張 偉,徐相偉

(中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500)

青島煉化150萬(wàn)t/a S Zorb裝置，2011年4月SEI可研方案設(shè)計(jì)，2012年6月可研批復(fù)，2012年12月開(kāi)始基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，2013年9月20日開(kāi)始打樁，2014年6月6日實(shí)現(xiàn)中交，7月14日投料試車(chē)，2015年5月首次標(biāo)定，9月13日投料開(kāi)工。本裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行8400 h/a，設(shè)計(jì)操作彈性60%～110%，設(shè)計(jì)原料硫含量120～600 mg/kg。S Zorb裝置運(yùn)行周期主要受核心設(shè)備反應(yīng)器過(guò)濾器影響，反應(yīng)器過(guò)濾器置于反應(yīng)器頂部，是帶有脈沖反吹系統(tǒng)的氣固分離設(shè)備用于反應(yīng)產(chǎn)物與吸附劑的分離,其包括六個(gè)工作區(qū)域，循環(huán)再生，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后到達(dá)頂部，其攜帶的吸附劑被截留在過(guò)濾器外表面，清潔的反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)濾芯進(jìn)入熱產(chǎn)物氣液分離器，當(dāng)過(guò)濾器外表面的濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)，反吹系統(tǒng)啟動(dòng)反吹將非永久濾餅吹掉，使吸附劑顆?；氐椒磻?yīng)器[1]。濾芯由燒結(jié)多孔金屬粉末制備，具有通氣性均勻等特點(diǎn)，其精度要求不大于1.3μm，在高溫高壓臨氫的反應(yīng)器內(nèi)工作。如何保證其可靠的過(guò)濾性能、有效地反吹和再生能力以及使用壽命，是我們急需探索、關(guān)注的重點(diǎn)。

1 反應(yīng)器過(guò)濾器自身影響因素

S Zorb裝置反應(yīng)器過(guò)濾器品牌主要集中在安泰和PALL兩家,我裝置使用安泰生產(chǎn)的過(guò)濾器，過(guò)濾器包括反吹系統(tǒng)、筒體、濾芯。

1.1 過(guò)濾器的安裝

首先在運(yùn)輸過(guò)程中要保證過(guò)濾器的密封完好性，防潮、防撞。進(jìn)廠時(shí)要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)其按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，安裝時(shí)確認(rèn)濾芯的連接以及內(nèi)件的安裝完好，選擇天氣晴朗時(shí)安裝，以保證濾芯發(fā)揮最優(yōu)的效果。

1.2 過(guò)濾器永久濾餅的建立

永久濾餅一定要在廠家技術(shù)服務(wù)人員的指導(dǎo)下按照方案進(jìn)行，在初期濾餅建立時(shí)，在工藝上一定要保證穩(wěn)定的進(jìn)料量、反應(yīng)壓力及線速，保證反吹氣體溫度和一定的反吹比。嚴(yán)格執(zhí)行建立周期，不要趕時(shí)間，當(dāng)反吹后差壓在一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)，可以確定永久濾餅建立完成。永久濾餅的建立質(zhì)量很大程度上影響著過(guò)濾器未來(lái)的運(yùn)行周期。青島煉化S Zorb裝置建立永久濾餅后反應(yīng)器過(guò)濾器差壓穩(wěn)定在18kPa左右。

1.3 反吹系統(tǒng)的正常維護(hù)

