任研研，郭建波，湯 帥

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連續(xù)重整裝置催化劑再生系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題分析及對(duì)策

任研研，郭建波，湯 帥

（中國(guó)石油化工股份有限公司 洛陽(yáng)分公司， 河南 洛陽(yáng) 471000）

催化劑再生系統(tǒng)是連續(xù)重整裝置的重要組成部分。針對(duì)中石化洛陽(yáng)分公司70萬(wàn)t/a連續(xù)重整裝置在運(yùn)行中存在低溫部位氯腐蝕、再生器和反應(yīng)器中心筒跑劑問(wèn)題、反應(yīng)器下部料腿堵塞和空料腿現(xiàn)象、重整反應(yīng)器上部料斗提升氫后路約翰遜網(wǎng)堵塞問(wèn)題和再生頻繁熱停問(wèn)題，分析了這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因并提出具體應(yīng)對(duì)措施。

連續(xù)重整；催化劑；再生

連續(xù)重整裝置是以精制石腦油為原料，在催化劑作用下，生產(chǎn)高辛烷值汽油組分或高芳含的芳烴原料，同時(shí)還副產(chǎn)大量廉價(jià)氫氣，是鏈接煉油和化纖系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置[l-3]。中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)采用法國(guó)IFP第一代批量再生技術(shù)，年設(shè)計(jì)加工能力70萬(wàn)t，2005 年采用中石化洛陽(yáng)石油化工工程公司技術(shù)進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造，催化劑再生能力由200 kg/h提高至500 kg/h[4]。本文針對(duì)該裝置催化劑再生系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出具體應(yīng)對(duì)措施。

1 問(wèn)題分析及對(duì)策

2013年6月，洛陽(yáng)連續(xù)重整裝置預(yù)處理部分經(jīng)實(shí)現(xiàn)常壓直供和增加石腦油進(jìn)料換熱器，重整反應(yīng)處理量由93 t/h提高到了100 t/h，實(shí)現(xiàn)了重整裝置大處理量運(yùn)行。但隨著重整反應(yīng)苛刻度的增加，對(duì)與之配套的催化劑再生裝置的穩(wěn)定運(yùn)行要求更高。再生裝置運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，就遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)對(duì)策，為再生部分穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

1.1 低溫部位氯腐蝕

再生系統(tǒng)在使用過(guò)程中多次出現(xiàn)腐蝕低溫部位水冷器導(dǎo)致再生系統(tǒng)頻繁停工檢修現(xiàn)象。經(jīng)分析，重整催化劑再生燒焦時(shí)產(chǎn)生CO2、H2O、含氯氣體被循環(huán)燒焦氣帶出，在低溫部位逐漸積累含氯離子，對(duì)設(shè)備管線產(chǎn)生一定的腐蝕。

為減緩再生系統(tǒng)氯腐蝕，對(duì)再生流程進(jìn)行改造，圖1為改造后的再生氣脫氯工藝流程。2007年5月，在再生循環(huán)氣出口增上高溫脫氯罐D(zhuǎn)327B（其中脫氯罐D(zhuǎn)327C為2011年9月進(jìn)一步改造所加），裝填由中國(guó)石油化工科學(xué)研究院研發(fā)的滿足高苛刻再生煙氣工況條件（高溫、高水含量、高二氧化碳含量、高氧含量、高氯化氫含量）的重整高溫脫氯劑GL-1，并在氯化區(qū)出口增上高溫脫氯罐D(zhuǎn)327A，裝填脫氯劑T410Q，用固相脫氯代替原來(lái)的液相堿洗脫氯流程。

圖1 再生氣脫氯工藝流程

脫氯罐投用后，消除了原堿洗工藝本身存在的混合不勻和脫氯不充分造成的設(shè)備腐蝕和堿渣排放量大以及飽和水的存在增加干燥單元的負(fù)荷，使再生循環(huán)氣體水含量升高、影響催化劑的活性和使用壽命等弊端；減輕了再生系統(tǒng)低溫區(qū)設(shè)備的腐蝕與堵塞，降低了設(shè)備維修費(fèi)用和環(huán)保處置費(fèi)用；杜絕了再生系統(tǒng)頻繁停工對(duì)催化劑再生系統(tǒng)的影響[5]。同時(shí)，再生循環(huán)氣的水含量明顯減少，使燒焦過(guò)程中的氯流失減少，減緩了催化劑比表面積下降，有利于延長(zhǎng)催化劑使用壽命。

