胡 泉

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

重整分餾系統(tǒng)波動(dòng)原因分析及處理

胡 泉

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

對(duì)某煉廠催化重整穩(wěn)定塔的波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了分析，認(rèn)為結(jié)鹽是造成波動(dòng)的主要原因。提出了相關(guān)改造措施和水洗方案，介紹了在處理結(jié)鹽問(wèn)題中遇到的問(wèn)題，并提出了解決問(wèn)題的建議和方法。

穩(wěn)定塔；波動(dòng)；結(jié)鹽；處理 方法

催化重整(Catalytic Reforming)，是石油煉制的主要過(guò)程之一，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)變?yōu)楦缓紵N的重整生成油，并副產(chǎn)氫氣的過(guò)程。長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)鹽作為重整裝置生產(chǎn)上存在的一種現(xiàn)象，在格爾木石化﹑克拉瑪依石化﹑大連石化等我國(guó)多數(shù)大型煉廠都普遍出現(xiàn)過(guò)，造成了換熱器堵塞﹑反應(yīng)系統(tǒng)壓降增大﹑分餾塔頂壓力失控﹑壓縮機(jī)氣閥動(dòng)作失靈導(dǎo)致無(wú)法運(yùn)行等故障。廣西某煉油廠重整裝置以精制石腦油為原料，生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)和組分，同時(shí)副產(chǎn)氫氣﹑液化氣等產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)原料預(yù)處理[1]之后，重整進(jìn)料中雜質(zhì)應(yīng)該達(dá)到以下要求：硫含量≤0.5mg·kg-1，氮含量≤0.5mg·kg-1，砷含量≤1.0μg·kg-1，鉛含量≤10μg·kg-1。裝置于2010年投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一個(gè)檢修周期的生產(chǎn)運(yùn)行，裝置分餾操作在2012年6月出現(xiàn)了波動(dòng)，影響了裝置正常生產(chǎn)。

1 分餾系統(tǒng)操作情況

1.1 工藝流程

在催化重整中，典型的分餾工藝是指重整反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)再接觸系統(tǒng)，在高壓﹑低溫條件下提純氫氣和增加汽油收率后進(jìn)入分餾塔。經(jīng)過(guò)分餾塔的分離作用，塔頂?shù)玫揭夯瘹夂腿剂蠚?，其中液化氣出裝置，燃料氣送入燃料氣管網(wǎng)；塔底得到符合要求的穩(wěn)定汽油，送往下游裝置再處理。

1.2 操作狀況及存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)一個(gè)檢修周期的生產(chǎn)運(yùn)行，該裝置在2012年6月，分餾系統(tǒng)的操作開(kāi)始劇烈波動(dòng)，通過(guò)和5月相關(guān)數(shù)值進(jìn)行比較，主要表現(xiàn)在靈敏板溫度﹑塔頂溫度﹑塔頂壓力波動(dòng)大，塔底液位﹑塔頂回流罐液位波動(dòng)大，難以維持平穩(wěn)操作。在2012年5月～6月期間，該裝置靈敏板溫度﹑回流罐液位，每天最大波動(dòng)具體如下圖所示。其中圖1是靈敏板溫度波動(dòng)，圖2是回流罐液位波動(dòng)。

圖1 靈敏板溫度

從圖1和圖2可知，5月份靈敏板溫度很穩(wěn)定，一直在允許范圍內(nèi)；回流罐液位波動(dòng)也很小。而6月份靈敏板溫度每天的波動(dòng)都超過(guò)允許范圍，隨著靈敏板溫度的變化，塔的回流罐液面也做周期性的變化，說(shuō)明塔頂汽相流量在發(fā)生變化，當(dāng)靈敏板的溫度開(kāi)始上升的時(shí)候，正是汽相流量開(kāi)始增加的時(shí)候，而回流量是相對(duì)穩(wěn)定的，所以回流罐的液面也開(kāi)始上升。

