連續(xù)催化重整裝置大型化探討

壽 建 祥

(中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

催化重整(簡稱重整)是石油煉制的主要加工工藝之一，既可以生產(chǎn)高辛烷值清潔汽油，又可以經(jīng)芳烴分離后得到苯、甲苯和二甲苯等芳烴產(chǎn)品，同時副產(chǎn)現(xiàn)代煉油廠必不可少的氫氣，所以連續(xù)重整裝置是現(xiàn)代大型煉化企業(yè)的重要裝置[1-2]。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，中國原油一次加工能力超過600 Mt/a，重整加工能力接近100 Mt/a，而連續(xù)重整技術(shù)又是21世紀(jì)煉油生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級換代、生產(chǎn)超清潔燃料的核心技術(shù)。目前國內(nèi)新建的連續(xù)重整裝置規(guī)模越來越大，其中，2.0 Mt/a以上的裝置超過10套，而最大運行的重整裝置的規(guī)模為3.2 Mt/a，另外有多套3.0 Mt/a以上的連續(xù)重整裝置正在設(shè)計建造中。對于大部分傳統(tǒng)煉油廠，原有的連續(xù)重整裝置規(guī)模在1.0 Mt/a的級別。為了更好地分析連續(xù)重整裝置大型化后對全廠總流程的影響及可能帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，本課題嘗試從大型化重整裝置對全廠原料、產(chǎn)品和公用工程配置的影響，以及裝置大型化涉及的關(guān)鍵設(shè)備、工程建設(shè)挑戰(zhàn)和規(guī)模效益等方面進(jìn)行分析，以期為新建大型連續(xù)重整裝置做技術(shù)準(zhǔn)備。

1 原料和產(chǎn)品

1.1 原料供應(yīng)

在傳統(tǒng)燃料型煉油廠中，重整原料主要來自常壓蒸餾裝置，加氫裂化裝置規(guī)模較小，而且以產(chǎn)燃料油品為主，其重石腦油產(chǎn)品占重整原料的比例一般不超過20%。受原料來源限制，傳統(tǒng)煉油廠中重整加工能力占原油一次加工能力的比例不超過15%。隨著煉油廠由傳統(tǒng)燃料型向化工型轉(zhuǎn)變，在新的煉化一體化項目中，加氫裂化裝置的規(guī)模不斷擴(kuò)大，加氫裂化工藝選擇以多產(chǎn)化工原料為主，可使加氫裂化重石腦油占重整原料的比例大幅上升。通常煉化一體化煉油廠的加氫裂化重石腦油占重整原料比例達(dá)到40%。國內(nèi)一座新投用的一體化煉油廠的總流程采用全加氫路線，其加氫裂化重石腦油占重整原料的比例超過70%。另外隨著乙烯原料的輕質(zhì)化發(fā)展，石腦油將越來越多地進(jìn)入重整裝置。綜上所述，隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，充足優(yōu)質(zhì)的重整原料供應(yīng)為重整裝置的大型化創(chuàng)造了必要條件。

1.2 產(chǎn)品需求

催化重整以石腦油為原料，在一定的溫度、壓力和臨氫狀態(tài)下將原料中的大部分環(huán)烷烴和部分烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴，從而大幅度提高產(chǎn)物的辛烷值，同時副產(chǎn)大量低價氫氣，是生產(chǎn)芳烴和清潔汽油的重要裝置[3-4]。隨著油品質(zhì)量的升級和環(huán)境保護(hù)要求的提高，重整裝置除了為加氫裝置提供低價穩(wěn)定的氫源外，其產(chǎn)物還可以作為高辛烷值汽油調(diào)合組分或芳烴裝置的原料。特別地，中國是世界第一人口大國，也是世界第一紡織大國，現(xiàn)代紡織工業(yè)的主要原料聚酯纖維(PET，俗稱滌綸)就是由石油化工產(chǎn)品對二甲苯(PX)衍生而來，原油→石腦油→重整→PX→PTA→PET的化纖產(chǎn)業(yè)鏈在國內(nèi)化工產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和影響。以制取高純度PX為目標(biāo)的典型生產(chǎn)工藝如圖1所示。在全球范圍內(nèi)，中國石油化工股份有限公司(簡稱中國石化)是第三個掌握重整-芳烴聯(lián)合全套技術(shù)的企業(yè)，在大力發(fā)展芳烴工業(yè)方面，中國有技術(shù)、資源和市場全方位優(yōu)勢。

