JAF-2 阻垢劑在加氫裝置中的應用

張 飛，楊俊華，楊俊鳳

1.中國石油化工股份有限公司天津分公司(天津 300271;2.中國石油技術開發(fā)公司(北京100028);3.滄州信昌化工有限公司(河北 滄州 061000)

1 裝置簡介

3.2Mt/a 柴油加氫裝置(以下簡稱2#柴油加氫裝置)是中國石油化工股份有限公司天津分公司1 Mt/a 乙烯-煉油一體化項目新建裝置之一，由LPEC 設計，生產(chǎn)硫含量符合歐Ⅲ排放標準(S 質(zhì)量分數(shù)不大于350 μg/g)柴油及滿足未來更為嚴格的歐Ⅳ排放標準(S 質(zhì)量分數(shù)不大于50 μg/g)柴油，所加工原料為3 號常減壓裝置提供的常二線、常三線的混合油及2 號延遲焦化裝置提供的焦化汽柴油，產(chǎn)品主要包括石腦油和精制柴油。

該裝置主要由反應單元、分餾單元、壓縮機單元、公用工程以及輔助系統(tǒng)等單元組成。其中反應單元可以分為原料預處理系統(tǒng)、原料升壓系統(tǒng)、原料加熱系統(tǒng)，反應器、分離系統(tǒng)和循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)等。

2 號柴油加氫裝置于2012 年8 月26 日至9月20 日進行了停工檢修;此次檢修對催化劑進行了器外再生，并補充了FHUDS-6 新型加氫精制催化劑，10 月7 日7:00，裝置一次開車成功并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

2 裝置現(xiàn)狀

天津分公司2 號柴油加氫裝置滿負荷生產(chǎn)時加工量380 t/h，目前裝置負荷率在96%。焦化汽柴油摻煉比例已達到33%。各項參數(shù)如下:直餾柴油165 t/h，溫度88 ℃;焦化柴油120 t/h，溫度112 ℃;罐區(qū)柴油80 t/h，溫度35 ℃。各股原料油自上游裝置來，進入原料油緩沖罐D-116，通過原料油過濾器(SR-101)進行過濾，除去原料中大于25 μm 的顆粒后，進入濾后原料油緩沖罐(D-101)。濾后原料油經(jīng)加氫進料泵(P-101A/B)升壓后，在流量控制下，經(jīng)原料油/精制柴油換熱器(E-103)換熱至136 ℃后與混合氫混合。混合進料與反應流出物經(jīng)反應流出物/混合進料換熱器(E-101A/B/C/D)換熱至300 ℃后進入反應進料加熱爐加熱(F-101)加熱至320 ℃，再進入加氫精制反應器(R-101)，在催化劑作用下進行加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和及芳烴部分飽和等精制、改質(zhì)反應。該反應器設置兩個催化劑床層，床層間設有注急冷氫設施。原料阻垢劑注入點在加氫進料泵P-101 入口管線。

3 換熱器結垢的原因及阻垢方法

隨著生產(chǎn)周期的延長，原料油/反應產(chǎn)物換熱器管束內(nèi)壁易生成一層結垢物，主要成分是稠環(huán)芳烴，而且難溶于水、油、酸、堿等溶液，影響了長周期運行。為了解決這個問題，生產(chǎn)上在換熱器前注入一種阻垢劑，它能在空冷管束內(nèi)壁形成一層保護膜，通常注到反應進料泵入口，從而防止結垢。

加氫裝置中，流經(jīng)高壓換熱器的物料中存在大量的硫化氫、氨和少量的氯化物等腐蝕介質(zhì)，在水存在的情況下，形成腐蝕反應，生成硫化鐵、氯化亞鐵等。另一方面，加氫反應產(chǎn)物物料、換熱器前注入的除鹽水中均含有一定量的含鐵化合物，這些含鐵化合物在空冷器水相中與H2S 反應生成FES 沉淀;等固體物在換熱器的低溫段沉積，逐漸累積形成結垢現(xiàn)象。

柴油加氫裝置原料中焦化柴油占有一定比例，而焦化柴油中含有少量細小焦粉，這些小焦粉具有很強的吸附性，易與聚合反應中形成的有機大分子化合物粘結在一起，使焦垢顆粒逐漸長大;當其長大到物流不能攜帶其繼續(xù)向前運動時就從物流中析出，沉積在設備表面;設備表面的金屬對聚合反應起催化作用，設備腐蝕較重，由此引起腐蝕產(chǎn)物沉積也嚴重。對這種腐蝕可采取以下工藝防腐蝕措施:①增加反應注水量，可減輕換熱器的腐蝕和機構;②注入阻垢劑可從根本上解決原料的結垢和垢下腐蝕。

