連續(xù)重整裝置運(yùn)行問題及對策

劉國輝，劉如泉，張世強(qiáng)

（中石油遼陽石化公司油化廠，遼寧遼陽 111000）

連續(xù)重整裝置在我國石油加工行業(yè)中占有著重要的地位。它起著三個重要的作用：生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)清潔汽油組分，生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴，提供廉價氫氣。連續(xù)重整裝置運(yùn)行性能狀況直接影響到整個原油加工鏈的效益。但從現(xiàn)狀來看，在連續(xù)重整裝置運(yùn)行的過程中，還存在一些亟待解決的問題。如二甲苯塔分餾效果的問題、重整催化劑粉塵量過多、重整原料雜質(zhì)含量、預(yù)加氫反應(yīng)器壓差高的問題等。這些問題將直接影響到連續(xù)重整裝置的穩(wěn)定長周期運(yùn)行。所以，本文仔細(xì)分析了問題存在的原因，并提出有針對性的措施。

遼陽石化油化廠1 400 kt/a 連續(xù)重整裝置以直餾石腦油、加氫石腦油和加氫裂化重石腦油為原料，生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)和組分、C6～C7餾分、混合二甲苯，同時副產(chǎn)H2和液化氣等。裝置由700 kt/a 石腦油加氫部分、1400 kt/a 連續(xù)重整部分及3 000磅/h 催化劑連續(xù)再生部分以及配套的公用工程部分組成。本裝置的原料為常減壓裝置來的直餾石腦油和渣油加氫裝置來的加氫石腦油，經(jīng)加氫處理和拔頭，與加氫裂化重石腦油混合，作為重整進(jìn)料。裝置的主要產(chǎn)品是高辛烷值汽油調(diào)和組分（C9～C10組分）、C6～C7餾分、混合二甲苯、拔頭油、戊烷油、含氫氣體、液化氣、含硫燃料氣、燃料氣等。

1 二甲苯塔分餾效果的問題

1.1 存在的問題及其原因

二甲苯塔位于重整分餾部分的末端，進(jìn)料為C8+重整油。該塔塔頂產(chǎn)混合二甲苯作為下游裝置原料；塔側(cè)線產(chǎn)C9～C10重整汽油；塔底產(chǎn)重芳烴。當(dāng)按照裝置設(shè)計(jì)要求，將塔底重芳烴收率控制在目標(biāo)值時，發(fā)現(xiàn)側(cè)線C9～C10重整汽油產(chǎn)品不滿足質(zhì)量要求。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)側(cè)線C9～C10重整汽油中C10+A 超過規(guī)定要求，同時有接近2%混合二甲苯組分。在保證二甲苯塔頂產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，無法通過調(diào)整塔頂回流量和塔底溫度的方式使側(cè)線C9～C10重整汽油合格[1]。而且二甲苯塔壓力一直低于設(shè)計(jì)值，即使通過提高塔底溫度和減小塔頂熱負(fù)荷的情況下，依舊無法改善情況。從直觀上判斷，二甲苯塔壓力低是造成該塔分餾精度無法滿足設(shè)計(jì)要求的主要原因。但在其他操作參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)條件下，塔壓偏低的主要原因只能是實(shí)際進(jìn)料組成與設(shè)計(jì)中的參數(shù)有所偏差。尤其，進(jìn)料中的C10+A 等重組分高于設(shè)計(jì)中所要求的參數(shù)，造成塔內(nèi)物料整體揮發(fā)度小產(chǎn)生的壓力低[2]。

1.2 問題解決對策

為了優(yōu)化二甲苯塔分離效果，提高各種產(chǎn)品質(zhì)量，需要調(diào)整重芳烴采出量。在充分保證塔頂混合二甲苯滿足產(chǎn)品指標(biāo)的前提下。通過多采塔底重芳烴，來減少二甲苯塔側(cè)線汽油中組分中C10+A 含量，降低汽油調(diào)和組分干點(diǎn)與高黏度組分提升汽油品質(zhì)。同時當(dāng)塔內(nèi)中C10+A 比例減少后，塔釜油整體揮發(fā)度提高，塔壓明顯升高，二甲苯塔側(cè)線中混合二甲苯組分含量可以低于1%，提高了混合二甲苯產(chǎn)品收率以及經(jīng)濟(jì)效率。

2 催化劑粉塵量過多問題

2.1 存在的問題及其原因

催化劑再生系統(tǒng)是整套裝置的核心部分，催化劑再生效果直接影響重整催化劑運(yùn)行性能。催化劑再生系統(tǒng)有兩個分離料斗，待生催化劑分離料斗及再生催化劑分離料斗。在催化劑分離料斗中，來自催化劑除塵風(fēng)機(jī)的淘析氣將催化劑中少量粉塵從分離料斗的頂部吹出，至催化劑粉塵收集器。粉塵收集器頂部出來的氣體一部分經(jīng)催化劑除塵風(fēng)機(jī)增壓后作為淘析氣使用，另一部分作為提升氮?dú)庥纱呋瘎┨嵘L(fēng)機(jī)循環(huán)回L-閥組。粉塵收集器達(dá)到一定差壓后，啟動反吹程序，自動吹掃粉塵收集器過濾布袋上的催化劑粉塵，催化劑粉塵經(jīng)粉塵收集罐收集后，重整催化劑粉塵進(jìn)行回收。

