連續(xù)重整裝置異常運(yùn)行的分析與處理

楊宏濤

【摘?要】目前，我國(guó)的化工工程建設(shè)的發(fā)展迅速，催化重整是在一定溫度、壓力、臨氫和催化劑存在的條件下，使石腦油轉(zhuǎn)化為富含芳烴的重整生成油，并副產(chǎn)氫氣的過(guò)程。催化重整在進(jìn)行脫氫環(huán)化和芳構(gòu)化反應(yīng)的同時(shí)也伴隨著大分子裂解為小分子的副反應(yīng)，致使重整氫氣的純度相對(duì)較低，并夾帶大量的輕烴。因此，為提高供下游加氫裝置使用的氫氣的純度，也盡可能地回收其中可液化的烴類組分。連續(xù)重整裝置設(shè)有提純氫氣的再接觸系統(tǒng)，使重整產(chǎn)物分離罐頂?shù)暮瑲錃怏w和重整生成油在較高的壓力和較低的溫度下建立新的氣液平衡，吸收氫氣中的烴類，以提高外送氫氣的純度和重整生成油的液體收率。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)重整裝置;異常運(yùn)行;分析與處理

引言

重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器回收產(chǎn)物熱量來(lái)加熱進(jìn)料，脫戊烷塔將反應(yīng)產(chǎn)物分離成重整生成油、輕石腦油和干氣等組分，二者的良好運(yùn)行關(guān)系到裝置能耗和產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)中需特別關(guān)注。

1重要性

連續(xù)重裝裝置是煉廠的能耗大戶，而加熱爐是裝置主要耗能設(shè)備，其能耗占整個(gè)裝置能耗60%以上，在通過(guò)生產(chǎn)調(diào)整手段無(wú)法進(jìn)一步有效降低裝置能耗時(shí)，可以利用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)對(duì)裝置進(jìn)行改造。文章綜合介紹基于煙氣余熱回收的幾種技術(shù)及先進(jìn)陶瓷涂層技術(shù)，分析了加熱爐節(jié)能技術(shù)的適應(yīng)性選擇。

2原因分析

2.1板換運(yùn)行效果差分析

2.1.1生產(chǎn)波動(dòng)

查詢生產(chǎn)記錄，2013年大檢修前出現(xiàn)因循環(huán)機(jī)停機(jī)、還原段催化劑跑損、晃電等原因造成的緊急停工，停工過(guò)程進(jìn)料、產(chǎn)物、循環(huán)氫等流量大幅波動(dòng)，板換出現(xiàn)溫度、壓力驟變甚至物料倒流的異常情況，可能引起板束的變形。大幅波動(dòng)易導(dǎo)致管線內(nèi)附著物脫落進(jìn)入板換，造成壓降升高、換熱效率下降等情況。

2.1.2擴(kuò)能改造

擴(kuò)能后未對(duì)進(jìn)料管路、換熱器及反應(yīng)器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，各壓降相應(yīng)升高，影響進(jìn)料量的提高。隨著進(jìn)出物料的流量、流速和溫度等發(fā)生變化，板換換熱效率改變甚至超過(guò)其換熱負(fù)荷，是導(dǎo)致熱端溫差過(guò)高、一反進(jìn)料加熱爐負(fù)荷過(guò)大的主要原因。

2.1.3過(guò)濾器及入口噴淋棒堵塞

引罐區(qū)精制油直接做為重整進(jìn)料、蒸發(fā)塔波動(dòng)以及加裂重石波動(dòng)，可能帶入管路雜質(zhì)使過(guò)濾器壓差過(guò)高;過(guò)濾器后管路存在雜質(zhì)或者過(guò)濾器損壞導(dǎo)致雜質(zhì)通過(guò)，進(jìn)料中過(guò)高的氮、氯、烯烴、重組分等于板換入口產(chǎn)生結(jié)焦、結(jié)鹽現(xiàn)象，均可能堵塞入口噴淋棒孔眼，導(dǎo)致壓降過(guò)高、處理量達(dá)不到控制值和換熱效果差等問(wèn)題。

