哈薩克斯坦項目催化重整裝置再生堿洗系統問題分析

趙金龍

摘 要：該文介紹了哈薩克斯坦項目100萬噸/年重整裝置，該裝置采用法國IFP公司的第三代催化劑批量再生技術，針對其中堿洗系統可能存在的氯腐蝕、堿渣排放量大、堿洗系統壓降大的問題進行了分析，提出了相應的整改及優化措施，進而實現催化劑再生系統長期穩定運行，保證哈薩克斯坦項目開工順利，減少人員的不必要勞動，節約人工成本，提高裝置經濟效益。

關鍵詞：催化重整裝置 再生堿洗系統 水含量超標 堵塞 腐蝕

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（c）-0079-02

哈薩克斯坦項目100萬t/a催化重整裝置，采用法國石油研究院（IFP）的連續重整工藝第三代催化劑批量再生技術。[1]洛陽石化三聯合車間曾經使用過法國IFP公司的一代催化劑批量再生技術，慶陽石化現使用的法國IFP公司的第三代催化劑批量再生技術，二者在使用過程中，出現過再生堿洗系統堿洗效果差、設備腐蝕嚴重、再生氣體干燥后水含量高等問題。

為了保證開工的順利進行，再生系統能盡快地安全平穩生產，下面對再生堿洗系統的工藝特點進行介紹，對可能存在的問題進行分析，并提出相應的預防措施。

1 哈國堿洗系統可能存在問題

堿洗系統溫度低于240 ℃屬于低溫部位。為了恢復催化劑的酸性功能，再生劑需注氯、氯化，燒焦過程中使再生廢氣含有較多的酸性氣組分（如HCl等）。氣體在堿洗系統冷凝冷卻過程中形成典型的HCl-H2O腐蝕體系，對水冷器等設備的腐蝕就在所難免，這是堿洗系統腐蝕的主要原因，對碳鋼材質腐蝕表現為全面腐蝕和抗蝕，對316L奧氏體不銹鋼腐蝕表現為氯化物應力腐蝕開裂。此外，設備也易在高速再生循環氣氣流的沖擊下造成沖刷腐蝕。為除掉再生循環氣中HCl等酸性氣，注水、注堿是必需的。因此就可能發生如下問題。

1.1 干燥器出口再生燒焦氣中的水含量超標

再生氣中的水或水汽的主要來源：一是催化劑再生燒焦時產生的水；二是氧氯化時注入的水，三是再生氣經由堿洗系統后夾帶的水。

催化劑再生燒焦過程中，為避免催化劑失氯。要求再生氣含水量應小于50 ppm。對此，再生系統設置了再生循環氣體干燥單元，由兩個干燥罐完成，定期切換，吸水失效的干燥劑經再生后重復使用。由于干燥設備脫水能力有限，當干燥器出現故障，或堿洗系統帶水嚴重，就會使經過干燥脫水后的循環氣含水失控，超過50 ppm的設計值。含水量高的氣體造成再生器中的催化劑氯流失量加大，鉑晶粒積聚速度加快，增加了再生氧氯化過程恢復催化劑活性的難度。

1.2 堿洗系統存在堵塞

重整裝置原采用堿洗工藝對一代催化劑再生系統再生氣中的Cl-1進行脫除。通過長期生產運轉發現，堿洗系統中，如果脫氯效果差，則需要加大注堿液的量，以保證有足夠的堿可以脫除Cl-1，但注堿液的量增大后，反應生成NaCl、Na2CO3等可溶性鹽。由于堿液中補充的脫鹽水量較小，因此排出的水量也少，這樣經過一段時間的運行，堿洗罐中可溶鹽濃度逐漸增大，達到飽和濃度，NaCl、Na2CO3等鹽就在混合器及冷卻器等的低溫部位析出結晶鹽。[2]會產生大量的堿渣，堵塞管道，浪費能源，對機泵的安全運行和環境保護工作也會造成很大的威脅。