更換固相脫氯劑后雖然氯腐蝕問(wèn)題有所減輕，但脫氯劑使用周期較短。為避免再生系統(tǒng)頻繁停工更換脫氯劑，2011年9月裝置大檢修期間增加了新的脫氯罐D(zhuǎn)327C，采取2個(gè)脫氯罐串聯(lián)的方式，再生氣脫氯應(yīng)用時(shí)間由4個(gè)月延長(zhǎng)到近一年，減少了脫氯劑的更換次數(shù)。

改造后腐蝕問(wèn)題明顯減輕，但低溫部位氯腐蝕現(xiàn)象仍不可避免，除對(duì)腐蝕較嚴(yán)重的水冷器管束予以更換外，車間對(duì)脫氯罐出口氣體中氯含量加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，氯含量超標(biāo)時(shí)及時(shí)停工更換脫氯劑。目前，基本杜絕了因再生系統(tǒng)的腐蝕與堵塞造成的再生系統(tǒng)頻繁停工。

1.2 再生器和反應(yīng)器中心筒跑劑問(wèn)題

從2009年5月開(kāi)始，該裝置重整催化劑消耗量大幅度增加，通過(guò)催化劑分離料斗料位標(biāo)定、停催化劑提升固定床判斷、反應(yīng)器及再生高溫脫氯罐壓降跟蹤、跟蹤重整生成油采樣進(jìn)行沉淀物檢查等措施，確認(rèn)了再生器中心筒和重整第四反應(yīng)器中心筒均存在較嚴(yán)重的跑劑問(wèn)題。通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)再生燒焦循環(huán)氣的氧含量分析儀表檢測(cè)不準(zhǔn)，導(dǎo)致注空氣量失控，高氧導(dǎo)致床層飛溫，積炭燒凈后，溫度又急劇降低，溫度大幅波動(dòng)導(dǎo)致中心筒外網(wǎng)焊縫部位出現(xiàn)多處開(kāi)裂。

經(jīng)分析，除對(duì)開(kāi)裂部位進(jìn)行補(bǔ)焊外，對(duì)局部燒壞的部位進(jìn)行貼補(bǔ)處理，同時(shí)對(duì)氧含量分析儀進(jìn)行整改，保證氧分析儀指示穩(wěn)定、可靠。另外，在燒焦區(qū)上部增加一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，更全面的對(duì)再生器床層燒焦溫度進(jìn)行監(jiān)控。

同時(shí)，為減少中心筒破裂致使催化劑跑劑現(xiàn)象的發(fā)生，采取了以下對(duì)策。

（1）加強(qiáng)對(duì)催化劑再生系統(tǒng)氧含量以及輕烴等質(zhì)量分析儀表的監(jiān)控和維護(hù)，避免分析儀表失控導(dǎo)致燒焦超溫，減少燒焦床層溫度出現(xiàn)大幅度波動(dòng)對(duì)再生器中心筒的影響；

（2）加強(qiáng)再生操作，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)及時(shí)停提升，避免高碳催化劑進(jìn)入氯化區(qū)引起飛溫對(duì)再生器及催化劑造成影響。

（3）對(duì)再生系統(tǒng)停開(kāi)工過(guò)程的升降溫速度以及再生器燒焦床層峰溫進(jìn)行適當(dāng)控制，避免燒焦床層溫度的大幅度波動(dòng)。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)催化劑再生系統(tǒng)的控制，保持平穩(wěn)操作，減少不必要的熱停車次數(shù)（熱停問(wèn)題會(huì)在后續(xù)章節(jié)涉及）。

在采取措施恢復(fù)生產(chǎn)后，催化劑的消耗量恢復(fù)到正常范圍之內(nèi)。圖2是2012年檢修前后裝置每月累計(jì)補(bǔ)充催化劑用量變化圖。檢修前，裝置5月份累計(jì)補(bǔ)充催化劑1.7 t，6月份累計(jì)補(bǔ)充催化劑3.2 t，裝置已難以維持正常生產(chǎn)。七月份停工檢修開(kāi)工正常后，8月份逐漸提溫提量，處理量提到93 t/h、四個(gè)反應(yīng)器入口溫度提至524、522、525、525 ℃，維持了較高的處理量，連續(xù)兩月未補(bǔ)充催化劑，10月份累計(jì)補(bǔ)充催化劑0.5 t，11月份未補(bǔ)充催化劑，12月份累計(jì)補(bǔ)充催化劑0.6 t，恢復(fù)到正常水平，重整裝置不同部位跑損重整催化劑的問(wèn)題得到了圓滿解決。

