催化重整裝置摻煉重石腦油后預加氫蒸發脫水塔的操作條件優化

楊鳴昊

(新疆應用職業技術學院,新疆 奎屯 833200)

催化重整工藝是煉油和石油化工重要的工藝之一，可分為生產高辛烷值汽油和生產石油化工原料的芳烴兩大類，都離不開預處理裝置[1]。本裝置設備為比利時雪夫隆煉油廠引進的二手設備，原投產于一九七零年，設計能力為40萬t/a，我廠引進后由獨山子石化公司設計院重新設計為32萬t/a。預加氫處理裝置是重整不可缺少的一個組成部分，它給重整提供合格的原料油，使重整催化劑能夠充分發揮其性能，并能長期、穩定的運轉。2007年7月15日根據中國石油獨山子石化1000萬t/a煉油及120萬t/a乙烯技術改造工程(煉油部分)的要求，對重整裝置進行改造和檢修，裝置改擴建后重整部分建設規模為50萬t/a；相應的預加氫處理部分建設規模為56.2萬t/a。改造后裝置仍分預加氫和重整兩個主要的部分；其中預加氫主要改造內容：增加了進料換熱器，預加氫更換了T-101等。裝置到目前裝置累計正常運行22個月,但預加氫部分仍存在換熱器壓降大，T-101換熱效果不好等問題，影響預加氫的處理量和產品質量，優化T-101的操作確保重整進料合格有著重要的意義。

1 裝置特點及現狀

預加氫裝置對于重整裝置至關重要，它根據目的產品的要求，切取合適的原料油餾分，以獲得最大的經濟效益；目前直餾石腦油不足以滿足重整裝置要求，為改善低質量的石腦油質量，或為增加高辛烷值汽油組分，摻煉加氫裂化石腦油。原料油經過預加氫反應器進行脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬、烯烴飽和以及脫氯反應進入V-101,V-101減油進入T-101進行脫水脫除輕組分，T-101塔底油一部分經P-102升壓后進再沸爐F-102/AB加熱到240℃ 左右返塔，為T-101提供熱量；另一部分經E-104殼程與V-101減油換熱后去重整作重整原料。塔底部分物料也可經E-104殼程、E-301殼程冷卻，作為精制油儲存于906#、907#罐。塔頂產物經空冷E-105，水冷E-106冷卻至40℃ 后進入回流罐V-103進行汽液分離，罐內液體一部分經回流泵P-103升壓做回流打入T-101的頂部或外送，一部分直接由P-104升壓外送，外送的拔頭油一部分經脫硫罐脫硫后作為乙烯原料外送，頂部氣體進入瓦斯系統。加氫裂化的重石腦油，由P-201C/D升壓經T-101墊油線送至E-104管程入口，同V-101減油一起進入T-101；或送至P-101入口線，與原料一起進入反應系統。

圖1 預加氫T-101原則流程

1.1 帶液相脫硫保護器的特殊功能的預處理裝置

本重整裝置為半再生裝置，用穩定性良好的鉑錸重整催化劑，要求控制原料油中的硫含量<0.5ppm,為保證精餾效果,T-101旁設有精制油脫硫罐V-102。

由于設備和操作的原因，多次出現預加氫生成油的硫含量超過0.5ppm，如果在重整原料油中硫含量不合格的情況下長期運轉，導致重整催化劑的活性下降，甚至重整被迫停運的情況。國內數十套半再生重整裝置都增設了脫硫保護器，其操作溫度由脫水塔決定，通常為200℃。它的存在對改善重整操作，延長運轉周期，增加苛刻度，無疑是有利的。若預加氫反應和操作正常，V-102可不投用。其中V-102采用的脫硫劑為CT8-3B,其性狀已列于下表1。

表1 CT8-3B組成及性質

當T-101底油硫含量超過標準，調整操作仍不達標可以投用V-102.脫硫劑均為還原型，裝入裝置即可使用，在開工緊需進行置換將催化劑的粉末帶出，以免進入反應系統。

1.2 帶有拔頭油脫硫的輔助系統

T-101頂拔頭油一部分做回流以外剩下的經過脫硫罐V-110A/B后作為乙烯原料外送，也可去柴油加氫裝置T-403脫硫，不合格拔頭油也可直接切換至原料車間；目前所裝的吸收劑為：W702。拔頭油由于組份較輕，正構烷烴含量高，目前作優質的乙烯裂解原料。

拔頭油由于組份較輕，正構烷烴含量高，目前拔頭油送乙烯作原料，所以要求硫含量控制在指標范圍內，否則給乙烯操作上的困難和腐蝕都增大。脫硫效果如圖2。

圖2 拔頭油脫硫前后比較

為了避免其脫硫效果變差和頻繁換劑，要注意以下兩點：精心操作，保持一個罐備用，當拔頭油罐壓差過大及時通知車間；由于我廠大量加工哈油，硫含量變化很大要密切注意，調整操作保證脫硫效果。

