曲大亮
(中國石油哈爾濱石化公司,黑龍江哈爾濱150056)
60×104t/a連續(xù)重整裝置是某公司“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,2009年8月7日中交,2009年11月15日1次開車成功,2014年裝置加工規(guī)模由60×104t/a擴(kuò)大到80×104t/a。
重整反應(yīng)采用UOP的超低壓重整工藝,重整反應(yīng)催化劑采用PS-Ⅵ催化劑,催化劑連續(xù)再生部分采用UOP開發(fā)Cyclemax催化劑連續(xù)再生專利技術(shù)。裝置運(yùn)行時(shí)間8 400 h/a,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期為3 a。
直餾石腦油進(jìn)入預(yù)加氫進(jìn)料緩沖罐,由預(yù)加氫進(jìn)料泵升壓后與從預(yù)加氫循環(huán)氫壓縮機(jī)來的氫氣混合,經(jīng)預(yù)加氫進(jìn)料換熱器與預(yù)加氫產(chǎn)物換熱,再經(jīng)預(yù)加氫進(jìn)料加熱爐加熱后依次進(jìn)入脫砷反應(yīng)器、預(yù)加氫反應(yīng)器和脫氯反應(yīng)器。
工藝流程見圖1。
圖1預(yù)加氫系統(tǒng)工藝流程
2016年9月20日裝置檢修后開工,預(yù)加氫系統(tǒng)壓降為0.45 MPa,至2017年7月,預(yù)加氫系統(tǒng)壓降較穩(wěn)定。自2017年7月至2018年7月,預(yù)加氫系統(tǒng)壓降由0.5 MPa升高至0.89 MPa,升高速度較快,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)預(yù)加氫系統(tǒng)壓降主要集中在脫砷反應(yīng)器,所以公司決定更換脫砷催化劑,預(yù)加氫催化劑撇頭處理。預(yù)加氫系統(tǒng)壓降變化情況見圖2。
圖2預(yù)加氫系統(tǒng)壓降變化情況
預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高,造成循環(huán)氫量減少,壓縮機(jī)出口溫度升高,易造成設(shè)備損壞。為了維持一定的氫油比,適當(dāng)降低進(jìn)料量,進(jìn)料空速降低,造成物料在反應(yīng)器及加熱爐內(nèi)的停留時(shí)間延長,增加了焦炭生成量。同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)物流分配變得不均勻,出現(xiàn)邊壁氣流等,使催化劑利用率下降,需要提高反應(yīng)溫度,這樣催化劑積炭進(jìn)一步增加,造成能耗增加,也會(huì)加劇預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高[1]。
打開反應(yīng)器頂部大蓋后發(fā)現(xiàn),脫砷反應(yīng)器頂部積垢籃中存在白色片狀物質(zhì)及黑色粉末。預(yù)加氫反應(yīng)器頂層的瓷球被1層黑色片狀物及粉末覆蓋,白色瓷球清洗可見。卸出大約2 t預(yù)加氫催化劑進(jìn)行篩分,發(fā)現(xiàn)催化劑粉末含量不高,結(jié)垢物只集中在反應(yīng)器上部催化劑表層,并沒有進(jìn)入到內(nèi)部。初步分析白色片狀物質(zhì)及黑色粉末造成反應(yīng)器壓降升高。垢樣送至石科院,進(jìn)行半定量分析,分析結(jié)果見表1、2。
對(duì)垢樣分析主要組分為Fe、S、C及O,主要為硫化亞鐵及氧化鐵。硫是預(yù)加氫原料中帶來的,現(xiàn)場(chǎng)采樣的硫化亞鐵在空氣中被氧化為氧化鐵。
該公司加工的原料油以大慶原油和俄油為主,俄油中硫含量和氯含量較高。隨著俄油摻煉量提高,預(yù)加氫進(jìn)料中硫含量超過200μg/g,氯含量超過5μg/g,經(jīng)過預(yù)加氫反應(yīng)后生成H2S、HCL,溶解在原料中含有的水中,形成酸性溶液,對(duì)原料罐及管線等碳鋼材質(zhì)的設(shè)備設(shè)施有較強(qiáng)的腐蝕性,產(chǎn)生的硫化亞鐵及氯化亞鐵等雜質(zhì)進(jìn)入到反應(yīng)器頂部,硫化亞鐵具有很強(qiáng)的脫氫活性,發(fā)生脫氫縮合反應(yīng)極易形成焦炭[2],是造成此次預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高的主要原因。
表1脫砷反應(yīng)器頂部垢樣分析(分析方法:RIPP)
表2預(yù)加氫反應(yīng)器入口垢樣分析
