200萬噸/年重油加氫裝置開工及優(yōu)化運行

李楠（中國石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246001）

200萬噸/年重油加氫裝置開工及優(yōu)化運行

李楠
（中國石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246001）

摘要：介紹了中石化安慶分公司200萬噸/年重油加氫裝置工藝流程及特點、開工過程、裝置標(biāo)定、催化劑性能評價以及存在的問題。標(biāo)定數(shù)據(jù)說明，RHT第三代催化劑具有較高的脫硫、脫殘?zhí)?、脫氮及脫金屬活性，產(chǎn)品質(zhì)量達到了設(shè)計要求，能耗較設(shè)計低，反應(yīng)器提溫較為平緩，催化劑失活速度較低。反應(yīng)器四、五床層溫度較高，是裝置后續(xù)提溫的限制條件。

關(guān)鍵詞：重油加氫；標(biāo)定；催化劑；能耗

隨著石油資源的日益匱乏，原油重質(zhì)化與產(chǎn)品要求輕質(zhì)化、清潔化的矛盾日益加劇[1]。渣油加氫處理作為高效、清潔的重質(zhì)油輕質(zhì)化、改質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，在石油加工中發(fā)揮著越來越重要的作用[2]。為適應(yīng)含硫原油加工以及油品質(zhì)量升級的需要，中石化安慶分公司對煉油系統(tǒng)進行了適應(yīng)性改造，煉油方案是目前國內(nèi)采用較多的重油加工方案，以生產(chǎn)油品為主，提高了安慶分公司的輕油收率和綜合商品率[3]。200萬噸/年重油加氫裝置是含硫原油加工適應(yīng)性改造及油品質(zhì)量升級的主要配套裝置之一，是目前國內(nèi)已投產(chǎn)的單系列處理量最大的重油加氫裝置。該裝置采用中國石化工程建設(shè)公司（SEI）自主開發(fā)設(shè)計的渣油加氫成套技術(shù)，選用目前國內(nèi)成熟先進的渣油加氫處理催化劑（S- RHT），以減壓渣油、直餾蠟油、焦化蠟油以及催化重循環(huán)油為原料，經(jīng)加氫處理后為下游重油催化裂化裝置提供原料，同時副產(chǎn)少量柴油和石腦油。裝置規(guī)模200萬噸/年，于2013年4月28日實現(xiàn)整體中交，同年10月11日一次投料成功，產(chǎn)出滿足下游裝置生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料。

1　裝置工藝流程

重油加氫裝置流程見圖1。反應(yīng)進料經(jīng)換熱器換熱、反應(yīng)爐加熱至反應(yīng)所需的溫度后進入反應(yīng)器，在5臺反應(yīng)器（R- 101/102/103/104/105）的催化劑作用下，進行加氫脫金屬、脫硫、脫氮、脫殘?zhí)亢土呀獾确磻?yīng)。為控制反應(yīng)溫度，在反應(yīng)器之間設(shè)有冷氫點。一反入口設(shè)跨線，在一反壓差達到極限后，可將一反切出，延長裝置運行時間。反應(yīng)產(chǎn)物進入熱高分進行氣、液分離，分離出的高壓液體，經(jīng)液力透平降壓回收能量后去熱低分。熱低分氣空冷前采用連續(xù)注水，冷低分兼作高壓注水緩沖罐。

2　開工主要過程

2.1反應(yīng)系統(tǒng)熱態(tài)考核

8月9日，啟動循環(huán)氫壓縮機K- 102，建立反應(yīng)系統(tǒng)氣路循環(huán)，8月10日，反應(yīng)爐F- 101開始烘爐，同時進行該系統(tǒng)熱態(tài)考核。8月12日因K- 102干氣密封增壓泵故障，K- 102停運，系統(tǒng)保壓，更換干氣密封增壓泵，8月13日，重新啟動K- 102，F(xiàn)- 101繼續(xù)烘爐；8月20日，F(xiàn)- 101烘爐、余鍋堿煮、熱態(tài)考核結(jié)束。

2.2催化劑裝填

重油加氫催化劑裝填自8月27日開始，至9月3日結(jié)束。五臺反應(yīng)器共裝入第三代RHT系列催化劑624.18t，惰性瓷球35.09t。

2.3催化劑干燥及氫氣氣密

9月21日至23日催化劑干燥，共切水2.6t，較預(yù)計水量少，在此期間，發(fā)現(xiàn)注水至高壓空冷四片法蘭泄漏，反應(yīng)系統(tǒng)撤壓處理。9月25至27日，反應(yīng)系統(tǒng)氫氣氣密，在較短時間內(nèi)順利通過。隨后進行急冷氫試驗及緊急泄壓試驗。

2.4催化劑預(yù)硫化及切換原料

本裝置催化劑采用濕法預(yù)硫化，硫化劑為二甲基二硫，硫化油采用常二、常三線柴油，預(yù)硫化階段初始工藝條件為：反應(yīng)系統(tǒng)壓力11.2MPa，一反入口溫度180℃。