圖2 2012年檢修前后催化劑用量變化

1.3 反應(yīng)器提升后路約翰遜網(wǎng)堵塞

催化劑提升的基本原理是依靠高速氣流的作用，使催化劑顆粒處于流化狀態(tài)，完成催化劑自下而上的輸送任務(wù)。圖3是催化劑循環(huán)的原則流程圖，四個(gè)重整反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱一反、二反、三反、四反）并列布置，從一反底部出來(lái)的催化劑由一反提升器B用氫氣提升至二反上部料斗D312，進(jìn)入二反參與催化重整反應(yīng)，從二反底部出來(lái)的催化劑依次在提升氣的作用下進(jìn)入三反，四反。從四反提升器E輸送來(lái)的待生催化劑進(jìn)入再生器上部分離料斗D301，經(jīng)淘析氣分離出粉塵后靠重力進(jìn)入閉鎖料斗D302，通過(guò)專設(shè)的邏輯程序控制器控制催化劑的循環(huán)量。催化劑在再生器中依次進(jìn)行燒焦、氧氯化、焙燒等過(guò)程，下移至下部料斗，經(jīng)氮?dú)庵脫Q后進(jìn)入再生器提升器A至一反上部還原室D311，并被高純度氫氣還原成高活性催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，至此，催化劑完成一個(gè)再生循環(huán)過(guò)程。

圖3 催化劑循環(huán)原則流程圖

過(guò)多的粉塵積累，會(huì)導(dǎo)致重整反應(yīng)器提升后路約翰遜網(wǎng)發(fā)生堵塞，致使提升不暢。如存在提升后路約翰遜網(wǎng)堵塞現(xiàn)象，隨著提升時(shí)間的增加，約翰遜網(wǎng)上沉積的催化劑粉塵及半顆粒增多，為保證提升正常，提升器與其上部料斗差壓隨之增加，堵塞到一定程度催化劑將難以提升。圖4是各提升器與其對(duì)應(yīng)的上部料斗差壓在96h內(nèi)的變化趨勢(shì)DCS截圖，催化劑提升困難時(shí)差壓上升至圖中最高點(diǎn)，由圖知較頻繁發(fā)生的是四反和二反提升后路約翰遜網(wǎng)堵塞(三反無(wú)此現(xiàn)象，提升器C與上部料斗D313差壓PDIC3020基本不變)。

堵塞致提升困難時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)提升后路約翰遜網(wǎng)反吹，但反吹只能使催化劑粉塵從約翰遜網(wǎng)上脫落，不能從根本上解決堵塞問(wèn)題。為了從根源上解決此問(wèn)題，一方面要盡量減少催化劑粉塵的產(chǎn)生，一方面又要充分脫除催化劑粉塵。

為了減少催化劑粉塵的產(chǎn)生，日常操作中注意在確保催化劑提升正常情況下，控制提升一次氣量最低，減少催化劑提升過(guò)程中的摩擦和催化劑粉塵生成量。因此，應(yīng)控制好一、二次提升氣閥門開(kāi)度，一旦閥門開(kāi)度變化過(guò)大時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免提升氣流量大幅增加造成催化劑磨損。另外，在催化劑循環(huán)速率變化時(shí)要嚴(yán)格控制調(diào)節(jié)速度，減少由于調(diào)節(jié)過(guò)快導(dǎo)致的催化劑磨損。

圖4 提升器與上部料斗差壓隨時(shí)間變化趨勢(shì)

為充分脫除催化劑粉塵，催化劑淘析系統(tǒng)合理調(diào)節(jié)除塵風(fēng)量，以便最大可能脫除催化劑粉塵及碎片，同時(shí)限制整球夾帶。粉塵收集器的粉塵顆粒度應(yīng)在允許的范圍，因此要根據(jù)粉塵顆粒度分布及時(shí)調(diào)節(jié)淘析氣量。