日常運(yùn)行時(shí)，定期做好反吹系統(tǒng)的維護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行反吹溫度在245～260℃(反吹溫度過(guò)低易造成油氣在濾芯上凝結(jié)，溫度過(guò)高會(huì)使反吹閥門(mén)密封損壞)，及時(shí)根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)壓力調(diào)整反吹壓力。若出現(xiàn)反吹曲線不均勻時(shí)及時(shí)檢查反吹閥門(mén)的運(yùn)行情況，對(duì)開(kāi)啟或關(guān)閉不及時(shí)的閥門(mén)進(jìn)行風(fēng)壓調(diào)節(jié)或更換以確保該區(qū)域的反吹效果。我裝置反吹系統(tǒng)反吹閥XV2130A、XV2130F出現(xiàn)問(wèn)題后更換，后面發(fā)現(xiàn)個(gè)別閥門(mén)密封有泄漏情況出現(xiàn)，遂對(duì)每個(gè)閥門(mén)密封進(jìn)行緊固排查，為了保證反吹系統(tǒng)正常運(yùn)行，現(xiàn)運(yùn)行部備用兩臺(tái)反吹閥以便故障時(shí)及時(shí)更換。密切注意過(guò)濾器差壓變化，若出現(xiàn)有明顯的上升斜率變化時(shí)，及時(shí)縮短反吹時(shí)間，由最初60min逐步縮短至最終10min，延長(zhǎng)反吹脈沖時(shí)間，由1.0s提高至1.3s，手段不要一次用完，每次調(diào)節(jié)一點(diǎn)，以抑制有穩(wěn)定斜率的上升，我裝置ME101反吹系統(tǒng)控制參數(shù)如表1。

表1 ME101反吹控制參數(shù)

2 外界因素的影響

2.1 原料管理

2.1.1 生產(chǎn)負(fù)荷控制

表2 反應(yīng)系統(tǒng)關(guān)鍵操作參數(shù)

根據(jù)廠家的要求以及同類(lèi)裝置的運(yùn)行情況，盡量保證不要長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷或滿負(fù)荷運(yùn)行，其勢(shì)必會(huì)影響過(guò)濾器的運(yùn)行周期。但我公司催化裂化裝置規(guī)模及公司汽油出廠實(shí)際要求我裝置必須高負(fù)荷運(yùn)行。因此要保證裝置良好運(yùn)行，必須要穩(wěn)定反應(yīng)系統(tǒng)工況，即穩(wěn)定的進(jìn)料量、反應(yīng)壓力，如確需提降量時(shí)，遵循先提壓再提量、先降量再降壓，以穩(wěn)定線速而降低過(guò)濾器的過(guò)濾壓力。操作參數(shù)如表2。

2.1.2 原料催化汽油的組分控制

根據(jù)研究分析，原料中輕組分較多時(shí)，在反應(yīng)器容易加氫縮聚，吸附劑含碳量增加，同時(shí)導(dǎo)致過(guò)濾器濾芯孔道內(nèi)細(xì)分結(jié)焦，使濾芯堵塞，造成過(guò)濾器差壓增長(zhǎng)速率增加[2]。觀察我裝置2017年反應(yīng)器過(guò)濾器壓差上漲趨勢(shì)(如圖1)，主要集中在1、2、3、4月份，由26 kPa上漲至34 kPa(如圖2)，5月份至現(xiàn)在基本上穩(wěn)定在35kPa，期間操作參數(shù)如表2，沒(méi)有大的調(diào)整。原料催化汽油初餾點(diǎn)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)(20161201～20170630)如圖3。

圖1 2017年過(guò)濾器壓差上漲趨勢(shì)圖

圖2 2017年1月至4月壓差上漲趨勢(shì)圖

圖3 原料催化汽油初餾點(diǎn)分析圖

從圖1、圖2、圖3對(duì)比可以看出，在壓差上漲斜率較快的幾個(gè)月中，原料催化汽油初餾點(diǎn)比5月份后近幾個(gè)月較低，從以上三個(gè)圖的對(duì)比可以看出過(guò)濾器差壓的上漲與催化汽油組分過(guò)輕有一定的關(guān)系。因?yàn)椴糠钟蜌飧街谖絼┍砻孢€沒(méi)來(lái)得及反應(yīng)，就到達(dá)過(guò)濾器表面并附著在濾餅上，還沒(méi)反吹時(shí)在濾餅上發(fā)生加氫縮聚反應(yīng)，當(dāng)反吹系統(tǒng)啟動(dòng)反吹時(shí)不能將已經(jīng)結(jié)焦的吸附劑吹掉，造成吸附劑在濾芯上累計(jì)，嚴(yán)重時(shí)造成濾芯孔道里細(xì)粉結(jié)焦，致使過(guò)濾器差壓快速上漲。因此可見(jiàn)加強(qiáng)原料管理，控制原料催化汽油中過(guò)輕組分大量進(jìn)入S Zorb反應(yīng)器相當(dāng)關(guān)鍵。

