重整装置运行末期存在问题分析及对策

李俊飞 ， 汤　帅 ， 宋华伟 ， 刘艳伟

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳　471012)



重整装置运行末期存在问题分析及对策

李俊飞 ， 汤帅 ， 宋华伟 ， 刘艳伟

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳471012)

介绍了中国石化洛阳分公司70万t/a连续重整装置的基本概况，分析了装置长周期运行后期存在的重整催化剂烧焦困难、装置负荷受限、重整反应加热炉热效率下降、重整预分馏塔分离精度差、预分馏塔换热器换热效率下降等问题，找到了问题存在的主要原因，对这些装置运行中存在的典型难题提出了改进措施或检修方案，再生烧焦困难、装置负荷受限、预分馏塔精度下降的问题经过检修和优化得到了改善，重整反应加热炉热效率低的问题也提出了解决措施，通过优化确保了装置长周期平稳安全运行，并为装置下一周期运行提供了宝贵经验。

连续重整 ； 运行末期 ； 问题 ； 对策

中石化洛阳分公司70万t/a连续重整装置原设计采用法国IFP一代技术，设计为汽油型，2000年调整为芳烃型，处理量降到50万t/a。为提高装置处理量，2005年6月，采用国产连续重整技术(SLCR)进行了扩能改造，其中重整反应系统由“三炉三反”改为“四炉四反”，重整第二反应加热炉H201B单独设置；催化剂再生系统更新为国产连续再生技术。改造后装置处理量达到70万t/a，增加了重整生成油芳烃含量和氢气产率，满足了生产需要，产生了良好的经济效益。

2011年大检修后，通过不断的攻关优化，装置加工量逐步提高到100 t/h，达到设计负荷的114%。2012、2013年装置加工量平均负荷达到设计负荷的105%，2015年虽然分公司实行了低负荷生产加工方案，但重整装置依然维持着较高的负荷运行。重整装置经历第一次四年一度的大检修，在装置长周期运行的后期，存在重整催化剂烧焦困难、重整反应加热炉热效率下降、重整预分馏塔分离精度差、预分馏塔换热器换热效率下降等问题，本文针对这些问题进行分析，并提出了改进措施和检修方案。

1　装置运行末期出现问题及对策

1.1催化剂烧焦困难，装置负荷受限

1.1.1问题

催化剂的再生状况直接影响到催化剂活性的恢

复度，也制约着重整负荷的提高。装置自2011年大检修开工以来，再生烧焦峰温逐渐下移，如图1所示，在待生催化剂碳含量基本不变的情况下，峰温已从烧焦区的上30%位置下移至53%位置，转移至主烧焦区下部。如果峰温持续下移，部分未完全烧焦的催化剂(黑剂)进入到氧氯化区，氧氯化区的高温高氧条件会使催化剂发生剧烈的烧焦反应，引起催化剂烧结失活和再生器损坏。自2015年5月份以来，受制于再生器烧焦温度，重整反应催化剂的循环速率从90%下降至70%左右，重整负荷也从95%下降至86%，装置负荷严重受限。

图1　烧焦床层不同位置温度趋势图

1.1.2原因分析

2011年大检修，重整装置再生器中心筒因多次跑剂进行了整体更新，新中心筒结构和焊接工艺皆进行了改造，外网与内筒为分体结构，外网采用无纵焊缝条筛网，以便提高抗温度波动和抗冲击的能力，外网孔隙率由16%下降到12%，为保护新筒顶部横向焊缝，增加了600 mm高度的冲孔网，导致顶部孔隙率进一步下降，经过长周期运行，冲孔网位置可能会发生堵塞，造成循环气流通不畅，烧焦能力减弱，使催化剂在顶部烧焦不彻底，烧焦峰温整体下移。

1.1.3处理对策

为了消除再生系统烧焦存在的隐患，保证催化剂活性，车间利用再生系统停工更换高温脱氯剂的时机，对再生器中心筒进行检查。

再生停工之后，将中心筒上提，发现冲孔网堵塞严重，冲孔网堵塞造成再生烧焦气无法与催化剂顺利接触，形成局部死区，造成催化剂烧焦反应不完全，部分黑剂下移，引起再生烧焦峰温下移，制约了催化剂的活性恢复速度，这样恶性循环，严重影响了催化剂的再生速度和再生反应的正常进行，也间接限制了装置负荷的恢复，在经过仔细分析和研究后，将冲孔网的网状护板割除，保留了顶部实心护板。将冲孔网网状护板割除后，也将下部部分堵塞的约翰逊网进行了处理，保证烧焦气不会出现断路或者偏流情况。图3是再生检修完毕开工后的烧焦区域53%处的温度变化趋势，从图中可以看到，在检修之后，温度下降明显，这说明再生烧焦气断路和偏流的情况得到了明显改善，通过检修，催化剂的速率也可以恢复到90%，装置的负荷也可以恢复到94%。