圖1 以制取高純度PX為目標(biāo)的重整-芳烴聯(lián)合工藝示意

近幾年一大批煉化一體化項目正在快速投產(chǎn)，大型重整-芳烴聯(lián)合是其必備的工藝流程，其中，重整加工能力占原油一次加工能力的比例達(dá)到40%，甚至接近50%，其主要目標(biāo)是在重整產(chǎn)物中提取芳烴，這除了因為當(dāng)前芳烴產(chǎn)業(yè)鏈具有豐厚的利潤外，還因為生產(chǎn)芳烴是煉化一體化項目的關(guān)鍵，是傳統(tǒng)燃料型煉油廠轉(zhuǎn)向化工型煉油廠的必經(jīng)之路。根據(jù)“宜油則油，宜芳則芳，宜烯則烯”的全流程優(yōu)化原則，缺少哪一塊都將大幅降低煉化一體化項目的效率。重整產(chǎn)物相對石腦油的價值有很大提升，重整產(chǎn)物使用范圍廣、需求量大，因而重整裝置是提高煉油廠整體效益的主體裝置。

1.3 重整裝置對煉油廠全流程的優(yōu)化作用

圖2是煉化一體化煉油廠常見總流程的示意。煉油廠原油進(jìn)入蒸餾裝置后，按照餾程切割為石腦油、煤油、柴油、蠟油和渣油等組分，在常規(guī)的加工流程中，石腦油主要進(jìn)入重整裝置或蒸汽裂解裝置，煤油、柴油經(jīng)過加氫精制后作為產(chǎn)品，蠟油可以通過加氫裂化或催化裂化裝置轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油，渣油可以生產(chǎn)瀝青，也可以送渣油加氫或焦化裝置處理后再進(jìn)入加氫裂化裝置或催化裂化裝置轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油。蠟油和渣油加工路線的選擇決定了煉油廠產(chǎn)品的類型和收率，而其中的重整工藝在提高石腦油價值的同時還為蠟油和渣油加工提供寶貴的氫源。

圖2 煉化一體化煉油廠常見總流程示意

為了了解重整裝置規(guī)模對煉油廠總流程的影響，對兩種不同類型的千萬噸煉油總流程的主體裝置及加工能力進(jìn)行了對比，結(jié)果見表1。

從表1可以看出：方案1為傳統(tǒng)的以產(chǎn)燃料油品為目標(biāo)的煉油廠，配置有大型催化裂化裝置、小型加氫裂化裝置和小型重整裝置；方案2為當(dāng)前比較先進(jìn)的化工型煉油廠，具備相對較大的加氫裂化能力和連續(xù)重整加工能力。下面對這兩種不同總流程方案的主要產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對比，情況如表2所示。

表1 不同類型的千萬噸級煉油總流程的主體裝置及加工能力對比

表2 不同類型的千萬噸煉油總流程的主要產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

從表2可以看出：雖然化工型煉油廠(方案2)的總商品收率高于燃料型煉油廠(方案1)的，但是其汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)燃料油品的產(chǎn)量卻不到后者的60%；方案1所產(chǎn)乙烯原料的量為1.54 Mt/a，最多只能供0.60 Mt/a的小型蒸汽裂解裝置作原料，而方案2所產(chǎn)乙烯原料的量達(dá)到3.92 Mt/a，足以為當(dāng)前最大規(guī)模的1.40 Mt/a蒸汽裂解裝置提供原料。在方案2中，通過適當(dāng)擴(kuò)大重整裝置規(guī)模，將加氫裂化重石腦油轉(zhuǎn)化為高附加值芳烴，并副產(chǎn)氫氣供應(yīng)給加氫裂化裝置，可降低加氫裂化的用氫成本，為加氫裂化裝置擴(kuò)大規(guī)模創(chuàng)造條件，同時可增加加氫裂化尾油產(chǎn)乙烯原料的量，為大型蒸汽裂解裝置提供足夠的優(yōu)質(zhì)原料，從而最終降低燃料油品收率、增加芳烴和烯烴等化工產(chǎn)品的收率，有利于燃料型煉油廠成功轉(zhuǎn)化為化工型煉油廠。