2.2 吸附劑性質(zhì)對(duì)過(guò)濾器的影響

2.2.1 吸附劑粒徑控制

我裝置用吸附劑為催化劑南京分公司國(guó)產(chǎn)吸附劑，新鮮吸附劑粒徑在70～80μm之間，0～20μm <2%，20～40μm<20%。由于吸附劑在過(guò)濾器上的累計(jì)致使反應(yīng)器過(guò)濾器差壓上漲，如何減少吸附劑的累計(jì)，其中重要一項(xiàng)就是要控制吸附劑粒徑。根據(jù)吸附劑自由沉降計(jì)算，反應(yīng)器線速以0.35m/s、吸附劑粒徑20μm計(jì)算，吸附劑最高能吹到不大于6m，而反應(yīng)器橫管距防塵罩距離大于該高度，所以理論上20～40μm吸附劑對(duì)過(guò)濾器威脅不是特別大，對(duì)過(guò)濾器形成威脅的吸附劑粒徑主要分布在20μm以下，即控制20μm以下的細(xì)粉在反應(yīng)系統(tǒng)的存在。而再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器分離能力為20μm，所以將細(xì)粉要在再生器“拿走”。

減少細(xì)粉在系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)生，首先加注新劑時(shí)要注意控制加劑速度和一次加劑量，可采取少量多次。其次，嚴(yán)格控制再生器溫度過(guò)高造成吸附劑爆破，以及控制再生器內(nèi)氧含量，嚴(yán)防過(guò)度再生。最后，在吸附劑循環(huán)過(guò)程中在保證正常脫硫率的前提下采取小循環(huán)量，吸附劑輸送氣體量、壓力嚴(yán)格控制，線速不能大于0.5 m/s，一旦大于該值將加劇吸附劑的碰撞從而產(chǎn)生過(guò)多細(xì)粉。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)小于20μm的吸附劑增多時(shí)，要及時(shí)調(diào)整再生系統(tǒng)的操作，如適當(dāng)降低再生器壓力或者加大流化氣體量(根據(jù)吸附劑載硫量選擇提高風(fēng)量或氮?dú)饬?，以提高再生器內(nèi)線速在0.28 m/s以上，監(jiān)控好吸附劑粉塵罐(D109)的料位上漲情況，將細(xì)粉從再生系統(tǒng)排出，我裝置現(xiàn)階段﹤20μm吸附劑細(xì)分偏高，針對(duì)此現(xiàn)象，再生系統(tǒng)操作調(diào)整表3所示。

表3 再生系統(tǒng)關(guān)鍵操作參數(shù)

2.2.2 吸附劑碳含量的控制

上面已經(jīng)分析了當(dāng)反應(yīng)原料組分過(guò)輕時(shí)會(huì)造成吸附劑上碳含量的上漲，我裝置吸附劑碳含量上漲趨勢(shì)圖(20170101～20170430)如圖4。

圖4 再生劑碳含量化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)圖

一般吸附劑碳含量在2%以下為正常，對(duì)比原料催化汽油初餾點(diǎn)趨勢(shì)圖不難看出其有一定的關(guān)聯(lián)。

吸附劑上碳含量的上漲除了與原料有一定關(guān)聯(lián)外，還與吸附劑帶大量油氣到再生器有關(guān)，遏制大量油氣通過(guò)吸附劑攜帶至再生系統(tǒng)最直接的方法就是控制好反應(yīng)器接收器(D105)的操作和保證閉鎖料斗的吹烴時(shí)間。由于D105汽提量過(guò)大會(huì)造成反應(yīng)器脫氣線彎頭磨損嚴(yán)重，所以只能犧牲一部分汽提效果，那么就要求我們必須保證D105適當(dāng)罐位操作，即反應(yīng)器內(nèi)吸附劑進(jìn)入接收器這一過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)按淹流操作，即控制反應(yīng)器料位在橫管2 m以上，從而防止大量油氣通過(guò)橫管進(jìn)入反應(yīng)器接收器，同時(shí)也可以減少料位波動(dòng)時(shí)油氣對(duì)脫氣線彎頭的沖擊。還有就是要嚴(yán)格保證閉鎖料斗吹烴時(shí)間控制在300s以上，盡量長(zhǎng)，吸附劑顆粒間攜帶的油氣容易吹掉，但附著在吸附劑孔道上還沒(méi)反應(yīng)完全的油氣不易吹掃脫除，這部分吸附劑在閉鎖料斗內(nèi)只能通過(guò)延長(zhǎng)吹掃時(shí)間以保證吸附劑上油氣的攜帶盡可能少，防止油氣進(jìn)入再生系統(tǒng)，使吸附劑含碳量升高而造成反應(yīng)器過(guò)濾器濾芯上的積碳從而造成差壓過(guò)快上漲。

