S-Zorb装置再生器取热系统优化改造及应用

温铜川，任锰钢，张志晨

(陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂，陕西 延安 727400)

S-Zorb装置再生器取热系统优化改造及应用

温铜川，任锰钢，张志晨

(陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂，陕西 延安 727400)

针对S-Zorb装置低负荷运行存在的再生器取热操作不稳且不易调节的问题，对再生器取热系统进行改造，增设氮气取热系统，结果表明，此次技术改造，优化了再生器的取热系统，有效保护了再生器取热盘管，降低操作难度，同时也降低了再生系统氮气加热器的负荷，节省装置电能消耗，减少设备维护频次，保证装置安全长周期平稳运行。

S-Zorb装置；再生取热；改造

陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂1.80Mt/a S-Zorb装置采用原料为上游催化裂化装置汽油，硫质量分数70～150μg/g，生产硫含量低于10μg/g的低硫清洁汽油。自2013年12月底投产以来，装置在低负荷运行时，再生器温度波动大，造成吸附剂再生不平稳，无法实现长周期运行。

1 吸附剂再生系统简介

为了维持吸附剂的活性，使装置能够连续操作，装置设有吸附剂连续再生系统。吸附剂再生系统是将吸附了硫的待生吸附剂在再生器内氧化再生，恢复其脱硫活性。再生器中主要发生了吸附剂上硫化物以及少量焦炭的氧化反应。氧化反应可以脱除吸附剂上的硫，同时使吸附剂上的镍和锌转变成氧化物的形式。吸附剂的氧化过程中共有以下六种反应，第一和第二种中涉及了硫和锌的氧化反应，第三、第四、第五种里涉及了碳和氢的氧化反应，第六种里涉及了镍的氧化反应，此六种反应均为放热反应。

① ZnS(s)+1.5O2→ ZnO(s)+SO2

② 3 ZnS(s)+5.5O2→ Zn3O(SO4)2(s)+SO2

③ C+O2→ CO2

④ C+0.5O2→ CO

⑤ 2H2+0.5O2→ H2O

⑥ Ni(s)+0.5O2→NiO(s)

再生器内的反应温度控制在520±10℃，当再生温度低于510℃时，将会发生不完全再生，从而使未得到再生的吸附剂进入反应器。这也同样会促使我们不希望的锌的硫氧化物的生成，导致再生吸附剂的硫含量增加。当再生温度超过532℃时，吸附剂即可得到完全再生，但当操作温度超过正常范围时，已接近了再生器钢材能够承受的设计极限。为了控制再生器内床层的温度，装置设有一套热除氧水循环系统，用于取出吸附剂再生过程中释放的热量。取热后产生的蒸汽最终并入低压管网系统[1]。

2 再生系统存在问题

S-Zorb装置开工初期低负荷运行，且催化裂化汽油原料硫质量分数为70～150μg/g，硫含量低，吸附剂吸附硫后，载硫量较少，所以再生系统脱硫脱碳量较少，即氧化反应较少，放热量较少。再生器取热系统原设计采用除氧水(或蒸汽凝结水)，由于上述原因使得取热介质除氧水用量较少，产生低压蒸汽量相对较少，且压力较低，增加了并入全厂低压蒸汽系统管网的难度。技改前，装置采用低压蒸汽间断性直排和并入低压蒸汽系统两种操作方式，这样不仅增加人工劳动强度，且催化剂再生系统热量平衡操作难度加大，即装置低负荷运行时，除氧水用量少，不能保证除氧水流量是连续的；同时除氧水可能发生偏流或断流，从而增大了取热管烧穿的可能性。为保证装置平稳操作，对再生器取热系统进行技术改造[2]。

3 技术改造

经过热力学分析、资料查阅、相关科研单位咨询后，自主开发了氮气取热技术：将取热介质由比热容较大的除氧水[4200J/kg.℃]，改为比热容相对较小的氮气[1.038J/kg.℃]，即在装置负荷低时用氮气介质取热，负荷高时改回除氧水取热[3]。工艺流程：氮气自氮气电加热器(EH-103)前引出，配至再生器取热盘管进口，取热盘管出口配管引氮气至EH-103前利用。(流程图见图1，虚线为新配管线)。

注：实线部分为原流程，虚线部分为新增流程

4 应用效果评价

在装置低负荷运行时，由于氮气比热较小，采用氮气取热能够平稳控制再生器温度，在S-Zorb装置上应用的结果：(1)应用氮气取热前，再生器温度波动达到20℃以上，应用氮气取热后，再生器温度波动能控制到5℃左右；(2)氮气电加热器(EH-103)功率降低了约15kWa；(3)同时停用热水循环泵，降低了用电量及维护费用(机泵功率5kWa)。(4)原先氮气电加热器加热效率较差，热氮气温度达不到使用要求。且采用氮气取热，在取热盘管微漏的情况下，泄漏进再生器的物质为氮气而不是水蒸汽，进而防止吸附剂和泥堵塞，实现装置长周期运行。

5 经济效益

用电=20千瓦时×0.6元/千瓦时×3000h=3.6万元

除盐水=1t/h×3000h×5元/t=1.5万元

总效益=3.6万元+1.5万元+热水循环泵维护费用>5.1万元(2014年按照采用氮气取热3000h计)。

6 结论

通过对再生取热系统的技术改造，解决了S-Zorb装置低负荷运行时再生器取热操作不稳且不易调节的问题，降低了劳动强度，保证装置安全长周期平稳运行，同时减少了除氧水、循环水和电能的消耗，创造了经济效益。

[1] 侯晓明 .S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置工艺手册[M].北京：中国石化出版社, 2013.

[2] 刘进平，白永涛，宋红燕.S-Zorb汽油精制装置操作优化[J].石油炼制与化工， 2014, 45(12):50-53.

[3] 杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，1998.

(本文文献格式：温铜川，任锰钢，张志晨.S-Zorb装置再生器取热系统优化改造及应用[J].山东化工，2016，45(14)：79-80.)

Modification of heat exchanger S-Zorb unit and application

WenTongchuan,RenMenggang,ZhangZhichen

(Shaanxi yanchang petroleum(group) Co.,Ltd.,Yan'an petrochemical plant,Yan'an 727400，China)

The paper based on S-Zorb unit low load operation of regenerator heat removal operation instability and not easy to adjust, the regenerator heat removal system, add nitrogen heat removal system. The results show that the technological upgrading optimized regenerator heat removal system, protected the regenerator coil effectively , reduced the operation difficulty and also reduced the load of nitrogen gas heater regeneration system. The unit saved power consumption, reduced the maintenance frequency and ensured the safety of the device to run smoothly for a long period of time.

S-Zorb unit；regenerator；heat ecchanger；modification

2016-06-07

温铜川(1975—)，陕西铜川人，学士，工程师，长期从事炼油工艺生产技术管理工作。

TQ051.5

A

1008-021X(2016)14-0079-02