2 工藝和主要設(shè)備分析

2.1 主要連續(xù)重整工藝提供商的業(yè)績對比

目前中國在用的連續(xù)重整工藝的提供商主要有3家，分別為霍尼韋爾旗下環(huán)球油品(UOP)公司(其開發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為UOP工藝)、法國Axens公司(其開發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為Axens工藝)和中國石化(其開發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為國產(chǎn)工藝)。此3家提供商的連續(xù)重整工藝在中國的大型重整裝置的業(yè)績對比如表3所示。由表3可見，3種工藝都有3.0 Mta以上規(guī)模的大型化連續(xù)重整裝置的運行業(yè)績或者正在建設(shè)中。隨著重整技術(shù)的發(fā)展，這3種連續(xù)重整工藝之間相互借鑒，各有優(yōu)缺點，并在工程上都是可行的。所以，對于4.0 Mta規(guī)模的大型連續(xù)重整裝置在工藝選擇上可以進(jìn)行多家比選，根據(jù)項目規(guī)劃要求做出最佳選擇。

表3 主要連續(xù)重整工藝提供商在中國的大型重整裝置業(yè)績對比

2.2 主要設(shè)備大型化分析

在21世紀(jì)初國內(nèi)連續(xù)重整裝置的規(guī)模基本為1.0 Mt/a左右，但是最近10年出現(xiàn)了多套2.0 Mt/a以上規(guī)模的重整裝置，目前國內(nèi)在運行的最大連續(xù)重整裝置的規(guī)模為3.2 Mt/a。表4為兩套不同規(guī)模的連續(xù)重整裝置的主要設(shè)備規(guī)格和管道直徑的對比。由表4可以看出，重整裝置大型化后，其主要設(shè)備規(guī)格和管道直徑都成倍增大。

表4 裝置大型化主要設(shè)備和管道直徑變化情況舉例

1)兩路分支。

下面就連續(xù)重整裝置大型化后，在反應(yīng)器布置、反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件、加熱爐布置、壓縮機(jī)選型和進(jìn)料換熱器選型等方面進(jìn)行分析。

2.2.1 反應(yīng)器布置連續(xù)重整裝置一般設(shè)有4臺反應(yīng)器，對于1.0 Mta級別的連續(xù)重整裝置，不同工藝提供商的反應(yīng)器布置方式各不相同，一般分為3種形式：4臺疊置、4臺并列布置和二二疊置。裝置大型化后，各工藝商的反應(yīng)器布置方式趨于多樣化[5-6]。以UOP工藝為例，在裝置規(guī)模較小時，一般采用4臺反應(yīng)器疊置在一起的設(shè)計方案，而在規(guī)模較大時則多改為二二疊置式，在超大規(guī)模時甚至采用5個反應(yīng)器(前面3臺反應(yīng)器疊置一列，后面2臺反應(yīng)器疊置一列)的設(shè)計。不同重整工藝提供商的反應(yīng)器布置的對比如表5所示。

表5 各種不同重整工藝反應(yīng)器布置對比

4臺疊置的反應(yīng)器布置方式中，現(xiàn)場設(shè)備和配管的布置緊湊，減少了催化劑提升設(shè)施，節(jié)省用地，但是4臺反應(yīng)器疊置在一起后加上頂部的還原段，設(shè)備的總高度較高，穩(wěn)定性較差，為保證一定的強度，設(shè)備筒體器壁需要加厚，反應(yīng)器投資費用也增加。另外，設(shè)備的運輸、安裝和現(xiàn)場組焊難度都增加，并且配管和土建框架投資相應(yīng)增高。特別隨著裝置大型化，如果還采用4臺反應(yīng)器疊置，制造和施工難度都將大幅上升。所以對于大型化連續(xù)重整裝置，反應(yīng)器一般采用二二疊置或并列布置的方式。