1.4 重整反應(yīng)器下部料腿堵塞和空料腿現(xiàn)象

2010年上半年期間，二反下料腿堵塞嚴(yán)重，致使提升困難，停工檢修發(fā)現(xiàn)催化劑粉塵量較大，結(jié)焦嚴(yán)重。近期，四反下料腿曾多次出現(xiàn)空料腿現(xiàn)象，為催化劑再生系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患。

專家分析，爐管結(jié)焦產(chǎn)生的鐵帽子炭是此次結(jié)焦的根本原因，為此，車間采取對(duì)重整進(jìn)料注硫鈍化爐管的對(duì)策，以防鐵帽子炭產(chǎn)生并帶入重整反應(yīng)系統(tǒng)。

四反出現(xiàn)空料腿現(xiàn)象則是因?yàn)榇呋瘎┰诓煌贤戎辛鲃?dòng)阻力不均勻，當(dāng)四反下部料斗與四反提升器差壓控制閥PDIC3030開(kāi)度過(guò)大時(shí)將導(dǎo)致催化劑從下料斗到提升器的輸送速度過(guò)大，催化劑流動(dòng)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，致使7號(hào)料腿出現(xiàn)空料腿現(xiàn)象。該現(xiàn)象發(fā)生后，及時(shí)匯報(bào)車間摘除PDIC3029聯(lián)鎖，并停四反提升器二次風(fēng)和關(guān)閉四反下隔離閥UV3018，之后關(guān)閉PDIC3029使催化劑充滿原空料腿。同時(shí)將PDIC3030閥位由80%下調(diào)到50%，降低了四反下料斗與其提升器差壓，從根本上解決了四反空料腿問(wèn)題。

為了減少下料腿堵塞和空料腿現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)防催化劑結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)，采取了以下對(duì)策：（1）除按車間要求注硫外，在保證重整生成油芳含的情況下，盡量避免重整反應(yīng)壓力過(guò)低，避免積碳現(xiàn)象發(fā)生。（2）加強(qiáng)對(duì)重整操作，保證氫油比，避免催化劑積碳現(xiàn)象發(fā)生。

1.5 再生熱停

再生熱停是催化劑再生系統(tǒng)較常遇到的問(wèn)題，僅2012年下半年主要出現(xiàn)以下因素致使再生聯(lián)鎖熱停:

（1）瓦斯波動(dòng)引起再生系統(tǒng)聯(lián)鎖熱停。如2012年12月4日，瓦斯組分突然變輕，導(dǎo)致重整產(chǎn)氫量快速減少，致使重整反應(yīng)系統(tǒng)壓力迅速降低，燒焦區(qū)與氯化區(qū)差壓PDIC3007減小到低于1 kPa，再生熱停。

（2）閥門故障導(dǎo)致再生催化劑循環(huán)中斷。2012年12月9日空氣干燥系統(tǒng)（M303）調(diào)節(jié)閥故障，致使再生器焙燒氣流量FV3010達(dá)到低限，再生系統(tǒng)聯(lián)鎖熱停。2012年12月21日，閉鎖料斗上平衡閥XV3001卡死，氮?dú)獗晃廴?，停提升?/p>

（3）操作因素引起再生熱停。如2012年10月期間，因再生循環(huán)氣壓縮機(jī)K301切機(jī)時(shí)流量波動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致燒焦區(qū)與氧氯化區(qū)差壓PDIC3007過(guò)低而使再生熱停。

再生頻繁熱停車會(huì)加速催化劑磨損速率，并且經(jīng)常性的熱停車會(huì)引起不必要的冷停車對(duì)設(shè)備不利。為減少熱停車次數(shù)，采取了以下對(duì)策:

（1）盡可能保持重整反應(yīng)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。在瓦斯、壓力組分大幅波動(dòng)時(shí)，應(yīng)積極調(diào)節(jié)加熱爐瓦斯，盡量避免重整反應(yīng)溫度大幅波動(dòng)。若操作人員無(wú)法做到及時(shí)調(diào)節(jié)，應(yīng)控制好重整循環(huán)氫壓縮機(jī)K201轉(zhuǎn)速，維持好重整反應(yīng)系統(tǒng)壓力，以免再生各差壓大幅波動(dòng)引起熱停。另外，當(dāng)瓦斯組分輕時(shí)，燒焦區(qū)與氯化區(qū)差壓PDIC3007減小，應(yīng)把氯化區(qū)放空PP3002開(kāi)大，盡量避免熱停車。

