孔云飛

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

中海油氣(泰州)石化有限公司100萬t/a逆流移動(dòng)床連續(xù)重整裝置由中國石化工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)，采用中國石化自主研發(fā)的催化劑逆流移動(dòng)床工藝技術(shù)，是第一套工業(yè)應(yīng)用裝置。泰州石化100萬t/a逆流移動(dòng)床連續(xù)重整裝置以直餾石腦油和加氫裂化重石腦油為原料，生產(chǎn)C6+高辛烷值重整生成油、高純氫、戊烷油和液化氣等產(chǎn)品。

泰州石化100萬t/a逆流移動(dòng)床連續(xù)重整裝置于2016年9月中交，2016年12月裝置一次開車成功。2017年11月7日重整裝置停工進(jìn)行消缺、優(yōu)化和技改，2017年12月19日裝置投料生產(chǎn)。截止2018年4月18日已累計(jì)運(yùn)行116d。期間因循環(huán)氫壓縮機(jī)和增壓機(jī)流量不足，重整裝置于2018年3月12日-16日停工搶修，對(duì)重整循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整氫增壓機(jī)入口過濾器、再生器約翰遜網(wǎng)、反應(yīng)器上部過濾器、還原尾氣過濾器及重整產(chǎn)物分離罐破沫網(wǎng)等進(jìn)行清理、檢修。通過停工整改，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況得到改善，消除了壓縮機(jī)流量不足對(duì)重整裝置生產(chǎn)負(fù)荷的限制。

1 重整壓縮機(jī)運(yùn)行情況

泰州石化逆流移動(dòng)床連續(xù)重整循環(huán)氫壓縮機(jī)K201、重整氫增壓機(jī)K202和重整氫增壓機(jī)K203屬于離心式壓縮機(jī)，其中K203為兩級(jí)增壓。K-201循環(huán)氫離心式壓縮機(jī)是逆流移動(dòng)床連續(xù)重整裝置的核心設(shè)備。2017年12月開工后重整處理量基本維持在105t/h(88%負(fù)荷)。2018年3月初因重整循環(huán)氫壓縮機(jī)流量不足，將重整加工量降至94t/h(79%負(fù)荷)。圖1為重整循環(huán)氫壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)、重整加工量和重整產(chǎn)物分離罐頂部放空控制閥趨勢圖，可看出裝置壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)和生產(chǎn)負(fù)荷的匹配情況：在重整加工量為94t/h(79%負(fù)荷)時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)高達(dá)9000 r/min(設(shè)計(jì)最大連續(xù)轉(zhuǎn)速為9298r/min)，而壓縮機(jī)出口循環(huán)氫流量僅為50000Nm3/h左右，根本無法滿足正常的氫油物質(zhì)的量比2.2。由于重整氫增壓機(jī)K202轉(zhuǎn)速也已經(jīng)達(dá)到最大9300 r/min，而氫氣外送流量僅為40000Nm3/h，由圖1可看出多余產(chǎn)氫由重整產(chǎn)物分離罐PV20601放火炬。這極大地限制了提高重整裝置生產(chǎn)負(fù)荷的可操作性，同時(shí)也加大了壓縮機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2 重整壓縮機(jī)流量不足原因分析及處理

2.1 重整壓縮機(jī)入口過濾器等設(shè)備堵塞嚴(yán)重

自2017年12月開工以來，重整循環(huán)氫壓縮機(jī)K201和增壓機(jī)K202漸漸出現(xiàn)打量不足的現(xiàn)象。經(jīng)過檢查比對(duì)，發(fā)現(xiàn)K201入口過濾器后壓力由正常的0.23MPa降至0.16MPa，K202入口過濾器后壓力由正常0.23MPa降至0.18MPa,K203也有不同程度的降低。2018年3月12日重整裝置停工后分別對(duì)重整壓縮機(jī)入口過濾器、還原尾氣過濾器、反應(yīng)器頂部催化劑提升氣過濾器、再生器約翰遜網(wǎng)和重整產(chǎn)物分離罐破沫網(wǎng)等部位的設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行拆卸，檢查發(fā)現(xiàn)：如圖2-A所示，壓縮機(jī)入口過濾器濾芯有大量的粉塵和催化劑顆粒以及銨鹽，并出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象；如圖2-B所示，反應(yīng)器頂部過濾器也出現(xiàn)類似情況；如圖2-C所示，粉塵已經(jīng)布滿整個(gè)再生器約翰遜網(wǎng)；如圖2-D所示重整產(chǎn)物分離罐破沫網(wǎng)部分損壞，產(chǎn)生較大的裂縫。