2.2.2 反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件連續(xù)重整反應(yīng)器均為徑向反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件是連續(xù)重整大型化后裝置可靠性的關(guān)鍵部件之一。當(dāng)前幾種工藝提供商的反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件的主要區(qū)別在于反應(yīng)器入口氣體分配器。

反應(yīng)器入口氣體分配器是高溫原料油氣進(jìn)入催化劑床層并均勻分配的通道。以其中一種工藝為例，其重整反應(yīng)器入口氣體分配器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的演變。該工藝最早使用傳統(tǒng)的“D”形結(jié)構(gòu)扇形筒分配器，這種分配器的機(jī)械強度低，扇形筒間催化劑存在死區(qū)，催化劑利用效率低。隨著技術(shù)的發(fā)展，該工藝商對扇形筒進(jìn)行了改進(jìn)，將“D”形結(jié)構(gòu)優(yōu)化為梯形結(jié)構(gòu)，而后又進(jìn)一步改進(jìn)為契型結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝商的介紹，使用最新的反應(yīng)器入口分配器時，不僅反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件強度大幅度增加，而且在同樣的催化劑裝填量的情況下，反應(yīng)器總高度下降8%，反應(yīng)器轉(zhuǎn)油線總長度減少6%，反應(yīng)器投資和工程建造投資都有所下降。

連續(xù)重整反應(yīng)器氣體分配器除了扇形筒結(jié)構(gòu)外，另外一種常用的氣體分配器是由絲網(wǎng)組成的圓筒結(jié)構(gòu)，其實物照片見圖3。扇形筒結(jié)構(gòu)和絲網(wǎng)圓筒結(jié)構(gòu)在強度上都能滿足連續(xù)重整裝置大型化的要求，并且都有3.0 Mta以上規(guī)模裝置的使用業(yè)績。

圖3 絲網(wǎng)圓筒結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器入口氣體分配器照片

2.2.3 加熱爐的布置重整反應(yīng)是一個強吸熱過程，重整反應(yīng)加熱爐是重整裝置中的主要設(shè)備之一，其投資占連續(xù)重整裝置總投資的比例約為20%[7]。重整反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境為低壓高溫，反應(yīng)加熱爐爐管內(nèi)介質(zhì)的體積流量大，允許的壓降很小，每個加熱爐爐管壓降通?？刂圃?0 kPa以下，介質(zhì)出爐的溫度要達(dá)到510～549 ℃，因此加熱爐的爐管通常設(shè)計成多路并聯(lián)，每路爐管通過大口徑集合管連接、多臺燃燒器聯(lián)合供熱。重整反應(yīng)加熱爐實際上可以認(rèn)為是一個純輻射加熱爐，因為主要的工藝介質(zhì)僅在輻射室完成熱交換，對流室則完全利用從輻射室出來的高溫?zé)煔獍l(fā)生中壓蒸汽供裝置自用。

重整輻射室爐管排列主要有兩種類型，分別為正U型布置和倒U型布置，兩種爐管在連續(xù)重整裝置都有應(yīng)用。裝置大型化后，隨著加熱爐負(fù)荷增加，加熱爐體積成倍放大，加熱爐爐型結(jié)構(gòu)布置成為關(guān)鍵要素。在重整裝置規(guī)模較小時，反應(yīng)加熱爐輻射段用爐墻隔開，共用對流段的四合一爐，但在裝置規(guī)模較大時則宜使用二合一爐或者單爐，甚至使用雙U型管加熱爐。