（2）由于本裝置為利舊設(shè)備改造，而且改造后已持續(xù)運(yùn)行8年，難免出現(xiàn)故障。為避免因閥門故障造成再生熱停，應(yīng)檢修或更換有故障的控制閥，減少不必要的熱停車次數(shù)。尤其是閉鎖料斗連接再生系統(tǒng)的高壓區(qū)和低壓區(qū)，在催化劑輸送過(guò)程中在高壓和低壓之間循環(huán)變化，上下平衡閥動(dòng)作頻率較高，極易出現(xiàn)故障，操作人員應(yīng)密切注意其上下平衡閥動(dòng)作是否到位，及早判斷出是否出現(xiàn)故障，以免其出現(xiàn)問(wèn)題引起再生冷、熱停車。

（3）熟悉再生聯(lián)鎖停車條件，優(yōu)化操作，盡量避免人為因素引起的再生頻繁熱停車。如K301切機(jī)時(shí)切忌流量大幅波動(dòng)，應(yīng)采用副線（旁路）進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換，即在再生循環(huán)氣流量平穩(wěn)的基礎(chǔ)上緩慢關(guān)備用機(jī)的旁路閥，同時(shí)開(kāi)被切換機(jī)的旁路閥。

近期，因瓦斯壓力相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)維修了閉鎖料斗上下平衡閥XV3001和XV3002，并加強(qiáng)了對(duì)閉鎖料斗的監(jiān)控，優(yōu)化了再生操作，杜絕了熱停問(wèn)題的頻繁發(fā)生。

2 影響再生系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的潛在問(wèn)題分析及建議

綜上所述，影響連續(xù)重整催化劑再生系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的原因可歸為人為和設(shè)備兩種因素。為盡可能減少催化劑再生系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)對(duì)其可能出現(xiàn)的問(wèn)題全面了解，加強(qiáng)控制。目前，再生系統(tǒng)中存在的潛在問(wèn)題是：

（1）連接再生系統(tǒng)高壓區(qū)與低壓區(qū)的重要設(shè)備閉鎖料斗裝卸料報(bào)警無(wú)聲音。目前，閉鎖料斗裝卸料報(bào)警無(wú)聲音，閉鎖料斗出現(xiàn)故障時(shí)如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，極有可能會(huì)造成再生系統(tǒng)冷、熱停車。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)閉鎖料斗的監(jiān)控，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)閉鎖料斗報(bào)警現(xiàn)象。

（2）隨著重整裝置處理量的增加，重整反應(yīng)苛刻度增加，催化劑更易積碳，對(duì)再生系統(tǒng)操作要求更高，稍有疏忽，就有飛溫的可能。因此，應(yīng)加強(qiáng)催化劑碳含量監(jiān)控，關(guān)注峰溫，避免對(duì)催化劑和再生設(shè)備造成危害。

3 結(jié)論

洛陽(yáng)連續(xù)重整催化劑再生系統(tǒng)在運(yùn)行中雖然會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)整改及不斷優(yōu)化，穩(wěn)定了裝置生產(chǎn)，在目前大處理量高苛刻度生產(chǎn)的情況下，運(yùn)行良好。2013年6月，重整裝置處理量進(jìn)一步提高到100 t/h，催化劑活性良好，待生催化劑積碳含量在3.5%以下，催化劑再生系統(tǒng)處理量仍有提升空間，連續(xù)重整裝置實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期高負(fù)荷安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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Analysis and Corresponding Solutions of Operational Problems in the Regeneration System of Continuous Catalytic Reforming Unit

（Sinopec Luoyang Petrochemical Company, Henan Luoyang 471000, China）

The regeneration system of catalyst is an important part of the catalytic reforming unit. In this paper, the problems in the catalyst regeneration system of a 700 kt/a continuous catalytic reforming unit in Luoyang petrochemical company were introduced (such as chlorine corrosion of the low temperature part, loss of catalysts and so on),reasons to result in the problems were analyzed, and the solutions were finally put forward.

Continuous reforming unit; Catalyst; Regeneration system

TE 624

A

1671-0460（2014）06-1072-04

2013-11-25

任研研（1987-），女，河南淮陽(yáng)人，助理工程師，碩士，2012年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)，連續(xù)重整裝置助理工程師。E-mail：renyanyan@yeah.net。