圖2 設(shè)備檢查情況

2.2 重整催化劑積碳和粉塵量增多

重整裝置開工后催化劑積碳量長期居高，由圖2和圖3可看出：2017年11月停工前重整催化劑積碳量基本處于3%-4%之間，12月份開工后重整催化劑積碳量明顯增多，積碳最多為6.94 %。期間為保證重整反應(yīng)芳烴轉(zhuǎn)化率和液體收率等指標(biāo)，重整車間及時(shí)提高催化劑循環(huán)速率至100%。另外，重整催化劑粉塵量也由平時(shí)的2～4kg/天增加至10kg/d左右。

圖3 停工前待生催化劑含碳量

圖4 開工后待生催化劑含碳量

2.3 重整催化劑積碳和粉塵量增多原因

2.3.1 重整催化劑中毒

2017年12月開工后，上游加氫裂化裝置操作波動(dòng)大以及重石腦油罐區(qū)氮封失靈等因素造成加氫裂化重石腦油不合格，導(dǎo)致重整進(jìn)料中多次出現(xiàn)水、氮、硫等超標(biāo)(如下圖5和圖6所示)，對(duì)重整催化劑的活性影響很大。另外，由于泰州石化在蒸汽和天然氣等公用工程方面對(duì)外部單位依賴性較高，在外部單位出現(xiàn)事故時(shí)，全廠須及時(shí)進(jìn)行緊急停工處理，造成重整裝置進(jìn)料量多次發(fā)生大幅度變化，對(duì)重整催化劑沖擊性較大。這導(dǎo)致催化劑機(jī)械強(qiáng)度減弱、活性降低，最終造成催化劑積碳和粉塵量增多，嚴(yán)重影響重整裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

圖5 重整進(jìn)料水含量

圖6 重整進(jìn)料氮、硫含量

2.3.2 逆流移動(dòng)床連續(xù)重整的特點(diǎn)

由中國石化工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)的逆流移動(dòng)床連續(xù)重整工藝改變傳統(tǒng)的催化劑在反應(yīng)器之間的流動(dòng)順序，使之與重整反應(yīng)物料逆向流動(dòng)，即所謂的催化劑逆流輸送——經(jīng)過再生器再生后的催化劑先提升輸送至最后一個(gè)重整反應(yīng)器四反，并依次輸送并通過三反和二反，最后至一反，待生催化劑再從一反提升至再生器，從而完成整個(gè)催化劑的循環(huán)。催化劑逆壓差輸送靠的是設(shè)在反應(yīng)器上部高位緩沖料斗和反應(yīng)器上部料斗組合方式實(shí)現(xiàn)的[1]。緩沖料斗與反應(yīng)器上部料斗之間30米下料管通過催化劑重力輸送。

泰州石化連續(xù)重整配置為4個(gè)并列布置的重整反應(yīng)器和1個(gè)再生器，再生器的操作壓力介于一反和四反之間，反應(yīng)物流動(dòng)方向?yàn)椋阂环炊慈此姆?，而催化劑輸送循環(huán)方向?yàn)椋涸偕魉姆慈炊匆环丛偕鳌Ｆ淞鞒淌疽鈭D見圖7。

(1) 開工建立重整催化劑循環(huán)時(shí)發(fā)生催化劑提升管線堵塞問題，發(fā)現(xiàn)三反催化劑提升二次氣投用前，三反催化劑提升壓差已達(dá)到了30kPa(正常值為14kPa左右)，導(dǎo)致三反催化劑無法提升。車間判斷三反催化劑提升管線發(fā)生堵塞，決定對(duì)管線進(jìn)行爆破--從二反上部緩沖料斗頂部給氮?dú)?，在三反底部L閥組后提升管球閥處爆破。經(jīng)過爆破，管線帶出焊渣、鐵絲等雜物，后續(xù)催化劑順利建立循環(huán)。這些雜物遺留在催化劑循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，加快了催化劑的磨損。

(2) 因催化劑循環(huán)停車時(shí)，催化劑會(huì)下沉堆實(shí)，反應(yīng)器上部料斗會(huì)出現(xiàn)催化劑不滿或空罐情況，導(dǎo)致反應(yīng)器上部沒有料封。在建立反應(yīng)器上部密封氣時(shí)，密封氣量會(huì)瞬間增加，且大部分向上部流動(dòng)。密封氣流會(huì)托住上部料斗催化劑，導(dǎo)致催化劑無法靠自身重力往下流動(dòng)。由于反應(yīng)器上部料斗無料位顯示，反應(yīng)器開始催化劑提升，會(huì)造成上部料斗催化劑空罐加劇，造成油氣上串。因此一旦催化劑停車，須及時(shí)將反應(yīng)器上部下料管線球閥關(guān)死。這會(huì)造成部分催化劑磨損。因此，催化劑循環(huán)停車的次數(shù)多也會(huì)增加催化劑的粉塵量。

