連續重整裝置異常運行的分析與處理

楊宏濤

【摘?要】目前，我國的化工工程建設的發展迅速，催化重整是在一定溫度、壓力、臨氫和催化劑存在的條件下，使石腦油轉化為富含芳烴的重整生成油，并副產氫氣的過程。催化重整在進行脫氫環化和芳構化反應的同時也伴隨著大分子裂解為小分子的副反應，致使重整氫氣的純度相對較低，并夾帶大量的輕烴。因此，為提高供下游加氫裝置使用的氫氣的純度，也盡可能地回收其中可液化的烴類組分。連續重整裝置設有提純氫氣的再接觸系統，使重整產物分離罐頂的含氫氣體和重整生成油在較高的壓力和較低的溫度下建立新的氣液平衡，吸收氫氣中的烴類，以提高外送氫氣的純度和重整生成油的液體收率。

【關鍵詞】連續重整裝置;異常運行;分析與處理

引言

重整進料/產物換熱器回收產物熱量來加熱進料，脫戊烷塔將反應產物分離成重整生成油、輕石腦油和干氣等組分，二者的良好運行關系到裝置能耗和產品質量，生產中需特別關注。

1重要性

連續重裝裝置是煉廠的能耗大戶，而加熱爐是裝置主要耗能設備，其能耗占整個裝置能耗60%以上，在通過生產調整手段無法進一步有效降低裝置能耗時，可以利用先進節能技術對裝置進行改造。文章綜合介紹基于煙氣余熱回收的幾種技術及先進陶瓷涂層技術，分析了加熱爐節能技術的適應性選擇。

2原因分析

2.1板換運行效果差分析

2.1.1生產波動

查詢生產記錄，2013年大檢修前出現因循環機停機、還原段催化劑跑損、晃電等原因造成的緊急停工，停工過程進料、產物、循環氫等流量大幅波動，板換出現溫度、壓力驟變甚至物料倒流的異常情況，可能引起板束的變形。大幅波動易導致管線內附著物脫落進入板換，造成壓降升高、換熱效率下降等情況。

2.1.2擴能改造

擴能后未對進料管路、換熱器及反應器等相關設備進行改動，各壓降相應升高，影響進料量的提高。隨著進出物料的流量、流速和溫度等發生變化，板換換熱效率改變甚至超過其換熱負荷，是導致熱端溫差過高、一反進料加熱爐負荷過大的主要原因。

2.1.3過濾器及入口噴淋棒堵塞

引罐區精制油直接做為重整進料、蒸發塔波動以及加裂重石波動，可能帶入管路雜質使過濾器壓差過高;過濾器后管路存在雜質或者過濾器損壞導致雜質通過，進料中過高的氮、氯、烯烴、重組分等于板換入口產生結焦、結鹽現象，均可能堵塞入口噴淋棒孔眼，導致壓降過高、處理量達不到控制值和換熱效果差等問題。

2.2脫戊烷塔波動分析

用精密壓力表測量塔盤總壓降約44kPa，較正常運行的30kPa偏高，結合運行情況，初步判斷塔盤結鹽。為進一步了解塔內氣液相分布情況，2015年11月利用γ射線掃描檢測技術對塔的運行工況進行檢測，結果1～39層塔盤正常，40層塔盤存在液泛，液層高度約1m，表明塔盤或其降液管存在堵塞情況[1]。塔內上升氣體或者下降液體流動不暢，某一時刻出現大量氣體上升或者液體下流，引起塔的大幅波動和產品的不合格。2014年2月因過水和氮含量超標致使催化劑氯大量流失，活性顯著下降，為盡快恢復其活性，將再生注氯由11.9g/min提高到29.6g/min進行集中補氯，為避免再次出現催化劑酸性功能不足情況以及持氯能力的下降，注氯量穩定在23.7g/min[2]。氯含量較高的反應產物和還原尾氫于再接觸部分混合，液相組分未經脫氯便進入脫戊烷塔，導致塔內氯含量較高，塔頂干氣中最高達250μL/L。進料中的氮經反應生成NH3，與HCl結合形成NH4Cl結晶，沉積在溫度較低的上層塔盤，混合塔內鐵銹、催化劑粉等雜質不斷長大變硬，導致浮閥卡死、降液管堵塞等異常，影響氣液相平衡導致液泛。

