连续重整装置异常运行的分析与处理

杨宏涛

【摘 要】目前，我国的化工工程建设的发展迅速，催化重整是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转化为富含芳烃的重整生成油，并副产氢气的过程。催化重整在进行脱氢环化和芳构化反应的同时也伴随着大分子裂解为小分子的副反应，致使重整氢气的纯度相对较低，并夹带大量的轻烃。因此，为提高供下游加氢装置使用的氢气的纯度，也尽可能地回收其中可液化的烃类组分。连续重整装置设有提纯氢气的再接触系统，使重整产物分离罐顶的含氢气体和重整生成油在较高的压力和较低的温度下建立新的气液平衡，吸收氢气中的烃类，以提高外送氢气的纯度和重整生成油的液体收率。

【关键词】连续重整装置;异常运行;分析与处理

引言

重整进料/产物换热器回收产物热量来加热进料，脱戊烷塔将反应产物分离成重整生成油、轻石脑油和干气等组分，二者的良好运行关系到装置能耗和产品质量，生产中需特别关注。

1重要性

连续重装装置是炼厂的能耗大户，而加热炉是装置主要耗能设备，其能耗占整个装置能耗60%以上，在通过生产调整手段无法进一步有效降低装置能耗时，可以利用先进节能技术对装置进行改造。文章综合介绍基于烟气余热回收的几种技术及先进陶瓷涂层技术，分析了加热炉节能技术的适应性选择。

2原因分析

2.1板换运行效果差分析

2.1.1生产波动

查询生产记录，2013年大检修前出现因循环机停机、还原段催化剂跑损、晃电等原因造成的紧急停工，停工过程进料、产物、循环氢等流量大幅波动，板换出现温度、压力骤变甚至物料倒流的异常情况，可能引起板束的变形。大幅波动易导致管线内附着物脱落进入板换，造成压降升高、换热效率下降等情况。

2.1.2扩能改造

擴能后未对进料管路、换热器及反应器等相关设备进行改动，各压降相应升高，影响进料量的提高。随着进出物料的流量、流速和温度等发生变化，板换换热效率改变甚至超过其换热负荷，是导致热端温差过高、一反进料加热炉负荷过大的主要原因。

2.1.3过滤器及入口喷淋棒堵塞

引罐区精制油直接做为重整进料、蒸发塔波动以及加裂重石波动，可能带入管路杂质使过滤器压差过高;过滤器后管路存在杂质或者过滤器损坏导致杂质通过，进料中过高的氮、氯、烯烃、重组分等于板换入口产生结焦、结盐现象，均可能堵塞入口喷淋棒孔眼，导致压降过高、处理量达不到控制值和换热效果差等问题。

2.2脱戊烷塔波动分析

用精密压力表测量塔盘总压降约44kPa，较正常运行的30kPa偏高，结合运行情况，初步判断塔盘结盐。为进一步了解塔内气液相分布情况，2015年11月利用γ射线扫描检测技术对塔的运行工况进行检测，结果1～39层塔盘正常，40层塔盘存在液泛，液层高度约1m，表明塔盘或其降液管存在堵塞情况[1]。塔内上升气体或者下降液体流动不畅，某一时刻出现大量气体上升或者液体下流，引起塔的大幅波动和产品的不合格。2014年2月因过水和氮含量超标致使催化剂氯大量流失，活性显著下降，为尽快恢复其活性，将再生注氯由11.9g/min提高到29.6g/min进行集中补氯，为避免再次出现催化剂酸性功能不足情况以及持氯能力的下降，注氯量稳定在23.7g/min[2]。氯含量较高的反应产物和还原尾氢于再接触部分混合，液相组分未经脱氯便进入脱戊烷塔，导致塔内氯含量较高，塔顶干气中最高达250μL/L。进料中的氮经反应生成NH3，与HCl结合形成NH4Cl结晶，沉积在温度较低的上层塔盘，混合塔内铁锈、催化剂粉等杂质不断长大变硬，导致浮阀卡死、降液管堵塞等异常，影响气液相平衡导致液泛。