图2　检修完毕开工后的烧焦区域53%处温度趋势图

1.2预分馏塔分离精度低

1.2.1问题

重整装置虽然经过了多次改造，预处理单元并没做有大的变动，随着重整进料量的增加，预处理单元加工负荷也逐步增大，特别是经历了2013、2014年超负荷生产后，预分馏塔的塔板效率下降，虽然2015年恢复了正常负荷，但是由于已经到运行末期，预分馏塔的分离精度依然较低，主要表现为：一是拔头油带重组分，许多适合做重整原料的C6以上组分被携带进化工轻油中，造成了大量芳烃潜体的损失，也额外增加了化工轻油产量，造成经济损失。二是重整进料初馏点低，无效组分含量较高，引起重整芳烃产率、纯氢产率下降。

1.2.2原因分析

随着炼油行业发展，石脑油轻质化趋势明显，造成重整预分馏塔负荷提高，而预分馏塔(C101)采用老式的浮阀塔板设计，已经不能够适应现在炼油行业的发展需要。另外，C101塔板使用年限较长，在2012年7月曾打开预分馏塔人孔及通道板检查，发现其塔盘降液槽内淤泥较多，塔盘上浮阀锈蚀卡塞较多，虽然经过了清理修复，但是又经过了三年的高负荷运行，而且在实现常压石脑油热料直供后，由于没有经过罐区的沉降分离过程，也会造成固体杂质进入预分馏塔系统，引起塔板堵塞以及换热器热效率下降等诸多问题，这也直接影响到了预分馏塔C101的分离精度。

1.2.3应对措施

1.2.3.1优化操作，调整预分馏反应参数，最大限度保证C101分离效率

根据预分馏塔负荷，提高预分馏塔C101回流比，尽量提高分离精度。由于回流量增大，塔底重沸炉负荷升高，难以维持塔底温度而保证重整进料组分的有效性，所以只能采取卡边操作，根据C101顶冷却负荷适当提高直供原料的温度，进而提高C101进料温度，减小塔底重沸炉负荷，在提高回流比的同时保证塔底温度。根据优化思路，对C101各参数进行调整，调整前后的参数变化见表1。优化前后拔头油终馏点和重整进料初馏点变化趋势见图3。

表1　调整前后C101操作参数

图3　拔头油终馏点和重整进料初馏点变化趋势

表2　物料平衡及拔头油组成对比

1.2.3.2对石脑油流程优化，C101塔盘进行更新，从根源上解决问题

为了提高石脑油利用率，提高异戊烷产率，在最大限度利用现有设备的前提下，考虑在大检修时对石脑油流程进行优化改造，并对预分馏塔C101进行彻底更新，流程如图4所示。常压石脑油及直柴石脑油经T3302进行稳定后，拔出石脑油中液化气组分，液化气组分直接去脱硫，稳定后石脑油进入现在预分馏塔C101(脱戊烷塔)，将C5组分拔出后进入C202，实施正异分离，异戊烷进催化吸收稳定调和汽油。脱戊烷塔C101底部C6以上组分经预加氢精制后做重整原料。

图4　石脑油加工流程

通过实施石脑油流程调整后，重整预分馏塔C101负荷将大幅降低，塔底再沸炉及预加氢进料炉负荷也将得到缓解，由于更换了新的塔盘，C101的分离效率也会大幅提高。

1.3重整反应加热炉排烟温度高

1.3.1问题

自2011年大检修以来，重整装置处理量不断增大，重整反应加热炉排烟温度不断升高。重整4 台反应加热炉的排烟温度在158 ℃左右，而加热炉露点腐蚀温度均在100 ℃以下，加热炉排烟温度远高于烟气露点温度，造成了很大部分的能源浪费，也严重影响了加热炉的热效率。

1.3.2优化思路

3.2.1 导尿管 导尿管的材质主要有乳胶、硅胶和聚四氯乙烯3种，并有镀银、呋喃西林及水凝胶等不同涂层［1］。乳胶和硅胶的导尿管相比，对于预防UTI的效果无显著差异，而镀银的聚四氯乙烯乳胶导尿管则能够降低UTI的发生率。此外，镀银的导尿管和硅胶涂层的导尿管相比，前者仍然表现出更好的预防UTI效果。因此，使用镀银的导尿管可以降低导尿管相关性菌尿症的发生率(B级推荐)［4］。但镀银导尿管成本较高，影响其推广应用，对于其适用的患者类型及其应用的成本效益分析方面目前尚无进一步的研究。

根据燃料介质和烟气实际组分，烟气排烟温度控制在110 ℃左右，既能保证余热回收系统不受烟气露点腐蚀，也可以大幅度提高加热炉运行热效率。因此，利用2015年大检修计划对重整反应加热炉进行优化改造，提高加热炉热效率，降低能耗，主要措施如下：