催化劑粉塵量增大是催化劑再生系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)危害之一。輕則催化劑再生部分提升不暢，影響裝置處理量和苛刻度。重則堵塞約翰遜網(wǎng)，造成裝置非計(jì)劃停工。出現(xiàn)該狀況后，首先應(yīng)檢查反應(yīng)器差壓、溫降等主要參數(shù)是否正常，判斷內(nèi)構(gòu)件有無明顯損壞；能堅(jiān)持運(yùn)行時，要保證裝置處理量穩(wěn)定，保障催化劑粉塵淘析干凈，嚴(yán)格控制好再生參數(shù)，保障再生運(yùn)轉(zhuǎn)，逐步將再生系統(tǒng)趨向平穩(wěn)，待有條件時進(jìn)行處理解決。

再生催化劑粉塵量升高，代表著重整催化劑消耗量增大。重整催化劑金屬成分鉑較貴，催化劑消耗量增大會造成生產(chǎn)成本升高。所以減少重整催化劑消耗量對生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟(jì)效益有著相當(dāng)重要的意義。首先，裝置需要控制再生器燒焦溫度；催化劑燒焦溫度高會使催化劑擔(dān)體結(jié)構(gòu)被改變、損毀的概率增加，產(chǎn)生大量的催化劑粉塵。其次，催化劑粉塵若沒有淘析干凈，催化劑攜帶大量催化劑粉塵，逐漸在系統(tǒng)累積，將導(dǎo)致催化劑提升不暢、催化劑下料管堵塞、還原區(qū)及緩沖區(qū)料位波動。因此裝置必須加強(qiáng)催化劑卸粉塵管理。

2.2 問題解決對策

第一，在保證催化劑上結(jié)焦充分燃燒，控制再生器燒焦峰值。同時，加強(qiáng)對再生操作崗調(diào)整操作管理，要求細(xì)化操作步驟，避免燒焦區(qū)溫度大幅度波動。第二，調(diào)整分離料斗淘析氣量，控制整粒催化劑占催化劑粉塵的30%以上，將催化劑粉塵及半碎粒催化劑盡量淘析出來。粉塵收集器濾袋的壓降上升周期逐漸變短，反吹無法將導(dǎo)致粉塵吹掉，待生催化劑粉塵收集器、再生催化劑粉塵收集器的濾袋堵塞。裝置應(yīng)及時更換粉塵收集器的濾袋，保證催化劑除塵效果。

3 重整原料雜質(zhì)含量問題

3.1 存在的問題及其原因

重整反應(yīng)系統(tǒng)中存在過量的水時，會洗掉催化劑上的氯，將導(dǎo)致催化劑的酸性功能失去平衡，因此必須嚴(yán)格控制重整進(jìn)料中的水含量。重整催化劑“怕水”，進(jìn)入催化劑中的水受熱后會迅速膨脹，一部分催化劑會立刻碎裂，而大部分催化劑雖不會立即碎裂但機(jī)械強(qiáng)度會大幅下降。長期運(yùn)行，催化劑粉塵生成量增大，催化劑上鉑晶粒聚合，造成催化劑性能下降和壽命減短。重整進(jìn)料由加氫裂化重石腦油及預(yù)加氫精制油構(gòu)成。加氫裂化重石腦油自罐區(qū)占重整原料約一半。重整目前預(yù)加氫精制油中水含量基本低于10mg/kg；加氫裂化石腦油的水含量20～40mg/kg，導(dǎo)致重整進(jìn)料水含量一直處于15～20mg/kg。

加氫裂化石腦油水含量高則通過調(diào)度聯(lián)系上游裝置做好原料脫水，加強(qiáng)D-211重整進(jìn)料緩沖罐的脫水操作。2019年7月，加氫裂化重石腦油自芳烴廠罐區(qū)帶明水，重整反應(yīng)總溫降由230℃降至180℃，重整氫外送量由53 000m3/h 降至42 000m3/h。重石緩沖罐D(zhuǎn)-211加強(qiáng)脫水。重整反應(yīng)部分降溫降量，重整進(jìn)料量由120t/h 降至103t/h，重整反應(yīng)器入口溫度由518℃降至510℃，保護(hù)重整催化劑。重整催化劑R-334的比表面積嚴(yán)重下降。

3.2 問題解決對策

定期校驗(yàn)儀表，確保重整循環(huán)氫的水分析儀好用。在重整進(jìn)料管線安裝在線水分析儀器，實(shí)時監(jiān)控重整原料水含量，避免原料水含量突然升高對重整催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、比表面積造成沖擊。