1.3 問(wèn)題分析

由于塔底溫度基本保持不變，而回流罐液位有很大波動(dòng)，可以看出頂部霧沫夾帶現(xiàn)象非常嚴(yán)重，可作為塔頂部發(fā)生液泛的標(biāo)志[2]，導(dǎo)致分離效果變差?？紤]到原料含氮﹑催化劑注氯的特點(diǎn)，結(jié)合上述分析和以往經(jīng)驗(yàn)，初步判斷在穩(wěn)定塔內(nèi)部形成了銨鹽。在穩(wěn)定塔操作波動(dòng)的這段時(shí)間，塔頂產(chǎn)品外送泵和回流泵多次出現(xiàn)機(jī)封泄漏故障，并且發(fā)現(xiàn)回流罐液位計(jì)因?yàn)槎氯麩o(wú)法使用。在維修機(jī)泵和液位計(jì)的過(guò)程中，均發(fā)現(xiàn)有白色粉末狀晶體，經(jīng)過(guò)化驗(yàn)分析后確認(rèn)其主要成分是氯化銨。

穩(wěn)定塔操作異常，正是由于銨鹽結(jié)晶在塔板和降液管上積累﹑堵塞，致使部分塔板開(kāi)孔率變小所引起的。

1.3.1 氯化銨生成機(jī)理分析

催化劑上要保持足夠量的氯，來(lái)保證催化劑良好的活性和選擇性，這是氯的一個(gè)重要來(lái)源。由于原料帶水和反應(yīng)生成水等途徑，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)有一定量水的存在，催化劑上的氯在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)隨著水的存在不斷流失。為了維持催化劑上的氯含量，在催化劑進(jìn)行再生時(shí)采取不間斷注氯。從催化劑上流失的氯，一部分隨著重整生成油進(jìn)入下游裝置，一部分融入重整氫氣，匯進(jìn)氫氣管網(wǎng)。此外，催化重整作為一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)體系，對(duì)進(jìn)料中的氮含量一直有著嚴(yán)格的要求，微量的氮經(jīng)過(guò)反應(yīng)后生產(chǎn)氨氣，在低溫部分與氯化氫反應(yīng)生成氯化銨，其反應(yīng)機(jī)理如下。

氯化物隨同原料油經(jīng)過(guò)預(yù)加氫催化劑轉(zhuǎn)化過(guò)程，被轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物HCl，其反應(yīng)式為：

除轉(zhuǎn)化有機(jī)氯化物外，還可將有機(jī)氮化物轉(zhuǎn)變成無(wú)機(jī)氮化物：

無(wú)機(jī)氯化物和有機(jī)氮化物又會(huì)在低溫或常溫下互相發(fā)生反應(yīng)，生成銨鹽：

生成的氯化銨從整體上減少了催化劑中氯化物的量。

1.3.2 塔板堵塞分析

在低溫部分生成的氯化銨，在反應(yīng)熱的影響下變成霧狀微粒，通常會(huì)懸浮在油中，并隨其流動(dòng)。當(dāng)氯化銨晶體進(jìn)入穩(wěn)定塔之后，隨液相油流經(jīng)塔體時(shí)，部分晶體會(huì)吸附在塔表面，特別是流速很低的地方，如塔板體﹑浮閥﹑降液管等處。剩余的晶體隨液相逐層進(jìn)入塔下部溫度稍低處沉積。高氣速的氣體在沿塔板上升時(shí)，將塔板上的晶體帶到上層塔板，并遇冷冷凝下來(lái)，沉積在上部塔板處。隨著時(shí)間的推移，塔板表面的晶體不斷堆積，使浮閥卡死，塔板開(kāi)孔面積減少，塔板壓降增大，氣相過(guò)孔線速增高，進(jìn)而發(fā)展為液泛﹑淹塔，操作紊亂，無(wú)法正常生產(chǎn)。

2 結(jié)鹽的處理

2.1 處理方法

為了保證生產(chǎn)的平穩(wěn)，消除結(jié)鹽造成的影響，我國(guó)各大煉廠提出了很多解決方案，包括降低重整氫油比，降低反應(yīng)溫度，調(diào)節(jié)注氯量，更換重整催化劑，降低塔底加熱爐出口溫度，增加回流比，降低操作負(fù)荷和從塔底通蒸汽進(jìn)行吹洗等。本裝置根據(jù)問(wèn)題的分析結(jié)果，結(jié)合其他煉廠處理經(jīng)驗(yàn)和自身生產(chǎn)的實(shí)際情況，制定了了以下解決方案：