对重整装置加热炉余热回收系统进行节能改造。在加热炉联合烟囱旁设置一台高温烟气扰流子+低温铸铁组合式换热器。通过抽出对流室扩面管的方案，减少对流余锅部分的中压蒸汽产量，来提高烟气出对流室温度，为余热回收系统提供更多热量。重整加热炉对流室为余热锅炉，通过辐射室出来的高温烟气产生蒸汽，相当于燃烧燃气产蒸汽，发汽成本较高。如果将烟气热焓转化为加热炉助燃空气热焓，加热炉处理量恒定的工况下，将大大节省燃气的消耗量，达到节能的效果。因此，本方案通过抽去对流扩面管的方案将对流室出口烟气提高到300 ℃左右，通过减少对流传热面积来控制对流余锅部分产汽量，同时利用组合式空气预热器的换热将对流出口烟气温度由300 ℃降至110 ℃，烟气热量用来预热加热炉燃烧器助燃空气。采取减少燃气发蒸汽的途径节省燃气耗量(燃气发汽成本较高)，以达到节能的效果。为了回收三合一反应加热炉H201A/C/D、重整二反加热炉H201B对流室出口300 ℃混合烟气，本方案拟在加热炉H201A/C/D旁(或烟囱旁边)设置一台高效扰流子+低温铸铁组合式换热器。通过组合式换热器将对流烟气温度由300 ℃降至110 ℃，同时将燃烧器助燃空气温度由20 ℃加热至247 ℃左右。

经过本次改造，重整加热炉的热效率将从原来的89.6%提高到92%，每年可以节约瓦斯4 968 t，经过燃烧计算，可以确定每年将减少93 398 t的烟气排放，减少9 343 t的CO2排放，减少了39.1 t的SO2排放，有利于环境的改善。

1.4其它问题

①经过长周期运行后，重整进料板壳式换热器的热端温差(壳程入口与板程出口温差)已从开工初期的25 ℃升高到43 ℃，板壳式换热器换热效率下降明显，另外，重整装置反应进料/产物换热器采用国产板壳式换热器，目前应用比较广泛，就应用效果来看，节能效果显著，但是抗波动能力较差，现在存在轻微内漏的可能。②由于预分馏系统固体颗粒杂质沉积较多，造成预分馏系统进料换热器换热效率下降明显，尤其是第二换热器E102由于管程堵塞严重，已于2014年6月对部分换热器进行清理，其他换热器需在大检修期间进行彻底排查清理。③再生循环气体干燥系统M301管线腐蚀严重。由于再生系统低温部位存在湿氯环境，加上再生干燥系统管线材质的限制，造成氯离子应力腐蚀减薄严重，干燥系统的脱水罐曾出现腐蚀穿透现象，在2015年7月检测发现管线最薄处只有2.4 mm，车间利用更换再生高温脱氯剂的机会，对所有减薄管线进行了更换。④饱和液化气硫含量高。由于重整装置预处理单元采用先分馏后加氢的流程，造成后续加工产品液化气中硫含量高，液化气后续加工困难，经过二催化脱硫后，硫含量依然无法达标。

2　建议

①加强常压直供石脑油来料监控，保证石脑油干点、颜色以及水含量等参数正常，为了减少直供带来的固体杂质，可以考虑在石脑油直供管线上增加进料过滤器；②严格按照板壳式换热器规程进行操作，特别是在紧急情况下，应尽量使板程和壳程保持温度变化同步，避免温差过大，开停车过程中板、壳程应均衡平稳升降压，并控制板壳程正、反压差不超过设计值0.25 MPa，在具备条件的情况下，将板壳式换热器更新为进口板换，增加抗冲击能力；③针对再生循环气体干燥系统M301管线腐蚀问题，考虑增上腐蚀检测系统，及时检测管线腐蚀程度并进行跟踪处理，想要从根源上解决问题应从两方面入手：一方面是升级管线材质，采用能耐含氯酸性介质腐蚀的材料；另一方面是工艺上采取保证上游不会发生穿氯情况。④建议新上装置尽量采用全馏分加氢流程，可以有效避免液化气硫含量高的问题，也可以利用Merox原理，在催化剂作用下将石脑油原料中的小分子硫醇被选择性转化为大分子的二硫化物，硫化氢选择性转化为元素硫，通过蒸馏将二硫化物、元素硫留在重石脑油馏分中，蒸馏塔顶获得低硫饱和液态烃；原来的轻质硫化物转移到重石脑油馏分中，通过加氢精制脱除。

3　结论

洛阳石化连续重整装置在长周期运行末期中虽然出现了一些问题，但经过检修及不断优化，稳定了装置生产，在目前大处理量高苛刻度生产的情况下，运行良好。再生烧焦困难、预分馏塔精度下降的问题经过检修和优化得到了改善；重整反应加热炉热效率低的问题也提出了解决方案，将在大检修实施；装置运行中出现的其他问题也提出相应的改进建议。经过不断优化查找问题，解决问题，连续重整装置实现了长周期高负荷安全平稳运行。

1003-3467(2016)06-0041-04

2016-05-21

李俊飞(1984-)，男，工程师，从事催化重整技术管理工作，E-mail：feijunli@126.com。

TE624.4+2

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