烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置（石腦油）開、停工技術(shù)總結(jié)

薛德蓮（中海石油寧波大榭石化有限公司 315812）

前言

某公司制氫裝置采用國產(chǎn)制氫技術(shù)，公稱規(guī)模為4×104nm3/h工業(yè)氫；操作彈性為40%～110%。由原料精制、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、中變及冷卻分液系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)和公用工程等部分組成，原料精制部分采用氧化鋅脫硫進(jìn)行原料凈化，轉(zhuǎn)化部分采用烴類－水蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫、產(chǎn)品部分采用P S A凈化提純工藝制取氫氣。

制氫單元主要原料為煉廠干氣、灌區(qū)送來的輕質(zhì)石腦油，主要產(chǎn)品為純度99.9%以上的工業(yè)氫氣。所產(chǎn)氫氣一部分作為自用循環(huán)氫，其余部分送全廠氫氣管網(wǎng)。

一、開工過程中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)升溫的控制

眾所周知，在制氫停工時需要用3.5 Mpa蒸汽對轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行鈍化操作，因此在重新開工時就要按照催化劑廠家的升溫要求對轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行干燥、還原。為達(dá)到熱量分布均勻,應(yīng)盡可能多的點火嘴，保持燃料氣入燃燒器總管在低壓下（通常稍高于燃料氣低低聯(lián)鎖值）讓每一個火嘴進(jìn)行低放熱。在第一個火嘴點燃之后，可以通過點燃更多的火嘴來增加爐膛中的火焰，從而實現(xiàn)煙氣對流段以要求的升溫速度進(jìn)行的升溫。在干燥過程中，當(dāng)需要的熱量增加時，不通過提高燃料氣的壓力，而是要均勻點燃更多的火嘴來實現(xiàn)，這樣就可以確保爐膛內(nèi)的溫度分布均勻。

本次開工過程中爐出口總管升溫曲線截圖

通過曲線可以看出來，按照低壓力多火嘴的原則，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的溫升變的更為精確可控，爐出口溫度的平穩(wěn)就意味著轉(zhuǎn)化爐各個部位受熱也更加均勻。

二、石腦油進(jìn)料開工過程中脈動進(jìn)料的問題

由于只有石腦油作為原料，因此裝置開工過程必須采用100%石腦油進(jìn)料，石腦油在原料精制系統(tǒng)的氣化和升壓與氣體相比都比較困難，勢必造成脈動進(jìn)料的問題，嚴(yán)重威脅轉(zhuǎn)化催化劑的生產(chǎn)安全，為了解決這一問題，在開工過程中采用原料氣壓縮機保持系統(tǒng)大循環(huán)，用氮氣將石腦油一點一點帶入到轉(zhuǎn)化中變系統(tǒng)的做法，取得了較好的效果，開工過程與氣體進(jìn)料類似，比較平穩(wěn)。

用石腦油進(jìn)料調(diào)節(jié)閥后的手閥控制石腦油進(jìn)料量，在11:17至11:44石腦油少量進(jìn)入系統(tǒng)，11:40左右開始爐溫有明顯下降的趨勢，其他操作條件沒有改變，證明石腦油進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐吸熱產(chǎn)生了溫降。從以上兩圖可以看出，石腦油的少量進(jìn)料而對爐溫沒有大的波動影響，石腦油如果不依靠輔助手段進(jìn)料較為困難，此時依靠原料氣壓縮機將石腦油帶入系統(tǒng)防止脈沖進(jìn)料，從而避免爐溫大幅波動。

三、石腦油進(jìn)料停工過程中系統(tǒng)內(nèi)殘存石腦油的處理問題

停工后，需要盡快改為氮氣循環(huán)，在改循環(huán)前，需要將系統(tǒng)內(nèi)殘存的石腦油處理掉，防止其在中變冷卻序列中冷凝成液態(tài)，停工過程中采取的做法是：切除進(jìn)料后，并不急于馬上改循環(huán)流程，而是將蒸汽和配氫及原料氣壓縮機壓縮的氮氣同時進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐，同時維持轉(zhuǎn)化爐出口在700℃左右，通過氮氣+氫氣將原料系統(tǒng)和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)的石腦油在蒸汽的作用下反應(yīng)掉，通過監(jiān)控爐出口甲烷含量降低的情況判斷石腦油是否反應(yīng)完全，當(dāng)爐出口甲烷降低到0.1%左右時，基本可以判斷反應(yīng)完成，這時再改成轉(zhuǎn)化中變循環(huán)流程，基本不會有石腦油冷凝。

四、裝置操作優(yōu)化

通過前幾次開、停工總結(jié)的經(jīng)驗在此次開、停工中使用，裝置的開工步驟得到進(jìn)一步優(yōu)化。例如：轉(zhuǎn)化爐瓦斯低壓力、短火苗、呈黃色，做到了多點火嘴，爐溫分布均勻；P S A單元與造氣單元串聯(lián)升壓等等。停工過程與開工相對應(yīng)的反順序，逐步按規(guī)程進(jìn)行停工即可。對前期所預(yù)料的問題都有預(yù)判，及時處理了相應(yīng)問題，本次開工裝置運行平穩(wěn)，產(chǎn)氫達(dá)到了相應(yīng)負(fù)荷下的生產(chǎn)能力。

五、問題總結(jié)

加氫反應(yīng)器的初期升溫過程在本次開工前已經(jīng)充分考慮了方案，本裝置加氫反應(yīng)器采用原料預(yù)熱分別采用3.5 Mpa飽和蒸汽和3.5 Mpa過熱蒸汽，在開工過程中第一預(yù)熱器的3.5 Mpa飽和蒸汽切除不投用，但是第二預(yù)熱器的3.5 Mpa過熱蒸汽漏量進(jìn)入換熱器，導(dǎo)致建立精制系統(tǒng)循環(huán)時，加氫反應(yīng)器入口溫度快速上升，達(dá)不到催化劑廠家的溫升控制要求，如果以后涉及到加氫催化劑的預(yù)硫化溫升控制，則需要在配汽以前就建立精制系統(tǒng)循環(huán)。

[1]中國石油廣西石化公司40000Nm3/h制氫裝置開、停工方案 2013年.

[2]中國石油大慶石化公司40000Nm3/h制氫裝置試車方案2004年.

[3]張麗媛師天林季宇明黃曉暉黃楚斌12000Nm3/h制氫裝置試車開工技術(shù)總結(jié) 2004年.