9月28日，反應(yīng)系統(tǒng)進油，柴油預(yù)硫化，因冷高分油后路不暢及干氣密封故障造成循環(huán)機聯(lián)鎖停機等問題，撤壓處理，柴油預(yù)硫化時間較長，裝置于10月9日柴油硫化結(jié)束，轉(zhuǎn)入蠟油預(yù)硫化，10月11日引入減壓渣油，產(chǎn)出滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的下游裝置原料。

3　裝置標(biāo)定情況

裝置于2014年2月18至20日進行標(biāo)定，對裝置物料平衡進行核算，并對能耗、物耗及產(chǎn)品質(zhì)量進行考核，評價RHT第三代催化劑的運行情況。

3.1原料油及加氫重油性質(zhì)

標(biāo)定期間重油加氫原料渣油由Ⅰ套常減壓及Ⅱ套常減壓提供，其中減壓渣油及減四線重蠟油148.5t/h，減壓輕蠟油79t/h，催化重循環(huán)油14.3t/h。標(biāo)定期間原料油和加氫重油性質(zhì)見表1。由表1可以看出，混合原料油S、Ni、V、Na殘?zhí)烤^設(shè)計值小，N含量與設(shè)計值相當(dāng)，但Fe、Ca含量遠高于設(shè)計值。加氫重油硫含量平均0.13%左右，殘?zhí)亢科骄?.89%左右，Ni+V含量較低，是優(yōu)質(zhì)的催化裂化原料。由標(biāo)定數(shù)據(jù)可看出，RHT第三代催化劑在脫硫、脫殘?zhí)?、脫金屬方面有較高的活性，加氫重油Fe、Ca含量較高，原料中大部分Fe、Ca未脫除，減緩了反應(yīng)器壓降的上升速度，對下游催化裂化裝置有一定的影響，但總體而言，為下游裝置提供了優(yōu)質(zhì)原料，達到了設(shè)計的要求。

表1　混合原料油及加氫重油性質(zhì)

3.2主要操作參數(shù)

標(biāo)定期間主要操作參數(shù)見表2。從表2可看出，各床層平均溫度及床層壓降均與設(shè)計值接近。各反應(yīng)器的床層徑向溫差中五反下床層溫差最大，但也小于6℃。由于標(biāo)定期間循環(huán)氫純度較低，為保證氫分壓，將反應(yīng)系統(tǒng)壓力提至16.4MPa。

表2　主要操作參數(shù)

3.3催化劑性能評價

標(biāo)定期間，就裝置催化劑性能數(shù)據(jù)（見表3）進行初步評價，在上述操作條件下：空速0.235h-1，氫分壓14. 8MPa，反應(yīng)器床層溫度378℃，原料油平均脫硫率87.5%，平均脫殘?zhí)柯?7.2%，脫氮率34.8%，與設(shè)計值基本一致；脫金屬率71.3%，略低于設(shè)計值，主要是由于一反、二反床層溫度偏低造成的（此時裝置運行四個多月）。由標(biāo)定數(shù)據(jù)可以看出：重油加氫裝置使用的S- RHT第三代催化劑具有較高的脫硫、脫殘?zhí)?、脫氮及脫金屬活性，為下游裝置提供了優(yōu)質(zhì)原料，完全滿足設(shè)計的要求。

表3　加氫重油雜質(zhì)脫除率

3.4能耗分析

標(biāo)定期間，對裝置能耗進行分析（見表4）。從表4可以看出，標(biāo)定能耗較設(shè)計值低0.83 kgEo.t-1，主要原因有：反應(yīng)注水使用凈化水回用，除鹽水用量較設(shè)計值少；裝置電耗較設(shè)計值低，主要是投用了無極調(diào)量、變頻電機、液力透平等節(jié)能設(shè)備；因反應(yīng)熱較高，產(chǎn)品分布滿足下游裝置需求，燃料氣耗量較設(shè)計值?。谎h(huán)氫純度較低；3.9MPa蒸汽消耗較設(shè)計值高；反應(yīng)溫度較低，發(fā)氣量較設(shè)計值偏低；互供料偏低，低溫?zé)嵛茨茏畲笙薅壤玫榷紝ρb置能耗做出較大“貢獻”，為后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整以及裝置進一步降低能耗提供可行性。

表4　裝置能耗

4　裝置運行情況分析

安慶石化重油加氫裝置自2013年10月11日切入渣油后，至2014年5月31日，累計運行235天。

4.1反應(yīng)床層溫度

重油加氫床層平均溫度CAT及各反應(yīng)器平均溫度變化情況見圖2，各反應(yīng)器徑向溫差見圖3。目前，反應(yīng)器平均溫度為378℃，一反至五反床層平均溫度分別為365℃、367℃、375℃、387℃、392℃。裝置運行近八個月時間，提溫較為平緩，但目前五反床層溫度較高，最高點溫度達到400℃，是后續(xù)提溫的限制條件。從圖3可以看出，各反應(yīng)器徑向溫差較小，其中五反徑向溫差最大，但一般都小于6℃，溫度分布較為均勻。