2.2.4 壓縮機(jī)的選型和出裝置氫氣壓力的確定重整循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整所產(chǎn)氫氣(簡稱重整氫)的增壓機(jī)是連續(xù)重整裝置的核心設(shè)備。當(dāng)前國內(nèi)已開工的連續(xù)重整裝置中，除了少量小規(guī)模裝置的重整氫增壓機(jī)選擇往復(fù)式壓縮機(jī)外，百萬噸級以上連續(xù)重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整氫增壓機(jī)均采用透平驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)。透平驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)在低壓縮比和高排量的重整工藝中的應(yīng)用有很多優(yōu)勢，不需備機(jī)，可減少設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)減小占地面積，而且由于設(shè)備故障率低、日常維護(hù)簡單，所以也可相應(yīng)減輕日常勞動強度。

重整循環(huán)氫的壓縮比約為2，而重整氫根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)的需求，其總壓縮比通常為4或者8，循環(huán)氫只需要一級壓縮就能滿足壓力要求，而重整氫需要兩級或三級壓縮才能滿足壓力要求。為了降低重整壓縮機(jī)投資，在部分新設(shè)計的連續(xù)重整裝置中循環(huán)氫壓縮機(jī)合并了重整氫增壓機(jī)的一級，這樣可以減少一級增壓機(jī)的投資、大幅度降低壓縮機(jī)的總投資。然而，隨著連續(xù)重整裝置規(guī)模的不斷變大，重整循環(huán)氫和重整氫的總量也在成倍增長，對重整循環(huán)氫壓縮機(jī)的制造水平提出了更高要求。所以在大型化連續(xù)重整裝置設(shè)計時要與壓縮機(jī)制造商充分交流，選擇最為經(jīng)濟(jì)可靠的氫氣壓縮方式。

重整裝置規(guī)模較小時，一般根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)的壓力要求設(shè)計重整氫出裝置壓力，通常重整氫邊界壓力為1.2 MPa或2.4 MPa。隨著重整規(guī)模的變大和重整原料及催化劑的改進(jìn)，4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置的產(chǎn)氫量超過2×105m3/h，此時如果再選擇偏低的重整氫出裝置壓力，則會有如下不利影響：一是重整裝置氫氣純度不高，影響產(chǎn)品液體收率和液化氣收率；二是重整氫管線直徑會非常大，增加了投資和施工難度。基于以上原因，根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)壓力等級設(shè)置情況，對于大型化連續(xù)重整裝置，其出裝置氫氣盡量按照較高壓力設(shè)計，并將氫氣提純裝置就近布置在重整裝置附近，以提高重整產(chǎn)品液體收率和降低裝置投資。

2.2.5 重整進(jìn)料換熱器的選擇重整進(jìn)料換熱器是連續(xù)重整裝置的主要能量回收設(shè)備，其回收的熱量相當(dāng)于重整反應(yīng)加熱爐提供給裝置的熱量之和。一套4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置，重整進(jìn)料換熱器的熱負(fù)荷超過250 MW。連續(xù)重整是一種低壓工藝，為了降低系統(tǒng)壓力和壓縮機(jī)功率，雖然重整進(jìn)料換熱器的熱負(fù)荷大，但卻要求其具有很小的壓降，冷側(cè)和熱側(cè)介質(zhì)壓降總和一般不超過100 kPa，故重整進(jìn)料換熱器的選型對裝置的穩(wěn)定運行和裝置能耗水平有著非常重要的影響。

早期小型重整裝置選擇逆流管殼式立式換熱器，換熱效率偏低，而且管殼式立式換熱器換熱面積很難再進(jìn)一步擴(kuò)大。百萬噸級以上規(guī)模的連續(xù)重整裝置，一般都使用傳熱系數(shù)高、壓降小的焊板式換熱器代替多臺管殼式立式換熱器，這樣可節(jié)省占地、避免立式換熱器并聯(lián)可能引起的偏流等問題，且由于焊板式換熱器傳熱效率高，可減少進(jìn)料加熱爐的熱負(fù)荷及重整產(chǎn)物空氣冷卻器的面積，以達(dá)到節(jié)省燃料和降低用電量的目的。另外，近年來國內(nèi)興起的繞管式換熱器也能很好地滿足重整進(jìn)料換熱器的要求，目前繞管式換熱器在3.2 Mt/a連續(xù)重整裝置上有單臺使用的業(yè)績。對于4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置而言，選擇兩臺繞管式換熱器并聯(lián)還是單臺放大使用，需要在設(shè)備選型時進(jìn)行充分論證。