1.3 塔頂設有注緩蝕劑

原料油中硫含量隨餾程的變重而增加，見表2，雖然重整原料干點要求不大于175℃，但隨我廠摻煉大量高硫哈油以來，硫的腐蝕越來越引起各個裝置的重視，為了減少及硫化物在低溫區造成的結晶或腐蝕，塔頂設有一條來自P-105的注緩蝕劑線。

表2 原料腐蝕性介質含量

1.4 現狀

裝置自07年改造以后存在T-101空冷換熱效果比較差。直至09年三月停工以前裝置的處理量一直很低，T-101的回流量及處理量也比較低。塔的操作比較困難，回流量打不上去，T-101的精餾效果變差。如表3所示。

表3 預加氫停工前T-101運行參數

另外由于摻煉大量哈油原料組分變化很大。加之空冷的換熱效果原本不好，原料過輕給T-101操作帶來極大的困難。

對裝置的腐蝕問題，目前T-101頂設有緩蝕劑線，車間考慮，其自塔底進入重整對重整催化劑的影響不明，另外塔頂的硫含量并不高一直以來沒有注緩蝕劑。由于摻煉哈油硫含量教高，防止腐蝕發生越來越受重視。

2 原因分析

一直以來預加氫系統的處理量偏低，和最初設計存在偏差，就T-101而言，其分離效果的好壞，直接影響到預加氫的處理量。

2.1 空冷換熱效果差

表4 2008年裝置標定對E-105標定結果[2]

如表4所示為2008四月對重整裝置標定數據，換熱系數僅僅為47.23，說明空冷的換熱效果教差，T-101的處理量之所以比設計值低受空冷的換熱效果的影響比較大，回流量增大后冷后溫度達不到預期效果。回流量比較低影響T-101的精餾效果。

2.2 原料油性質波動

重整原料性質偏差不大時，直餾汽油初餾點基本控制在30～35℃之間，原料罐原料干點在170°C左右，操作根據油品性質原料餾程及組成變化及時對操作進行調整。

直餾汽油中砷含量都小于100×10-9g/g，基本在35×10-9g/g左右，因原料中的硫含量較穩定且低，經過預處理后，硫含量都降到<0.5mg/kg；重石腦油硫、氮含量都小于0.5mg/kg。重石腦油質量穩定，可以有效的保證重整裝置的長周期安全平穩運行。

由于加工大量哈油，硫含量比較高經常會出現硫含量的波動，如圖3。

圖3 原料硫含量變化

由圖3可以看出由于哈油中的硫含量在重組分中含量較高，重整料組分較輕，受到的影響較小，但原料的硫含量還是增長較多，在50mg/kg左右到200mg/kg左右波動，現在的硫含量基本是原來的四倍。

圖4 原料油性質變化

原料組分變輕后，大量的輕組分增加空冷負荷，空冷的換熱效果本來很差，這就給T-101的操作也帶來更大的困難，如圖4所示，特別是三月份以來加工蒸餾車間大量輕質油，初餾點比較低都在30℃左右，密度為705kg/m3。直餾汽油初餾點在40～45℃之間，干點在165～175℃之間，控制較好。當原料組分變輕即初餾點變低的時候，重整的負荷會增加，同時這部分輕組分也不能提高汽油的辛烷值。

2.3 腐蝕情況分析

表5 原料腐蝕性介質含量

重整裝置的腐蝕主要集中在預處理系統，因此對預處理系統的腐蝕情況進行分析并提出相應的預防措施對裝置的安全長周期運行具有重要意義。直餾汽油中砷含量都小于100×10-9g/g，基本在35×10-9g/g左右，因原料中的硫含量相對低，經過預處理后，硫含量都降到<0.5mg/kg；重石腦油硫、氮含量都小于0.5mg/kg。重石腦油質量穩定，可以有效的保證重整裝置的長周期安全平穩運行。但隨著加工哈油的增多，操作條件變得苛刻，對腐蝕的預防不能忽視。

腐蝕部位都發生在溫度偏低的部位且都有一些相同的特點。但長期以來，考慮緩蝕劑自塔底進入重整對重整催化劑的影響不明，另外塔頂的硫含量并不高一直以來沒有注緩蝕劑。雖然在T-101頂有注緩蝕劑的線，但一直未投用。2007年改造期間E-105及E-106都更換了內部管束。2009年5月10日，T-101塔頂水冷器E-106出現內漏，循環水關閉，暫時停用。隨硫含量等增加腐蝕對裝置的影響應該收到更大的重視。

