影響加氫裂化裝置長周期運行的因素探究

高喜峰

摘 要：對于煉化企業而言，加氫裂化裝置長周期運行可為其帶來非常大的效率，并可以有效減少大維修費用，在很大程度上避免裝置開停工損失，實現增產增效。然而，在加氫裂化裝置長周期運行過程中，由于該裝置存在的特殊性，往往會受到原料因素、操作因素及設備運行情況的影響，這就影響到企業各方面工作的有序開展。基于此，企業必須明確影響加氫裂化裝置長周期運行的各方面因素，提出針對性的控制措施。

關鍵詞：加氫裂化裝置;長周期運行;影響因素

在上世紀三十年代，隨著煤液化技術的不斷發展，延伸出了一種工業化技術，也就是加氫裂化技術，通過高溫、高壓、臨氫和催化劑，讓原料油轉化成加氫、脫氮、脫硫、分子結構變化、裂解等轉化，該技術的優點主要是：優良的產品質量、較高的液體收率、原料的適應性強等[1]。近年來，石油加工行業中加氫裂化技術得到廣泛應用，然而因為加氫裂化裝置存在比較高的操作壓力，且介質中存在氫氣和硫化氫等，所以要求該裝置的關鍵設備必須應用特殊材質，這就在一定程度上增加了建設投資成本。同時，原料因素、操作因素及設備運行情況等均會在不同程度上影響加氫裂化裝置的長周期運行。

1 加氫裂化裝置介紹

當前，加氫裂化的工業裝置具有比較多的類型，可依據反應器作用來進行劃分，通常包括一段法與二段法，其中一段法屬于加氫精制段，可對原料油中的氮、硫化物進行去除，主要指固定床加氫裂化裝置的工藝流程，先對原料油、循環油、氫氣進行混合，再將混合后的物質加熱導入反應器，由反應器內的粒狀催化劑進行反應，借助高壓和低壓分離器來分來液體產品和氣味，然后借助分餾塔來對液體產品進行蒸餾，最終得到產品石油餾分;由于一段法的裂化深度比較低，通常選擇減壓蠟油作為原料，重點生產中間餾分油。兩段法具有兩級反應器，第一級組我餓加氫精制段，可對原料油中的氮、硫化物進行去除;第二級屬于加氫裂化反應段;由于二段法具有比較深的裂化深度，通過適用于汽油的生產[2]。

2 影響加氫裂化裝置長周期運行的因素分析

2.1 原料因素影響

關于影響加氫裂化裝置長周期運行的原料因素，主要包括以下兩個方面：

其一，原料中的硫、氮，加氫裂化裝置需要在加氫精制反應作用下，讓原料中的硫、氮等雜原子從有機化合物中脫除出來，然后生成無機硫、氮，并在最大程度降低使產品中的硫、氮的含量，以此來獲得環境友好的清潔燃料油。然后因原油質量的不斷降低，使得原油中硫、氮的含量越來越多，這就使得有機硫在轉變成無機硫的過程中，極易影響到加氫裂化裝置，也就是無機硫會腐蝕加氫裂化裝置設備;同時，在適當的溫度下，硫化氫和NH3會形成胺鹽結晶，該物質會堵塞換熱器管路，使該設備的換熱效果降低，甚至需要停工處理;此外，通過加氫精制有機氮，可得到氨，而在循環氫中會積累非常多的氨，然后與烴類反應物爭奪裂化催化劑的酸性活性中心，隨著氨的濃度的不斷增大，那么催化劑的表觀活性將隨之下降，從而在極大程度上加大了高有機氮含量的原料的處理難度，為能夠確保產品質量，就需提高反應溫度，但是當催化劑溫度不斷提高時，則催化劑的壽命也會隨之縮短，這就在極大程度上影響了加氫裂化裝置的長周期運轉[3]。其二，焦化蠟油中焦粉的影響，焦化裝置收率最多的中間餾分當屬焦化蠟油，其在焦化產品中的占比約為20%至30%，通過作為催化裂化的摻兌原料;近年來一些企業為獲得更大化的加工焦化蠟油的經濟效益，往往會將大部分焦化蠟油摻入催化裂化原料，這不僅會大大降低催化裂化的轉化率、輕質油產率、產品質量，還會導致生焦率上升，在很大程度上降低裝置的處理能力，且引發環境污染等問題。