2.2.6 催化劑循環(huán)和再生連續(xù)重整工藝流程的核心是催化劑循環(huán)和再生系統(tǒng)，各主要工藝商再生系統(tǒng)差別較大。UOP工藝的再生循環(huán)氣采用濕熱循環(huán)，再生循環(huán)氣回路壓降較小，循環(huán)氣只需要在再生器燒焦段附近安裝一臺高溫鼓風(fēng)機(jī)即可；Axens工藝、中國石化洛陽工程有限公司的SLCR工藝以及中國石化工程建設(shè)有限公司(簡稱SEI)的逆流床工藝的再生氣循環(huán)采用干冷循環(huán)，循環(huán)氣回路設(shè)備較多，壓降較大，需要設(shè)置再生循環(huán)氣壓縮機(jī)。相對UOP工藝，其他3種工藝的再生器壓力較高，有利于催化劑的燒焦和減少再生循環(huán)氣的管線直徑。從目前各重整工藝大型化后的運行情況來看，這幾種工藝的催化劑再生系統(tǒng)都能滿足工程要求。

2.3 裝置大型化后的節(jié)能分析

2.3.1 重整原料直供在百萬噸級連續(xù)重整裝置中，直餾石腦油占原料的絕大部分。早期因為設(shè)備可靠性較差，重整原料一般采用罐區(qū)供料(簡稱罐供)形式，即常壓蒸餾裝置出來的直餾石腦油冷卻到常溫后先進(jìn)入石腦油儲罐，由儲罐收油、封罐、靜置、脫水、采樣分析合格后，再送往重整裝置的預(yù)加氫系統(tǒng)。隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，重整規(guī)模不斷增大，如果繼續(xù)使用原料罐供形式，一則需要增加大量石腦油儲罐，使裝置投資增大；二則罐供重整原料的溫度低，進(jìn)裝置前還需要升溫、升壓，所以不利于節(jié)能；再則，罐供方式增加了中間環(huán)節(jié)，使煉油廠的操作成本大幅上升。所以新的大型化連續(xù)重整裝置一般與一體化項目統(tǒng)一規(guī)劃，直餾石腦油原料直供預(yù)加氫系統(tǒng)，加氫裂化重石腦油直供重整進(jìn)料，以降低操作成本。重整原料直供和罐供的主要設(shè)備和能耗的對比見表6。

表6 重整原料直供和罐供的主要設(shè)備和能耗的對比

當(dāng)然，由于重整裝置的催化劑昂貴，對雜質(zhì)的要求很高，特別是對原料的含水量要求非常高(一般要求控制原料中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5 μg/g，甚至更低)，所以重整原料直供時要做好原料質(zhì)量監(jiān)控，對于產(chǎn)石腦油的上游工藝操作要加強監(jiān)控，特別對于常壓蒸餾裝置石腦油換熱器、加氫裂化裝置重石腦油換熱器等設(shè)備的可靠性要提高要求，以確保重整原料的質(zhì)量合格。在加氫裂化重石腦油直供重整進(jìn)料時，加氫裂化裝置平穩(wěn)操作非常重要，要制定加氫裂化重石腦油的水含量指標(biāo)，設(shè)置在線水分析儀，重石腦油作重整進(jìn)料時要經(jīng)過精制脫硫。直餾石腦油直供預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)時，預(yù)加氫原料罐的設(shè)計要做好保溫和緩沖脫水，預(yù)加氫原料罐容量要適當(dāng)放大，以增加直餾石腦油的停留脫水時間，同時降低預(yù)加氫反應(yīng)的空速，增強預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)的抗沖擊能力。

2.3.2 大型重整裝置節(jié)能設(shè)計的規(guī)?；?yīng)在重整裝置規(guī)模較小時，很多低溫?zé)崂玫慕?jīng)濟(jì)效益較差[8]。隨著重整裝置規(guī)模的增大，部分低溫?zé)岬睦脤⒕哂泻芎玫囊?guī)模效應(yīng)，可通過深度熱聯(lián)合設(shè)計使裝置具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。表7所示為大型化重整裝置節(jié)能設(shè)計的規(guī)?；?yīng)。