4 工業(yè)應用

4.1 注入方式及注入量

2 號柴油加氫裝置自首次開工投入運行后，即開始注入原料阻垢劑。按照技術協(xié)議要求，先把阻垢劑(純劑)加入到阻垢劑儲罐，再調(diào)整計量泵的沖程，保證連續(xù)注入，初期為實現(xiàn)較好的預膜效果，阻垢劑注入量質(zhì)量分數(shù)為150 μg/g，預膜期結束后，控制阻垢劑注入量質(zhì)量分數(shù)為50～80 μg/g。

注:注入量質(zhì)量分數(shù)相對原料油量。

4.2 原料性質(zhì)及阻垢劑注入位置

裝置加工的混合原料油性質(zhì)見表1。

表1 原料油分析表

原料阻垢劑注入在加氫進料泵入口管線上，隨原料油一同進入反應系統(tǒng)(注入位置見圖1)。

圖1 2 號柴油加氫裝置原料油系統(tǒng)流程

5 效果分析

5.1 換熱器換熱終溫的變化

原料阻垢劑在2 號柴油加氫裝置使用至今，通過裝置近40 個月的平穩(wěn)運轉，觀察原料換熱終溫的變化情況(見表2)。

表2 加注JAF-2 柴油加氫阻垢劑后的效果

可以看出，在操作條件變化不大的情況下，原料油的換熱溫差始終保持在212 ℃左右，說明該阻垢劑對柴油加氫裝置換熱器具有明顯的阻垢效果。

5.2 催化劑活性的影響

投用該阻垢劑后，裝置經(jīng)過長周期運轉，催化劑床層壓降的變化趨勢對比見表3 和表4。由表3 和表4 可見，投用阻垢劑前后催化劑床層總壓降變化趨勢都很平緩，無明顯上漲的趨勢，顯示該阻垢劑對催化劑活性沒有影響。

表3 未使用阻垢劑前反應器床層的壓力降

表4 使用阻垢劑后反應器床層的壓力降

5.3 催化劑選擇性的影響

催化劑的選擇性等于預期的生成產(chǎn)物量/原料總量。即選擇性通過目的產(chǎn)品和副產(chǎn)品的分布得以體現(xiàn)。投用該阻垢劑前后的的產(chǎn)品分布對比數(shù)據(jù)見表7 和表8。從表7 和表8 可見，投用該阻垢劑前后，產(chǎn)品分布沒有大的變化。

產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的立名之本，使用阻垢劑務必要確保其對產(chǎn)品質(zhì)量沒有影響，否則得不償失。產(chǎn)品質(zhì)量受原料油性質(zhì)、工藝條件、運轉周期(催化劑使用壽命)、分餾塔操作等影響。根據(jù)實踐經(jīng)驗，投用該阻垢劑前后的產(chǎn)品質(zhì)量見下表。根據(jù)表5 和表6 對比，可以看出，該阻垢劑對產(chǎn)品質(zhì)量沒有影響。

表5 未使用阻垢劑前的產(chǎn)品質(zhì)量

表6 使用阻垢劑后的產(chǎn)品質(zhì)量

表7 未使用阻垢劑前的產(chǎn)品收率 收率，%

可以看出，加注該阻垢劑前后，產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品產(chǎn)量無明顯變化，說明該阻垢劑對催化劑選擇性無不良影響。

表8 使用阻垢劑后的產(chǎn)品收率 收率，%

5.4 阻垢劑阻垢效果

裝置常規(guī)檢修時，高壓換熱器基本無垢物形成堵塞管束現(xiàn)象，說明該阻垢劑阻垢效果良好。

6 小 結

(1)天津分公司2 號柴油加氫上使用滄州信昌化工有限公司生產(chǎn)的阻垢劑后，有效降低換熱器管束堵塞影響換熱效率的風險，注入后最大限度地保持了進料換熱器的換熱效果;為裝置長周期運行奠定了基礎。

(2)JAF-2 型阻垢劑能有效防止高壓換熱器的結垢，對加氫精制催化劑的活性沒有任何影響，產(chǎn)品質(zhì)量均能滿足質(zhì)量指標要求。