榆煉20萬t/aDCC裂解石腦油加氫裝置加氫反應器優化改造

劉寶，劉芳

（陜西延長石油（集團）有限責任公司榆林煉油廠，陜西 榆林 718500）

陜西延長石油（集團）榆林煉油廠20 萬t/a DCC裂解石腦油加氫裝置是由原20 萬t/a 柴油臨氫降凝裝置改造而成，主要加工延長石油中煤榆林能源化工公司150 萬t/a DCC 裝置產出的裂解石腦油，經過深度加氫后去連續重整苯抽提裝置抽出苯，最終作為汽油調和組分。裝置設有一臺保護反應器和一臺主反應器，使用撫順石油化工研究院研制開發的FZC 系列加氫保護劑及FH-40A 加氫精制催化劑，加氫產品要求達到硫含量小于1 ppm、氮含量小于1PPm。裝置開工后加氫產品達到質量要求，為榆林煉油廠和煉化公司增加了經濟效益。

但在裝置運行運過程中，裝置臨氫系統尤其是第一反應器R1301 床層壓降上漲趨勢極快，在裝置運行3、4 個月時，一反壓降即可漲至0.4 MPa 以上，造成裝置機組出口壓力、反應系統壓差在短時間內達到設計上限，導致裝置非正常停工。撫順（大連）石油化工研究院（以下簡稱“FRIPP”）與榆煉共同研究分析，推斷壓降上升的原因主要有兩個：一個是DCC 石腦油原料中的二烯烴受熱后發生縮合反應，生成垢物；二是DCC 石腦油原料在存儲過程中與氧接觸，生成結焦前驅物，在升溫過程中聚合生焦，造成換熱器和反應器入口壓降增加。針對該DCC 石腦油加氫裝置的運行情況，FRIPP 提出該裝置優化改造方案，延長加氫裝置運行周期。

1 裝置一反壓降上漲趨勢快的原因分析

總結裝置歷次搶修經驗，并結合DCC 裂解石腦油原料的性質特點，撫順（大連）石油化工研究院（以下簡稱“FRIPP”）與榆煉共同研究分析，推斷導致裝置第一反應器壓降持續快速上漲的原因如下：

①DCC 裂解石腦油原料中的不飽和烴（主要是二烯烴）在高溫、高壓及臨氫工況下，產生縮合反應，生成部分膠質，生成的膠質覆蓋在第一反應器上部床層的保護劑上，導致反應器催化劑床層壓降持續上漲；

②原料油在存儲、運輸過程中存在氮保失效現象，導致空氣中的氧溶解于原料油中，在高溫、高壓、臨氫環境下，會產生結殼現象，粉化后形成焦分，附著在催化劑床層表面，導致反應器催化劑床層壓降持續上漲；

③原料生產階段添加的助劑在高溫、高壓、臨氫環境下，會產生結殼現象，粉化后形成焦分，附著在催化劑床層表面；

④油溶性金屬離子。盡管加氫裝置設置了過濾精度較高的在線過濾器，金屬離子是無法通過過濾方式去除，原料中的金屬離子如Fe 離子、Mg 離子、Ca 離子等，在高溫、高壓、臨氫環境下，會產生結焦現象，附著在催化劑床層表面。

針對裝置上述情況，FRIPP 提出裝置優化改造方案，即在一反頂部設置積垢盤（FRIPP 積垢盤專有技術），利用反應器封頭空間，實現對垢物的攔截與存儲，降低反應器床層壓力降升高速率，提高反應器空間利用率，達到延長裝置運行周期的目的。

2 內構件技術簡介

2.1 積垢盤

積垢盤由若干個積垢器和塔盤構成，輔以連接件，蹲支在反應器凸緣上，若干個積垢器呈并列布置。積垢盤設置在反應器頂部封頭內，具體位置如圖1所示。

圖1 積垢盤與頂分盤的位置關系

2.2 積垢器結構

積垢器由內、外篩網筒體構成，呈套裝式結構，在兩者之間形成的環形空間內裝填積垢劑。其結構如圖2a、2b 所示。

圖2 a 積垢器結構示意圖

圖2 b 積垢器結構示意圖

2.3 積垢盤工作原理

根據液相中所含污物的物性不同，設置沉淀區及積垢區，液相在兩個區域內分別主要完成沉降和膠質的附著。其流態如圖3所示。

圖3 積垢盤流態示意圖

3 優化改造內容

2019年8月份大修期間，榆煉在FRIPP 技術人員的指導下對裝置進行了優化改造，主要改造內容為：拆除第一反應器頂部分配盤，設置懸掛式圈梁，構建新的積垢盤支撐凸緣，設置兩條支撐梁，承載垢物及積垢盤重量；設置積垢盤，采用懸掛式結構，占用反應器一床層小部分空間（約437 mm），實現更大空間的垢物攔截與存儲，達到裝置長周期運行的目標。

實施改造后，一反頂部獲得垢物存儲空間1.69 m3，折合反應器筒體高度660 mm。預計反應器垢物厚度達到180 mm 時，催化劑床層壓力降會達到設計額定值，屆時需停工撇頭。

4 改造前后裝置運行情況分析對比

4.1 優化改造前裝置運行情況

DCC 裂解石腦油加氫裝置在2019年8月份進行大修前的最后一個運行周期中累計運行了66 天（2019年5月25日至2019年7月29日），在平均加工量月18 t/h 的工況下，一反壓降累計上漲0.156 MPa，平均漲幅2.36 kPa/天。床層壓降上漲趨勢較快，裝置運行周期較短。

4.2 優化改造后裝置運行情況

優化改造完成后，裝置于2019年9月27日復開工，截止2020年2月29日，在平均加工量22 t/h的工況下（即反應器運行負荷較改造前增加22%），裝置已累計運行157 天，運行周期已經延長了1.5倍，期間一反壓降累計上漲0.106 MPa，平均漲幅約0.68 kPa/天。

表1 優化改造前裝置運行參數記錄

表2 優化改造后裝置運行參數記錄

5 結 論

通過對比裝置優化改造前后一反壓降變化趨勢可以看出：榆煉20 萬t/a DCC 裂解石腦油加氫裝置采用FRIPP 提供的積垢盤專利技術后，反應器運行負荷較改造前提高了22%，運行周期較改造前延長了1.5 倍，一反壓降上漲趨勢明顯緩減，技術改造成效顯著，預計裝置能夠達到一年一修的運行目標。