1)在穩(wěn)定塔進(jìn)料線上增加重整生成油脫氯罐，以脫出穩(wěn)定塔進(jìn)料中的氯，從原料上減少氯含量，防止銨鹽在穩(wěn)定塔內(nèi)大量聚集。

2)在塔頂空冷器前增加注水點(diǎn)，對(duì)空冷管線﹑換熱器管線進(jìn)行水洗。此外，少量的水還可經(jīng)由回流泵打回穩(wěn)定塔，對(duì)塔板進(jìn)行沖洗。

2.2 處理結(jié)果及存在的問(wèn)題

1）增加脫氯罐并將操作調(diào)整穩(wěn)定之后，生產(chǎn)車間對(duì)脫氯后油樣進(jìn)行取樣分析，并與未脫氯前數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比情況見(jiàn)表1。從表1中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，穩(wěn)定塔進(jìn)料經(jīng)過(guò)脫氯罐進(jìn)行脫氯之后，油品的氯含量有了較大幅度下降，表明處理達(dá)到了預(yù)期效果。

表1 氮含量的分析

2）車間對(duì)穩(wěn)定塔進(jìn)行了一次時(shí)長(zhǎng)12h的注水試驗(yàn)，在注水的過(guò)程中穩(wěn)定塔產(chǎn)生了小幅度波動(dòng)。其中靈敏板溫度最大偏差19℃，塔底液位最大偏差14%，塔頂壓力最大偏差0.159MPa，回流罐水包液位上漲5%。經(jīng)過(guò)分析后確定，注入的水在回流罐中停留時(shí)間過(guò)短，大部分水隨著回流進(jìn)入穩(wěn)定塔，之后又迅速被蒸發(fā)，導(dǎo)致塔頂負(fù)荷突然變大，最終引起波動(dòng)。由于只有少量水留在回流罐中，溶入水中的銨鹽主要隨著產(chǎn)品被送出裝置。停止注水后，操作逐漸恢復(fù)穩(wěn)定。

3 結(jié)論及建議

經(jīng)過(guò)以上對(duì)重整分餾系統(tǒng)波動(dòng)的原因分析和相關(guān)處理，提出以下結(jié)論，為今后的生產(chǎn)提供指導(dǎo)和參考：

1)在保證催化劑所需氯的前提下，嚴(yán)格控制注氯量，防止系統(tǒng)氯含量過(guò)高；

2)在重整分餾塔進(jìn)料管線上增加脫氯設(shè)施，嚴(yán)格控制穩(wěn)定塔進(jìn)料中的銨鹽含量，將塔進(jìn)料中的銨鹽有效去除；

3)在空冷器前增加注水點(diǎn)，對(duì)空冷管線﹑換熱器管線進(jìn)行水洗。此外，塔回流中含有的水還可以進(jìn)入穩(wěn)定塔，對(duì)塔板進(jìn)行水洗。但此法容易造成穩(wěn)定塔操作波動(dòng)，建議嚴(yán)格控制注水量，優(yōu)先保證生產(chǎn)的平穩(wěn)；

4)重整原料中氮含量過(guò)高是造成結(jié)鹽的根本原因，如何能從源頭上減少氮含量，這是有待進(jìn)行進(jìn)一步研究的工作。

[1] 侯祥麟.中國(guó)煉油技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2001.

[2] 劉香蘭.重油催化裂化裝置分餾塔結(jié)鹽原因分析及對(duì)策[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2004(5)：44-46.

[3] 吳俊生，邵惠鶴.精餾設(shè)計(jì)﹑操作和控制[M].北京：中國(guó)石化出版社，1997：256.

Fluctuation Reason Analysis for Reforming Fractionation System and Treatment

HU Quan
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535000, China)

TE 962

：B

1671-9905(2014)11-0056-02

2014-10-10