4 預(yù)加氫反應(yīng)器壓差問題

4.1 存在的問題及其原因

來自煉油廠常減壓裝置的直餾石腦油和來自油化廠渣油加氫裝置的加氫石腦油進(jìn)入裝置預(yù)加氫進(jìn)料緩沖罐 （D-101），緩沖脫水后經(jīng)預(yù)加氫進(jìn)料泵（P-101A/B）升壓與預(yù)加氫循環(huán)壓縮機(jī)（K-101A/B）來的循環(huán)氫混合，經(jīng)過預(yù)加氫進(jìn)料換熱器（E-101A/B）殼程換熱后進(jìn)預(yù)加氫進(jìn)料加熱爐（F-101）加熱，升溫到反應(yīng)溫度進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)器（R-101），原料油在催化劑和H2的作用下進(jìn)行加氫精制反應(yīng)，脫除原料中的有機(jī)硫、氮、氧、氯化合物和金屬雜質(zhì)，并使烯烴飽和。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)高溫脫氯反應(yīng)器（R-102）脫除其中的氯，去預(yù)加氫進(jìn)料換熱器（E-101/A/B）管程與進(jìn)料換熱后，經(jīng)預(yù)加氫產(chǎn)物空冷器（A-101A/B）、水冷器（E-102A/B）冷卻后進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物分離罐（D-102），進(jìn)行氣液分離。預(yù)加氫反應(yīng)采用了氫循環(huán)流程，由二臺往復(fù)式循環(huán)氫壓縮機(jī)（一開一備）來完成，預(yù)加氫消耗的氫氣由重整氫經(jīng)增壓提純脫氯后補(bǔ)入預(yù)加氫產(chǎn)物分離罐。

2019 年12 月，預(yù)加氫反應(yīng)器R-101 的壓差緩慢升至450kPa，超過催化劑技術(shù)協(xié)議的保證值150kPa。預(yù)加氫反應(yīng)部分停工檢修期間，催化劑及保護(hù)劑撇頭，F(xiàn)-101爐管爆破吹掃，清洗E-101A 管束。檢修中發(fā)現(xiàn)R-101頂部催化劑瓷球中黑色粉末且局部存在板結(jié)、F-101爐管爆破的雜質(zhì)較多、E-101A 殼程管束表面有積碳存在。經(jīng)過化驗(yàn)分析，結(jié)垢物含F(xiàn)e、S、C等元素。預(yù)加氫催化劑床層設(shè)計(jì)頂部為瓷球，無積垢籃。F-101爐管爆破吹掃從加熱爐的入口充壓，在加熱爐出口進(jìn)行爆破至出口無雜質(zhì)為止。清洗E-101A 殼程管束。

4.2 問題解決對策

混合石腦油過濾器的濾網(wǎng)進(jìn)行加密，SR-101使用300目濾網(wǎng)替代80目濾網(wǎng)，保證過濾后盡量不含固體物雜質(zhì)。過濾出更多預(yù)加氫反應(yīng)進(jìn)料中的鐵銹、污泥、重金屬等固體雜質(zhì)。及時切換防止過濾網(wǎng)損壞導(dǎo)致壓降上升。強(qiáng)化上游原料控制指標(biāo)的監(jiān)控，嚴(yán)格控制直餾石腦油的干點(diǎn)，嚴(yán)防原料帶明水進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)。

在催化劑床層頂部裝填“鳥巢”保護(hù)劑代替瓷球?！傍B巢”保護(hù)劑作用：①在提高催化劑床層空隙率的同時，大幅提高對結(jié)焦前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化能力和容垢能力；②通過改善機(jī)械雜質(zhì)和固體垢物的沉積分布，明顯減緩反應(yīng)系統(tǒng)壓力降的上升；③通過改善物流分布，顯著提高了主催化劑的利用率，從而達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量和延長裝置運(yùn)行周期的目的。“鳥巢”保護(hù)劑擁有巨大的空隙率及床層截面開口面積，容垢能力大幅提高，通過合理級配裝填不同規(guī)格保護(hù)劑，能夠顯著降低床層壓力降上升速率，延長裝置運(yùn)行周期。自加裝“鳥巢”保護(hù)劑后，預(yù)加氫反應(yīng)器R-101的壓差低于60kPa（遠(yuǎn)低于催化劑技術(shù)協(xié)議的保證值150kPa），之后預(yù)加氫反應(yīng)器未撇過頭。

5 結(jié)束語

在連續(xù)重整裝置運(yùn)行的過程當(dāng)中，在二甲苯塔分餾部分、催化劑再生系統(tǒng)粉塵量、重整原料雜質(zhì)含量、預(yù)加氫反應(yīng)器壓差等方面都還存在問題。這些問題影響裝置經(jīng)濟(jì)效益及安全平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)處理連續(xù)重整裝置長周期運(yùn)行存在的問題時，要通過分析具體裝置問題產(chǎn)生的原因，并制定有針對性的解決對策，為連續(xù)重整裝置的高效、穩(wěn)定運(yùn)行奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，推動我國石化業(yè)進(jìn)步。