3連續重整裝置異常運行的分析與處理

3.1穩定燃料氣性質

重整反應溫度的平穩對反應產物的質量起著關鍵作用，同時也是開展節能降耗優化工作的基礎保障。要實現反應溫度平穩，必須從燃料氣的熱值、流量、溫度等參數進行優化。提高燃料氣熱值的措施主要是將低熱值的PSA解吸氣改送至制氫裝置增產氫氣，增設自產液化氣汽化設施和天然氣專線作為應對燃料氣系統熱值波動的應急手段。改造后，反應爐出口溫度波動由±8℃下降至±2℃。減少燃料氣流量波動的措施主要是對脫戊烷塔、C4/C5分餾塔的塔頂干氣增加脫氯設施。改造前，由于此兩股含氯干氣并入燃料氣系統，加熱爐火嘴、阻火器經常出現銨鹽結晶，造成燃料氣爐前壓力高，流量大幅波動等問題。增加脫氯設施后，從源頭上消除了銨鹽結晶的問題，保證了燃料氣流量平穩。

3.295+高效超凈加熱爐技術

該技術的核心是燃料氣預熱脫硫，疊加空氣預熱器的復合技術，主要通過復合阻蝕劑反應器凈化并預熱燃料氣，以降低硫化物、含氮化合物等的排放，從源頭上減少二氧化硫、氮氧化物等污染物的生成;降低煙氣露點腐蝕溫度，為煙氣極限換熱創造條件，排煙溫度可以降至80℃以下;通過增加煙氣余熱回收系統加熱空氣至100℃以上，從而實現加熱爐熱效率95%以上。

3.3先進陶瓷涂層技術

該技術主要將納米陶瓷材料噴涂在輻射區耐火襯里的表層及加熱爐爐管表面上，提高爐管的表面黑度，在很大溫度范圍內保持爐管表面的發射率不變。常溫下耐火材料的發射率一般為0.6～0.8，并且隨著爐溫的升高會大幅度下降，而陶瓷涂層節能涂料一直保持0.9以上的發射率，提高了爐效率。該技術能加強爐內熱傳導，增加加熱爐內的輻射傳熱，同等工況下可以降低爐膛和火焰燃燒溫度，達到節約燃料并有效減少了氮氧化物的生成。

3.4重整循環氫壓縮機排油煙系統改造后的效果

重整循環氫壓縮機排油煙系統改造后，有效地解決了機組儀表管接頭的漏油問題，消除了安全隱患;并有效去除了PM2.5級油霧，解決了油煙污染問題，符合了越來越嚴格的VOCs排放要求，排放口無可見油煙，對環境保護及裝置現場規格化管理作出了貢獻;同時，通過收集潤滑油煙，使之變為油滴回到油箱，降低了處理成本，創造了良好的經濟效益。3.5針對纏繞管換熱器（1）若對換熱器進行機械或者化學清洗，結束后應充分脫水并做好氮封，避免設備腐蝕。（2）由于雷雨、臺風多發以及早晚溫差等原因，產物冷后溫度變化較大，導致循環氫流量、組分改變。建議對復合型管式空冷器管道泵增設遠傳啟停開關并采用變頻風機，既有利于循環機、進料換熱器的運行，又避免了對反應系統產生影響。

結語

（1）燃料氣單耗占重整裝置能耗的60%以上，重點對加熱爐進行節能改造能使裝置能耗明顯下降。2#重整裝置通過節能改造，裝置能耗由2014年的59.21kgEO/t下降至2019年的55.66kgEO/t，節能效果明顯，在中國石化同類裝置中處于較先進的水平。（2）加熱爐對流段增加爐管和輻射室噴涂耐高溫節能涂料能有效提高加熱爐熱效率。（3）纏繞式換熱器相對于板式換熱器熱端溫差下降約13℃，換熱效率明顯提高;此外，系統總壓降降低了約11kPa，循環氫壓縮機3.5Mpa蒸汽耗量減少0.3t/h，改造反應進料換熱器是重整裝置節能降耗的重要途徑。（4）機組增加無級調速系統可將往復機出口返回閥開度關小至5%以下，節電效果明顯。

參考文獻：

[1]張榮鼎，宋鵬俊.連續重整裝置長周期運行的問題與對策[J].化工管理，2017（17）：226-227.

[2]宋鵬俊，郭鑫，蔣紅斌.連續重整催化劑嚴重氮中毒和活性恢復案例分析[J].齊魯石油化工，2020，48（1）：48-52.

[3]陳國平，張軍.氯化銨鹽對連續重整裝置的影響與對策[J].廣州化工，2010，38（11）：175-177.

[4]戴厚良.芳烴技術[M].北京：中國石化出版社，2014.

[5]徐承恩.催化重整工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2014.

（作者單位：中國石油大學（北京））