3 解決措施及效果驗證

3.1 空冷噴淋冷卻水

4月15日E-105冷后溫度連續出現80℃的冷后溫度，通過在翅片管上方安裝噴頭，增加冷卻效果。噴淋冷卻水效果顯著，冷后溫度下降很快至40℃，停掉噴淋水后溫度沒有很大上升，最后證明空冷管束的翅片由于長時間暴露于空氣中，沾滿灰塵，散熱效果變差。噴淋前后效果對比見表6。

表6 噴淋前后效果

從對比中我們可以發現T-101冷后溫度下降很多，回流量上升，說明這次噴淋效果較好。

6月16日發現空冷后溫度又見升高，春季獨山子周邊樹木產生的柳絮車間采用先采用上述相同方法噴淋E-105翅片，但效果不明顯，水的壓力流量都達不到沖洗翅片間的積垢，本次試驗采用接新水(壓力2.5MPa)沖洗，并調整相應操作，沖洗下的水分較為渾濁，帶有大量灰塵等雜物。停止沖洗后溫度由最初的65℃下降至40℃，效果明顯，見表7。

表7 沖洗前后效果

通過這兩次試驗證明，空冷在日常的運行中，由于長期暴露于空氣中，經常會發生翅片被雜物阻塞影響散熱效果；特別是春天，很多楊樹柳樹產生的柳絮、楊絮飛入空冷翅片間，嚴重影響散熱效果。采用水噴淋及沖洗的方法，不僅有助于減輕空冷換熱效果差的問題，同時也相比其他方法節省費用，簡單易行。

3.2 原料性質改變調整操作

對于硫含量的波動及時向車間反映，當硫含量低的時候開大拔頭油脫硫罐V-110A/B的復線，硫含量高的時候適當關小V-110A/B的復線，這樣既可以保證產品的合格同時也延長了V-110A/B催化劑的壽命。保證T-101底油合格。

對于原料過輕的處理：

⑴預加氫提高重石腦油進料量，減少原料油進料量，重整進料適當降低；

⑵適當降低空冷的回流量，使更多的輕組分從塔頂拔出。

要避免原料過重，原料過重達不到汽油指標，另外這部分組分進入重整會使催化劑失去活性結焦，同時由于裂化反應的增加，使重整產氣增加，液體收率下降。原料過重要及時通知原料車間換罐。

表8 組分輕時操作數據記錄

通過表8我們可以看出當組分變輕以后拔頭油的產量上升，塔底溫度等較正常工況都有下降。原料的初餾點降低，在相同的反應條件下，重整生成油的芳烴含量也是降低的，生成油達到相同的辛烷值的液體收率也是低些。

圖5 T-101初餾點及干點變化

圖6 原料初餾點和T-101精制油初餾點及總芳烴比較

原料初餾點變低即變輕后，T-101的初餾點和總芳烴含量都下降，見圖5,圖6。日常的生產中常常會因為原料的初餾點過低給操作帶來困難，并且原料的50%溫度變化也影響著液收。 T-101初餾點基本在80℃以上，干點基本在165℃以上，硫氮含量在指標范圍均小于0.5×10-6g/g。說明日常調節比較好。

3.3 腐蝕

對于腐蝕的問題，首先要加強平常的監測，對已發生腐蝕的彎頭和閥門等處經常測厚，另外化驗分析中對管線的腐蝕情

況也加強監測，硫含量持續高的情況下也可以采用注緩蝕劑的辦法來抑制腐蝕的發生；平常對預加氫精心操作防止對重整產生影響。另外也可采用注緩釋劑的辦法來抑制腐蝕的發生。

4 結果與討論

三月預加氫停工以后四月、六月兩次對空冷的噴水沖洗，有效的解決了空冷負荷低的問題，裝置得以大加工量生產，T-101接近滿負荷狀態，節省了大量資金和創造了很大的經濟效益。從表十一中我們也可以看出，當組分過輕時，為了保證產品質量塔底溫度下降很多，這樣溫度降低對硫化氫的脫除不利。所以對精制油的硫含量要引起特別的注意，防止硫含量超標對重整造成影響。

5 結束語

對于預加氫T-101來說，操作好壞關系重整正常生產與否，為保證產品質量合格，和設備的長周期的運行。要嚴格控制再沸爐爐膛工藝操作指標，嚴禁爐膛出現超溫現象。

操作從細，避免波動，保證平穩生產合格產品。加強腐蝕的在線監測，避免出現大的事故。

[1] 李成棟.催化重整裝置操作指南[M].北京:中國石化出版社,2001.

[2] 中國石油催化重整科技情報站.催化重整 繼續工程教育培訓教材[M].北京:中國石化出版社，2000.