2.2脫戊烷塔波動(dòng)分析

用精密壓力表測(cè)量塔盤總壓降約44kPa，較正常運(yùn)行的30kPa偏高，結(jié)合運(yùn)行情況，初步判斷塔盤結(jié)鹽。為進(jìn)一步了解塔內(nèi)氣液相分布情況，2015年11月利用γ射線掃描檢測(cè)技術(shù)對(duì)塔的運(yùn)行工況進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果1～39層塔盤正常，40層塔盤存在液泛，液層高度約1m，表明塔盤或其降液管存在堵塞情況[1]。塔內(nèi)上升氣體或者下降液體流動(dòng)不暢，某一時(shí)刻出現(xiàn)大量氣體上升或者液體下流，引起塔的大幅波動(dòng)和產(chǎn)品的不合格。2014年2月因過(guò)水和氮含量超標(biāo)致使催化劑氯大量流失，活性顯著下降，為盡快恢復(fù)其活性，將再生注氯由11.9g/min提高到29.6g/min進(jìn)行集中補(bǔ)氯，為避免再次出現(xiàn)催化劑酸性功能不足情況以及持氯能力的下降，注氯量穩(wěn)定在23.7g/min[2]。氯含量較高的反應(yīng)產(chǎn)物和還原尾氫于再接觸部分混合，液相組分未經(jīng)脫氯便進(jìn)入脫戊烷塔，導(dǎo)致塔內(nèi)氯含量較高，塔頂干氣中最高達(dá)250μL/L。進(jìn)料中的氮經(jīng)反應(yīng)生成NH3，與HCl結(jié)合形成NH4Cl結(jié)晶，沉積在溫度較低的上層塔盤，混合塔內(nèi)鐵銹、催化劑粉等雜質(zhì)不斷長(zhǎng)大變硬，導(dǎo)致浮閥卡死、降液管堵塞等異常，影響氣液相平衡導(dǎo)致液泛。

3連續(xù)重整裝置異常運(yùn)行的分析與處理

3.1穩(wěn)定燃料氣性質(zhì)

重整反應(yīng)溫度的平穩(wěn)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，同時(shí)也是開展節(jié)能降耗優(yōu)化工作的基礎(chǔ)保障。要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度平穩(wěn)，必須從燃料氣的熱值、流量、溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。提高燃料氣熱值的措施主要是將低熱值的PSA解吸氣改送至制氫裝置增產(chǎn)氫氣，增設(shè)自產(chǎn)液化氣汽化設(shè)施和天然氣專線作為應(yīng)對(duì)燃料氣系統(tǒng)熱值波動(dòng)的應(yīng)急手段。改造后，反應(yīng)爐出口溫度波動(dòng)由±8℃下降至±2℃。減少燃料氣流量波動(dòng)的措施主要是對(duì)脫戊烷塔、C4/C5分餾塔的塔頂干氣增加脫氯設(shè)施。改造前，由于此兩股含氯干氣并入燃料氣系統(tǒng)，加熱爐火嘴、阻火器經(jīng)常出現(xiàn)銨鹽結(jié)晶，造成燃料氣爐前壓力高，流量大幅波動(dòng)等問(wèn)題。增加脫氯設(shè)施后，從源頭上消除了銨鹽結(jié)晶的問(wèn)題，保證了燃料氣流量平穩(wěn)。

3.295+高效超凈加熱爐技術(shù)