預(yù)加氫加工負(fù)荷為70%,加工負(fù)荷偏低,實(shí)際空速低于設(shè)計(jì)空速,加熱爐爐膛溫度較高,原料油容易發(fā)生加氫裂解反應(yīng),致使?fàn)t管內(nèi)有焦炭生成,當(dāng)系統(tǒng)壓力或加工負(fù)荷波動(dòng)時(shí),將焦炭帶入反應(yīng)器頂部,可能造成預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高[3]。
預(yù)加氫原料中烯烴含量無較大變化,外購石腦油在汽車運(yùn)輸過程中混入溶解氧,與石腦油中微量的不飽和烯烴在反應(yīng)器高溫處發(fā)生聚合反應(yīng),附著在催化劑表面造成催化劑結(jié)焦積炭,可能造成預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高。
催化劑具有一定強(qiáng)度,在正常生產(chǎn)條件下,不會(huì)造成催化劑破碎。但當(dāng)預(yù)加氫壓縮機(jī)啟停切換、原料帶水嚴(yán)重、開停工升降溫速度過快時(shí)會(huì)造成催化劑破碎,催化劑粉末堵塞床層,可能造成預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高。
2018年8月21日,公司外購精制石腦油維持重整反應(yīng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,預(yù)加氫系統(tǒng)停工更換脫砷劑,脫砷劑頂部增加蜂窩式保護(hù)劑[4],預(yù)加氫催化劑撇頭,補(bǔ)充0.42 t預(yù)加氫新劑,對(duì)預(yù)加氫進(jìn)料加熱爐爐管進(jìn)行爆破吹掃[5],現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留增加原料過濾器流程,脫砷反應(yīng)器及預(yù)加氫反應(yīng)器頂部增加蜂窩式保護(hù)劑。8月23日16時(shí)引直餾石腦油進(jìn)裝置,預(yù)加氫系統(tǒng)升溫、閉路循環(huán)調(diào)整精制油產(chǎn)品質(zhì)量,24日早6時(shí),精制油產(chǎn)品質(zhì)量合格,精制油進(jìn)重整反應(yīng),處理后結(jié)果見表3。
處理后預(yù)加氫系統(tǒng)壓降為0.47 MPa,恢復(fù)至裝置開工初期情況。脫砷催化劑由三葉草型改為球形,裝填數(shù)量減少,脫砷反應(yīng)器壓降較原設(shè)計(jì)小。
為保證裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行,建議采取以下措施:
(1)增加預(yù)加氫原料過濾器,去除原料中存在的機(jī)械雜質(zhì)及沉渣;
(2)停工檢修時(shí),對(duì)加熱爐爐管進(jìn)行爆破吹掃,用熱水沖洗預(yù)加氫進(jìn)料換熱器;
(3)在脫砷反應(yīng)器和預(yù)加氫反應(yīng)器頂部增加蜂窩式或鳥巢式保護(hù)劑,增加容垢能力;
(4)加強(qiáng)原料管理,定期分析原料組成及雜質(zhì),確保進(jìn)料中烯烴、硫、氯等雜質(zhì)含量合格;
(5)降低2次加工油摻煉量,加強(qiáng)外購石腦油質(zhì)量管理,建議公司常備精制油儲(chǔ)罐,罐區(qū)原料罐增加氮封設(shè)施;
(6)保證裝置運(yùn)行穩(wěn)定,避免系統(tǒng)壓力、進(jìn)料量、循環(huán)氫流量大幅波動(dòng);
(7)預(yù)加氫原料緩沖罐填涂防腐涂層,避免酸性介質(zhì)的腐蝕;
(8)隨著連續(xù)重整裝置加工負(fù)荷提高,必須外購石腦油,因此建議增加脫氧塔,除去外購石腦油中混入的溶解氧;
(9)優(yōu)化工藝流程,增配精制油至重整進(jìn)料閥組流程或重石腦油至重整進(jìn)料閥組流程。
(1)原料中硫、氯等雜質(zhì)對(duì)原料罐及管線等設(shè)備設(shè)施有較強(qiáng)的腐蝕性,產(chǎn)生的硫化鐵及氯化鐵等雜質(zhì)進(jìn)入到反應(yīng)器中是造成預(yù)加氫系統(tǒng)壓降升高的主要原因。
(2)通過預(yù)加氫系統(tǒng)停工更換脫砷劑、預(yù)加氫催化劑撇頭等措施,可降低預(yù)加氫系統(tǒng)壓降。
(3)為保證裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行,從工藝流程優(yōu)化、原料雜質(zhì)管理、日常生產(chǎn)管理等方面提出優(yōu)化措施。