2.2 操作條件因素影響

關于影響加氫裂化裝置長周期運行的操作條件因素，主要包括以下幾個方面：

其一，反應溫度的影響，在動力學上，加氫精制反應和加氫裂化反應均屬于放熱反應，但是反應溫度的提高往往會影響反應的正向進行，其中當反應溫度過高時往往會出現三方面不利影響：①進料換熱器中結焦加劇，提高了反應溫度，導致原料進換熱器后溫度升高，這就在極大程度上加快了生焦速度;②進料換熱器出口導致加熱爐爐管中結焦加劇，當結焦物會進入反應器后，由于一些結焦物會黏附于管壁，一旦當裝置操作出現波動情況或是裝置停止運行后又再次運行，將導致這些結焦物脫落并進入到反應器;③當反應溫度的提高，往往會導致大分子烴類在催化劑床層上出現積炭反應，并形成結焦，進而在一定程度上增加引起床層壓降。其二，氫氣純度與氫油比的影響，當新氫中含有過多的 CO、CO2時，應受到催化劑活性中心的影響，會釋放出大量的熱量，導致反應溫度在短時間內升高，也會導致氫分壓降低，這就極易誘發催化劑積炭、結焦，進而影響到加氫裂化裝置長周期運行。其三，催化劑強度的影響，若催化劑欠缺良好的強度，那么在運轉時遇水破碎后會堵塞催化劑床層，并導致床層壓降升高。其四，催化劑裝填質量的影響，即催化劑的裝填密度會對床層的起始壓力降產生較大的影響。其五，操作條件的大幅波動，若裝置操作出現了波動，將會導致管壁上附著的焦炭脫落且進入到反應器，從而迅速增大催化劑床層壓降。

2.3 設備運行狀況的影響

對于加氫裂化裝置而言，確保其長周期運行的最為基本要求和作為重要保障，是保持好的設備運行狀態。然而加氫裂化裝置設備運行過程中往往會出現非計劃停車的情況，發生這一情況的原因主要有：

①補充氫壓縮機出口水冷器管束泄露，導致高壓氫氣竄入循環水系統，從而導致緊急停車;②循環氫壓縮機密封泄露擴大，且密封油高位槽液難以維持，從而導致聯鎖停車;③循環氫壓縮機蒸汽驅動透平現場緊急停車信號觸發聯鎖停運;④循環氫壓縮機透平振動大，轉速在短時間內降低，反應器床溫度迅速升高，從而導致緊急停車;⑤消缺檢修等，可以說導致非計劃停車的主要因素是關鍵設備發生了故障;⑥加氫裂化裝置高壓空冷系統發生腐蝕情況。

3 加氫裂化裝置長周期運行的控制措施

為確保加氫裂化裝置長周期運行，應采取以下控制措施：

①嚴格監控反應器進料性質，強化與上游裝置的協調，嚴格按照相關規范可要求來對產品分餾塔、反沖洗過濾器進行操作，保障高壓空冷前注水的效果;②在裝置正式運行前，應高度重視催化劑裝填質量的提高，恰當應用密相裝填、疏相裝填，同時，需要合理設計反應器內構件的設計，有效提高該設備的安裝水平，從而確保該裝置的安全、穩定、長周期、高效運行;③相關操作人員應對各種工藝參數進行科學有效地控制，嚴格依據設計要求來對加氫裂化裝置進行操作;④強化加氫裂化裝置的日常管理，定期檢查和整改關鍵設備，在設備故障檢修過程中應形成閉環，針對使用年限長的設備，應定期組織排查;同時，應進一步深化加氫裂化裝置設備的檢修深度，針對加氫裂化等運行年限大于30年的裝置，需適當增加檢修費用和時間，還需加深檢修深度;⑤強化高壓空冷系統的防腐工作，需選擇更高等級的合金，并借助完整性管理手段來對高壓空冷系統進行管理，以此來預防該系統提前裂化或是出現突然破裂泄露或是裝置非計劃停車故障，確保該系統的可靠穩定運行。

4 結語

綜上所述，在加氫裂化裝置長周期運行過程中，極易受到原料因素、操作條件、設備運行狀況等影響，若這些因素未采用有效措施進行控制，那么將會嚴重影響到該裝置的長周期運行，從而影響到企業的經濟效益。基于此，企業必須充分了解上述影響因素，通過嚴格控制反應器進料性質，提高催化劑裝填治療，嚴格控制加氫裂化裝置設備的操作，并強化該設備的日常管理，從而有效確保加氫裂化裝置的安全、穩定、長周期、高效運行。

參考文獻：

[1]白博進，王彩琴.影響催化裂化新裝置長周期運行因素[J].化工管理，2015（14）：108.

[2]孫慶.催化裂化裝置油漿系統長周期運行影響因素及對策[J].化學工業，2012，30（10）：53-54.

[3]張東，羅健，迮興波，張光煒.影響催化裂化裝置長周期運行的因素及解決方案[J].河北化工，2012，35（09）：56-57+59.