(3) 逆流移動(dòng)床連續(xù)重整催化劑循環(huán)工藝與UOP工藝相比，取消了閉鎖料斗，催化劑循環(huán)輸送都是無閥操作的，在這方面對(duì)比催化劑磨損會(huì)降低。但是催化劑提升器多了三個(gè)、催化劑提升輸送管線長度增加。提升管線用打磨后D-LOCK接頭連接，但打磨的質(zhì)量會(huì)直接影響催化劑的磨損情況。

2.4 對(duì)策及優(yōu)化措施[2-3]

(1) 停工后對(duì)相關(guān)設(shè)備和管線進(jìn)行清理、吹掃和檢修，從而消除限制壓縮機(jī)流量的直接因素，保證重整循環(huán)氫壓縮機(jī)和增壓機(jī)長周期平穩(wěn)運(yùn)行，滿足裝置生產(chǎn)計(jì)劃需求。

(2) 上游加氫裂化裝置加強(qiáng)平穩(wěn)操作，并且儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)加強(qiáng)對(duì)重石腦油罐氮封、帶水情況等檢查，以保證重整進(jìn)料合格。同時(shí)，重整裝置加強(qiáng)對(duì)上游裝置加氫裂化重石腦油和罐區(qū)重石腦油質(zhì)量的內(nèi)部監(jiān)控。發(fā)現(xiàn)重整進(jìn)料不合格時(shí)，及時(shí)與加氫裂化裝置和儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)協(xié)同查找原因，避免重整催化劑再次發(fā)生水、硫、氮等中毒。另外，公司生產(chǎn)指揮中心及時(shí)與外部單位加強(qiáng)溝通、協(xié)作，避免類似蒸汽和天然氣等突然出現(xiàn)供量不足而導(dǎo)致的緊急停工事故再次發(fā)生。從而減少對(duì)重整催化劑產(chǎn)生的沖擊，減少催化劑積碳和粉化以及系統(tǒng)內(nèi)的銨鹽聚結(jié)，保證重整催化劑的使用壽命。

(3) 由于逆流移動(dòng)床連續(xù)重整的特點(diǎn)，在開工前期，要保證催化劑提升器上的D-LOCK接頭打磨和催化劑提升管線的吹掃質(zhì)量；同時(shí)，在日常工作中保證催化劑循環(huán)平穩(wěn)操作，減少停車次數(shù)，減少催化劑的磨損。另外，根據(jù)工藝條件和催化劑粉塵量的變化情況及時(shí)對(duì)粉塵陶析氣量進(jìn)行調(diào)整，定期對(duì)粉塵收集器進(jìn)行手動(dòng)反吹，增強(qiáng)粉塵陶析的效果，避免粉塵在催化劑循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)隨催化劑流動(dòng)，加劇催化劑的磨損以及在設(shè)備構(gòu)件內(nèi)部的堆積。

3 結(jié)語

(1)重整進(jìn)料雜質(zhì)高導(dǎo)致的催化劑中毒、工藝情況突變對(duì)催化劑的沖擊、催化劑提升管線吹掃不合格、逆流移動(dòng)床連續(xù)重整工藝特點(diǎn)等主要因素導(dǎo)致重整催化劑的積碳量和粉塵量增多，而催化劑循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的粉塵也加劇了催化劑的磨損。催化劑顆粒和粉塵隨著提升氣穿過反應(yīng)器上部損壞的過濾器進(jìn)入重整產(chǎn)物分離罐，然后隨氫氣穿過破損的破沫網(wǎng)與還原尾氣中的催化劑顆粒和粉塵分別在重整三臺(tái)壓縮機(jī)入口過濾器表面長期堆積，最終造成重整壓縮機(jī)打入口過濾器堵塞，導(dǎo)致壓縮機(jī)打量不足，重整裝置生產(chǎn)負(fù)荷無法提高。

(2) 由于2017年11月重整裝置停工主要工作是消缺、技改和優(yōu)化，并未對(duì)全部設(shè)備進(jìn)行檢查，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)如重整產(chǎn)物分離罐破沫網(wǎng)和反應(yīng)器頂部過濾器損壞等問題，也間接造成催化劑顆粒和粉塵被帶入壓縮機(jī)入口過濾器。這為催化劑顆粒和粉塵跑損提供了有利條件。

(3) 為保證重整催化劑活性，連續(xù)重整裝置催化劑是循環(huán)流動(dòng)的。粉塵長期隨催化劑一起在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，加劇了催化劑的磨損，形成了惡性循環(huán)。因此，在日產(chǎn)生產(chǎn)中，要對(duì)催化劑粉塵量引起重視，及時(shí)調(diào)整陶析氣流量和粉塵收集器反吹周期，增強(qiáng)催化劑陶析的效果，并加強(qiáng)對(duì)催化劑粉塵量數(shù)據(jù)的分析和管理。