3连续重整装置异常运行的分析与处理

3.1稳定燃料气性质

重整反应温度的平稳对反应产物的质量起着关键作用，同时也是开展节能降耗优化工作的基础保障。要实现反应温度平稳，必须从燃料气的热值、流量、温度等参数进行优化。提高燃料气热值的措施主要是将低热值的PSA解吸气改送至制氢装置增产氢气，增设自产液化气汽化设施和天然气专线作为应对燃料气系统热值波动的应急手段。改造后，反应炉出口温度波动由±8℃下降至±2℃。减少燃料气流量波动的措施主要是对脱戊烷塔、C4/C5分馏塔的塔顶干气增加脱氯设施。改造前，由于此两股含氯干气并入燃料气系统，加热炉火嘴、阻火器经常出现铵盐结晶，造成燃料气炉前压力高，流量大幅波动等问题。增加脱氯设施后，从源头上消除了铵盐结晶的问题，保证了燃料气流量平稳。

3.295+高效超净加热炉技术

该技术的核心是燃料气预热脱硫，叠加空气预热器的复合技术，主要通过复合阻蚀剂反应器净化并预热燃料气，以降低硫化物、含氮化合物等的排放，从源头上减少二氧化硫、氮氧化物等污染物的生成;降低烟气露点腐蚀温度，为烟气极限换热创造条件，排烟温度可以降至80℃以下;通过增加烟气余热回收系统加热空气至100℃以上，从而实现加热炉热效率95%以上。

3.3先进陶瓷涂层技术

该技术主要将纳米陶瓷材料喷涂在辐射区耐火衬里的表层及加热炉炉管表面上，提高炉管的表面黑度，在很大温度范围内保持炉管表面的发射率不变。常温下耐火材料的发射率一般为0.6～0.8，并且随着炉温的升高会大幅度下降，而陶瓷涂层节能涂料一直保持0.9以上的发射率，提高了炉效率。该技术能加强炉内热传导，增加加热炉内的辐射传热，同等工况下可以降低炉膛和火焰燃烧温度，达到节约燃料并有效减少了氮氧化物的生成。

3.4重整循环氢压缩机排油烟系统改造后的效果

重整循环氢压缩机排油烟系统改造后，有效地解决了机组仪表管接头的漏油问题，消除了安全隐患;并有效去除了PM2.5级油雾，解决了油烟污染问题，符合了越来越严格的VOCs排放要求，排放口无可见油烟，对环境保护及装置现场规格化管理作出了贡献;同时，通过收集润滑油烟，使之变为油滴回到油箱，降低了处理成本，创造了良好的经济效益。3.5针对缠绕管换热器（1）若对换热器进行机械或者化学清洗，结束后应充分脱水并做好氮封，避免设备腐蚀。（2）由于雷雨、台风多发以及早晚温差等原因，产物冷后温度变化较大，导致循环氢流量、组分改变。建议对复合型管式空冷器管道泵增设远传启停开关并采用变频风机，既有利于循环机、进料换热器的运行，又避免了对反应系统产生影响。

结语

（1）燃料气单耗占重整装置能耗的60%以上，重点对加热炉进行节能改造能使装置能耗明显下降。2#重整装置通过节能改造，装置能耗由2014年的59.21kgEO/t下降至2019年的55.66kgEO/t，节能效果明显，在中国石化同类装置中处于较先进的水平。（2）加热炉对流段增加炉管和辐射室喷涂耐高温节能涂料能有效提高加热炉热效率。（3）缠绕式换热器相对于板式换热器热端温差下降约13℃，换热效率明显提高;此外，系统总压降降低了约11kPa，循环氢压缩机3.5Mpa蒸汽耗量减少0.3t/h，改造反应进料换热器是重整装置节能降耗的重要途径。（4）机组增加无级调速系统可将往复机出口返回阀开度关小至5%以下，节电效果明显。

参考文献：

[1]张荣鼎，宋鹏俊.连续重整装置长周期运行的问题与对策[J].化工管理，2017（17）：226-227.

[2]宋鹏俊，郭鑫，蒋红斌.连续重整催化剂严重氮中毒和活性恢复案例分析[J].齐鲁石油化工，2020，48（1）：48-52.

[3]陈国平，张军.氯化铵盐对连续重整装置的影响与对策[J].广州化工，2010，38（11）：175-177.

[4]戴厚良.芳烃技术[M].北京：中国石化出版社，2014.

[5]徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2014.

（作者单位：中国石油大学（北京））