3 設(shè)計(jì)上的改進(jìn)措施

針對(duì)第一代S Zorb技術(shù)(本裝置屬于第三代)在燕山石化的運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)院對(duì)S Zorb技術(shù)進(jìn)行了完善和改進(jìn)。(1)通過(guò)核算在反應(yīng)器頂部與過(guò)濾器間設(shè)置防塵傘帽，根據(jù)模擬測(cè)算結(jié)果，此舉可減少30%吸附劑進(jìn)入過(guò)濾器；(2)第三代技術(shù)將反應(yīng)器橫管下移兩米，以保證藏量較低時(shí)反應(yīng)器接收器正常收料；(3)改進(jìn)濾芯文丘里管與濾芯的焊接方式，按有強(qiáng)度要求改進(jìn)的焊接工藝，提高了焊接強(qiáng)度，并且將濾芯組之間鋼帶加厚，加固了過(guò)濾器[3]。

4 結(jié)論

根據(jù)本裝置運(yùn)行狀態(tài)及操作參數(shù)分析，落實(shí)以下幾個(gè)方面措施以保證反應(yīng)器過(guò)濾器使用壽命，從而延長(zhǎng)S Zorb裝置運(yùn)行周期，使裝置效益最大化。(1)開(kāi)工初期，嚴(yán)格按要求建立濾餅，不要趕時(shí)間，正常生產(chǎn)要平穩(wěn)，以反應(yīng)器線速平穩(wěn)為標(biāo)準(zhǔn)，提量過(guò)程中做好先提壓后提量，嚴(yán)禁超溫；(2)避免處理量滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，若確實(shí)需要盡量穩(wěn)定進(jìn)料量、避免間斷波動(dòng)增加對(duì)濾芯的沖擊，我裝置一直將進(jìn)料量穩(wěn)定在178t/h，出廠產(chǎn)品指標(biāo)變化時(shí)，通過(guò)再生系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)節(jié)吸附劑的活性以適應(yīng)產(chǎn)品要求，而代替頻繁調(diào)整進(jìn)料量，這在很大程度上也減緩了過(guò)濾器差壓上漲趨勢(shì)；(3)反應(yīng)器藏量控制適宜，確保反吹壓

力，及時(shí)維護(hù)反吹系統(tǒng)閥門(mén)，根據(jù)壓差上漲趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整反吹脈沖時(shí)間和頻次；(4)嚴(yán)格原料管理，通過(guò)上面化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)與壓差上漲趨勢(shì)對(duì)比，過(guò)輕組分堅(jiān)決不能進(jìn)入S Zorb反應(yīng)器，吸附劑細(xì)粉要及時(shí)從再生器“拿出”。現(xiàn)階段本裝置反應(yīng)器過(guò)濾器壓差沒(méi)有明顯大幅上漲趨勢(shì)，運(yùn)行狀態(tài)良好，可以滿足反應(yīng)器滿負(fù)荷運(yùn)行。

[1]李 輝, 楊軍軍. 國(guó)產(chǎn)反應(yīng)器過(guò)濾器在S Zorb裝置上的應(yīng)用[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2013, 43(10):18-21.

[2]趙明洋, 孫啟明. S Zorb裝置加工加氫裂化輕石腦油的影響研究[J]. 當(dāng)代化工, 2016, 45(7):1647-1649.

[3]朱云霞, 徐 惠. S-Zorb技術(shù)的完善及發(fā)展[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2009, 39(8):7-12.

(本文文獻(xiàn)格式：張偉.S Zorb裝置反應(yīng)器過(guò)濾器長(zhǎng)周期運(yùn)行分析[J].山東化工,2018,47(7):81-83,89.)