4.2反應(yīng)器壓降

重油加氫各反應(yīng)器壓降變化情況見圖4。從圖4可以看出，各反應(yīng)器壓降較為穩(wěn)定，目前三反壓降最高，約為0.35MPa；一反壓降約為0.2MPa，遠低于高限值0.7MPa。一反主要裝填較大孔徑的保護劑，二反裝填了部分較大孔徑的保護劑。從目前情況看，反應(yīng)器床層各壓降均處于適宜范圍內(nèi)。

5　裝置存在的問題

5.1E-102內(nèi)漏

自裝置開工以來，冷高分液位、界位一直不能準確顯示，對冷高分油密度、餾程及硫含量較高進行分析，推斷原料油進入熱高分氣中，初步判定E- 102內(nèi)漏。2014 年3月27日，由于重整氫中斷，造成裝置大幅降壓，分析冷高分油密度達0.92g/cm3，含硫污水帶油嚴重。針對E- 102內(nèi)漏，在進行了緊固等工藝調(diào)整后，基本解決了含硫污水帶油的問題。計劃裝置停工換劑期間對E- 102拆檢，從根本上解決了內(nèi)漏問題。

5.2新氫純度低，裝置耗氫量偏高

重油加氫裝置新氫來自于90000Nm3/h PSA單元，由于PSA程控閥內(nèi)漏及吸附受損等一系列原因，導(dǎo)致PSA產(chǎn)品氫純度偏低，該氫氣供重油加氫裝置使用，影響反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)氫純度，為保證循環(huán)氫純度在指標(biāo)范圍內(nèi)，需增大排廢氫量，同時增加循環(huán)機3.9MPa蒸汽消耗，增加裝置能耗。

5.3新氫機振動大，影響安全運行

重油加氫新氫機自運行以來振動較大，多次出現(xiàn)高壓儀表引壓管焊縫斷裂、法蘭泄漏等危及安全生產(chǎn)的重大隱患。開工初期即對機組管卡進行加固，級間管線加裝孔板，且對所有分液罐液位計進行加固，但振動無明顯改善。后請專家對新氫機進行脈動分析，找出了振動原因所在。對新氫機雙三級入口管線進行加固，增加管卡和管支架。經(jīng)處理后，雙三級入口管線由158mm/s降低至35mm/s左右，達到要求。但實際運行中仍不斷出現(xiàn)三級出入口引壓管焊縫斷裂的問題，需進一步采取措施從根本上解決機組振動大的問題。

5.4裝置原料問題

裝置進料設(shè)置了反沖洗過濾器，共12臺，每臺6組濾筒。受原油性質(zhì)及常減壓裝置操作的影響，原料中機械雜質(zhì)含量波動較大，經(jīng)常造成過濾器壓差高，沖洗頻繁，裝置摻渣量受限，使裝置難以發(fā)揮最佳經(jīng)濟效益。

6　結(jié)論

（1）重油加氫運行基本達到了預(yù)期目標(biāo)，在較低的床層平均溫度、較小的床層徑向溫差、較低的反應(yīng)壓降條件下，能夠為下游催化裝置提供低硫、低殘?zhí)俊⒌徒饘俚闹赜驮稀?/p>

（2）標(biāo)定期間，催化劑脫硫率87.5%，脫殘?zhí)柯?7. 2%，脫金屬率71.3%，脫氮率34.8%，表明RHT第三代催化劑具有較高的脫硫、脫氮、脫殘?zhí)炕钚约懊摻饘倩钚浴?/p>

（3）目前四反、五反床層溫度較高，是進一步提溫的限制條件。在后期提溫過程中，在保證加氫重油產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應(yīng)穩(wěn)定四反、五反溫度，提高前三反溫度，以保證催化劑長周期運行及同步失活?！?/p>

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.025

中圖分類號：TE624.4+3

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1008- 553X（2015）02- 0067- 05

收稿日期：2014- 12- 30

作者簡介：李楠（1988-），男，助理工程師，主要從事重油加氫裝置的生產(chǎn)管理工作，18755612183，linan.aqsh@sinopec.com。

Starting and Optimization of 20Mt/a Heavy Oil Hydrogenation Unit

LI Nan
（China Petrochemcial Co.，Ltd.，Anqing Branch，Anqing246002，China）

Abstract:The processes，characteristic，main processes of going to operation，calibration，catalyst performace evaluation and problems in 2.0Mt/a residue hydrotreating unite，Anqing petrochemical Co.Ltd. are introduced. The calibration date showthat the third generation catalyst of RHT have higher HDS，HDCCR，and HDM activity，the quality of product meet the design requirement as well as lower energy consumptiong than design at full capacity operating condition. The reactor temperature raise gentlelywhile catalyst deactivation rate is lower.

Key words:residue hydrotreating；calibration；catalyst；energyconsumption