1.3 再生回路存在著較為嚴重的腐蝕

催化重整催化劑是具有以鉑為主的金屬功能和氯為主的酸性功能的雙功能催化劑。在重整反應和再生過程中，其酸性組份Cl-1會部分流失，需要在再生的氧氯化過程中進行充足的補充（以CCl4形式進入）。在補Cl-1過程中，有60%左右的Cl-1被催化劑吸收，其余則隨再生氣流失，使再生廢氣含有較多的酸性氣組分（如HCl、H2S等）。氣體在堿洗系統冷凝冷卻過程中形成典型的低溫H2S-HCl-H2O腐蝕，在低溫有水的情況下，HCl、H2S和水就會形成濕H2S-HCl-H2O腐蝕環境。在此環境下，HCl與鐵基體反應生成可溶的FeCl2，造成基體的均勻腐蝕，H2S與鐵基體反應生成不溶的FeS產物膜，也造成基體的均勻腐蝕。同時，HCl還會與不溶的FeS產物膜反應生成可溶的FeCl2，如此可造成設備管道嚴重的均勻腐蝕。此外，由于氯離子半徑小，腐蝕性強，形成應力腐蝕裂紋。[3]因此，對水冷器等設備的腐蝕就在所難免，這是堿洗系統腐蝕的主要原因，對碳鋼材質腐蝕表現為全面腐蝕和抗蝕，對316L奧氏體不銹鋼腐蝕表現為氯化物應力腐蝕開裂。此外，設備也易在高速再生循環氣氣流的沖擊下造成沖刷腐蝕。

2 針對問題提出解決方案

2.1 解決干燥器出口再生燒焦氣中的水含量超標問題

再生氣中的水或水汽的主要來源：一是催化劑再生燒焦時產生的水；二是氧氯化時注入的水，三是再生氣經由堿洗系統后夾帶的水。

從中可以看出，選用堿洗系統后，水的來源是不可避免的，因此針對這個問題，人們所能選用的只有加強水的處理。

（1）選用合適的再生循環氣干燥器。

（2）做好相關的操作學習及日常注意事項。

2.2 解決堿洗系統存在堵塞問題

（1）堿溶液的注入量要適當。

循環堿液的堿度由在線pH值檢測計監測，信號傳回操作室，由內操實時監控，如出現pH偏大問題，要及時聯系外操現場調解注堿量。

（2）使注入的堿液與再生氣均勻混合，達到較理想的中和效果。

針對這個問題，在混合器M201/202的內部堿溶液入口加上了導流彎頭，使堿溶液進入混合器后與再生氣流向一致，減少堿垢聚集，增強混合均勻的程度，可以有效消除混合器和水冷器可能存在的堿渣堵塞問題。

2.3 解決再生回路存在著較為嚴重的腐蝕問題

（1）通過改變材質，加強管線及設備的抗腐蝕性，能有效地改善氯腐蝕狀況的發生。

設計上要求：首先，堿洗混合器到洗滌罐之間的管線材質為哈氏合金鋼或KCS碳鋼帶環氧內部涂層。其次，再生堿洗系統中的洗滌罐是圓形填料罐，它的材質為帶環氧內部涂層的碳鋼。

（2）減少氯流失、降低注氯量，控制好水氯平衡。

催化劑正常燒焦再生過程中，要保證好干燥器的干燥效果，使再生循環氣水含量維持在15～25 ppm為宜，一般要在50 ppm以下，同時還要及時化驗分析再劑及待劑中的氯含量，根據氯含量高低調整適宜的注氯量，確保氯化效果，再生劑中氯含量要在1.1～1.3 wt﹪。減少氯流失、降低注氯量，控制好水氯平衡，使再生循環氣中cl-1含量盡量少，以減緩堿洗系統酸性腐蝕。

3 結論

通過對哈薩克斯坦項目重整再生堿洗系統進行分析，總結如下。

（1）選用合適的干燥器，加強日常維護，控制好系統水氯平衡。

（2）針對重點易腐蝕部位，謹慎選材，加強抗腐蝕性。延長堿洗系統的使用壽命，達到長周期無問題運行的目的。

（3）優化混合器設計，減少堿垢聚集，增強混合的均勻程度。

參考文獻

[1] 張方方.IPF連續重整新一代催化劑再生技術的改進[J].煉油設計，2002，32（6）：33-36.

[2] 脫科峰，李俊奎，李正有.催化重整裝置再生堿洗單元堵塞原因分析及對策[J].石化技術與應用，2013，31（5）：431-433.

[3] 楊歡，康強利，趙敏，等.加工含酸、含硫原油常減壓裝置的腐蝕與對策[J].石油化工設備，2009，38（增刊）：76-79.