表7 大型重整裝置節(jié)能設(shè)計的規(guī)?；?yīng)

從表7可以看出，當(dāng)重整裝置在百萬噸級時，裝置的氫氣冷量回收量只有0.6 MW，由于在氫氣管路上增加換熱器將會增加氫氣管路壓降，引起氫氣增壓機(jī)功耗增加，同時還要增加管道和換熱器投資，因而不具有經(jīng)濟(jì)效益。同樣，預(yù)加氫汽提塔由于含有硫化氫、氯化氫等高酸腐蝕介質(zhì)，如果要回收預(yù)加氫汽提塔塔頂?shù)牡蜏責(zé)?，換熱器的投資和操作成本都較高，因而在裝置規(guī)模較小時也不具有經(jīng)濟(jì)效益；但是，當(dāng)裝置規(guī)模達(dá)到4.0 Mt/a時，其通過低品位熱量回收的能量將數(shù)倍增加，此時裝置將具有明顯的規(guī)模效益。另外，大型化連續(xù)重整裝置在提高反應(yīng)加熱爐熱效率上也具有同樣的規(guī)模效益。

3 重整工藝的優(yōu)化設(shè)想

常規(guī)連續(xù)重整工藝中催化劑流動方向與油氣流動方向一致，重整反應(yīng)的進(jìn)行由易到難，而越到反應(yīng)器后部，催化劑受積炭和氯流失的影響，其活性逐漸降低。為了解決這個難題，SEI的連續(xù)重整研究團(tuán)隊聯(lián)合中國國內(nèi)科研單位共同開發(fā)了逆流床連續(xù)重整工藝。在逆流連續(xù)重整工藝中，催化劑的流動方向與反應(yīng)物料的流動方向相反，再生后的催化劑先進(jìn)入第四反應(yīng)器(四反)，然后依次進(jìn)入第三反應(yīng)器(三反)、第二反應(yīng)器(二反)和第一反應(yīng)器(一反)，設(shè)計的初衷是為了將最難反應(yīng)的四反物料與活性最好的催化劑接觸，以提高重整反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，然而在實際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，高活性的再生催化劑直接進(jìn)入四反，容易引起催化劑在四反中強烈結(jié)焦，影響催化劑的活性[9-10]。為了更好地解決這個問題，對連續(xù)重整工藝進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)想如果再生好的催化劑先進(jìn)入三反，然后進(jìn)入四反，再由四反底部收集后提升至二反，二反底部收集后提升到一反，這樣既解決了傳統(tǒng)連續(xù)重整工藝三反和四反催化劑活性偏低的問題，又很好地解決了催化劑積炭量偏高的問題。圖4是3種不同連續(xù)重整工藝的反應(yīng)物料與催化劑流向示意。

圖4 不同連續(xù)重整工藝的反應(yīng)物料與催化劑流向示意

4 小 結(jié)

(1)隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)重整裝置有了充足的優(yōu)質(zhì)原料；同時由于芳烴需求量的增加以及燃料型煉油廠向化工型煉油廠轉(zhuǎn)型的需要，為連續(xù)重整裝置的大型化發(fā)展創(chuàng)造了有利條件；連續(xù)重整裝置的大型化有利于煉油廠總流程的優(yōu)化。

(2)連續(xù)重整裝置的大型化有利于降低單位處理量的裝置投資和占地面積，降低單位人工成本，提高設(shè)備效率，并通過設(shè)計優(yōu)化和深度熱聯(lián)合，規(guī)?；厥盏蜏?zé)幔_(dá)到降低裝置單位能耗的目的。

(3)連續(xù)重整裝置規(guī)模由1.0 Mt/a提高到4.0 Mt/a，其主要設(shè)備大小、布置和形式都有較大變化，這在裝置規(guī)劃設(shè)計階段要引起足夠重視。對重整催化劑活性與物料反應(yīng)難易的更好匹配，提出優(yōu)化的工藝設(shè)想。