該技術(shù)的核心是燃料氣預(yù)熱脫硫，疊加空氣預(yù)熱器的復(fù)合技術(shù)，主要通過(guò)復(fù)合阻蝕劑反應(yīng)器凈化并預(yù)熱燃料氣，以降低硫化物、含氮化合物等的排放，從源頭上減少二氧化硫、氮氧化物等污染物的生成;降低煙氣露點(diǎn)腐蝕溫度，為煙氣極限換熱創(chuàng)造條件，排煙溫度可以降至80℃以下;通過(guò)增加煙氣余熱回收系統(tǒng)加熱空氣至100℃以上，從而實(shí)現(xiàn)加熱爐熱效率95%以上。

3.3先進(jìn)陶瓷涂層技術(shù)

該技術(shù)主要將納米陶瓷材料噴涂在輻射區(qū)耐火襯里的表層及加熱爐爐管表面上，提高爐管的表面黑度，在很大溫度范圍內(nèi)保持爐管表面的發(fā)射率不變。常溫下耐火材料的發(fā)射率一般為0.6～0.8，并且隨著爐溫的升高會(huì)大幅度下降，而陶瓷涂層節(jié)能涂料一直保持0.9以上的發(fā)射率，提高了爐效率。該技術(shù)能加強(qiáng)爐內(nèi)熱傳導(dǎo)，增加加熱爐內(nèi)的輻射傳熱，同等工況下可以降低爐膛和火焰燃燒溫度，達(dá)到節(jié)約燃料并有效減少了氮氧化物的生成。

3.4重整循環(huán)氫壓縮機(jī)排油煙系統(tǒng)改造后的效果

重整循環(huán)氫壓縮機(jī)排油煙系統(tǒng)改造后，有效地解決了機(jī)組儀表管接頭的漏油問(wèn)題，消除了安全隱患;并有效去除了PM2.5級(jí)油霧，解決了油煙污染問(wèn)題，符合了越來(lái)越嚴(yán)格的VOCs排放要求，排放口無(wú)可見油煙，對(duì)環(huán)境保護(hù)及裝置現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格化管理作出了貢獻(xiàn);同時(shí)，通過(guò)收集潤(rùn)滑油煙，使之變?yōu)橛偷位氐接拖?，降低了處理成本，?chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。3.5針對(duì)纏繞管換熱器（1）若對(duì)換熱器進(jìn)行機(jī)械或者化學(xué)清洗，結(jié)束后應(yīng)充分脫水并做好氮封，避免設(shè)備腐蝕。（2）由于雷雨、臺(tái)風(fēng)多發(fā)以及早晚溫差等原因，產(chǎn)物冷后溫度變化較大，導(dǎo)致循環(huán)氫流量、組分改變。建議對(duì)復(fù)合型管式空冷器管道泵增設(shè)遠(yuǎn)傳啟停開關(guān)并采用變頻風(fēng)機(jī)，既有利于循環(huán)機(jī)、進(jìn)料換熱器的運(yùn)行，又避免了對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

結(jié)語(yǔ)

（1）燃料氣單耗占重整裝置能耗的60%以上，重點(diǎn)對(duì)加熱爐進(jìn)行節(jié)能改造能使裝置能耗明顯下降。2#重整裝置通過(guò)節(jié)能改造，裝置能耗由2014年的59.21kgEO/t下降至2019年的55.66kgEO/t，節(jié)能效果明顯，在中國(guó)石化同類裝置中處于較先進(jìn)的水平。（2）加熱爐對(duì)流段增加爐管和輻射室噴涂耐高溫節(jié)能涂料能有效提高加熱爐熱效率。（3）纏繞式換熱器相對(duì)于板式換熱器熱端溫差下降約13℃，換熱效率明顯提高;此外，系統(tǒng)總壓降降低了約11kPa，循環(huán)氫壓縮機(jī)3.5Mpa蒸汽耗量減少0.3t/h，改造反應(yīng)進(jìn)料換熱器是重整裝置節(jié)能降耗的重要途徑。（4）機(jī)組增加無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)可將往復(fù)機(jī)出口返回閥開度關(guān)小至5%以下，節(jié)電效果明顯。

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（作者單位：中國(guó)石油大學(xué)（北京））