Shell內構件在加氫裂化反應器上的應用

朱振宇 李長東 張運虎（遼陽石化分公司）

遼陽石化分公司煉油廠加氫裂化裝置是第二套國產化裝置，原設計為100×104t/a、串聯式中間餾分油循環流程，裝置經過多次改造，目前改為130×104t/a串聯式一次通過流程。裝置原料油主要是俄羅斯原油直餾蠟油，可以摻煉部分焦化蠟油抽余油和催化柴油[1-5]，主要生產輕、重石腦油、航煤、柴油、尾油等產品。2005年6月，在其精制反應器R-1101A 頂部安裝了Shell 過濾器及高效分配盤。目前，裝置已經使用Shell 內構件4 個運行周期，共計15年。通過對這4個周期反應器運行情況的比較，得出在高壓加氫裂化裝置上應用Shell 內構件可獲得較大的經濟效益。

1 Shell內構件介紹

1.1 內置過濾器的原理和特點

在加氫裂化反應器入口頂部安裝內置過濾器，通過捕集污染物和沉積物，可有效增強過濾能力，對精制反應器上床層壓差的上升起到緩解作用；同時，在入口頂部最小化頂層級配的高度增設過濾盤，提高了反應器空間利用率，有效增加了催化劑的裝填容量[6]，使催化劑更好發揮作用，減少停車頻次。過濾盤設計安裝在盤板上，這樣可以打開通道進入容器。使用鎖扣結構連接各個過濾盤板。在過濾器塔盤上安裝約600 mm 高同心雙環形、楔形金屬絲網籃筐30 個，以每個籃筐環形容器內裝填的載體或催化劑能過濾掉液體中的微粒為原則，在籃筐環形容器內裝填加氫精制催化劑主劑DN-3551，催化劑為55.26 kg/個。過濾籃筐可以拆除，并配有凸起的蓋子以允許氣體通過。液體滯留在過濾盤內，使進入反應器的顆粒沉淀下來。過濾盤就這樣將原料中的顆粒清除掉而不產生附加壓降[7]。其儲存污垢顆粒的能力相當于1～2 m 深的頂部床層保護劑。該過濾盤在設計上盡量利用反應器封頭來收集原料油中污垢顆粒。由于反應器封頭內不能裝填催化劑，所以，殼牌過濾盤在盡量減少催化劑污損的同時，又最大地利用了反應器可裝填催化劑的數量。過濾器、過濾器塔盤如圖1、圖2所示。

圖1 過濾器

圖2 過濾器塔盤

1.2 高效分配盤的原理和特點

1）原理。物流和原料以噴射方式代替滴流，能夠使液體霧化，使氣液物流重新均勻分布，將催化劑表面完全潤濕，實現催化劑接近100%的利用率，并節省催化劑床層上部的分配填料和惰性材料[8]。通過改善熱分布、降低平均床層溫度、降低反應器入口溫度，可有效降低床層的徑向溫差，防止熱點的形成[9]，延長運行周期，提高運行效益，同時使催化劑的裝填容量最大化。高效分配盤如圖3所示。

圖3 高效分配盤

2）特點。使用鍵鞘連接（圖4），不用螺栓螺母，無需動火焊接，簡便安裝和維護，縮短檢修和安裝時間。

圖4 高效分配盤使用鍵鞘連接

2 Shell內構件應用

2.1 內置過濾器

加氫裂化原料對催化劑結焦有很大影響，進而增加反應器壓降。加氫裂化裝置加工原料的基本性質見表1。

表1 加氫裂化裝置加工原料的基本性質

從表1 可以看出，俄羅斯直餾蠟油顏色較淺，硫含量較高，殘炭含量相對較低。由此說明，俄羅斯直餾蠟油含有的重雜質量較少，凝點較低，蠟含量較低，其原料質量相對較好，對精制反應器第一床層的物質結焦起到緩解作用[10]。2016 年9 月—2019 年5 月的加氫精制反應器上床層壓差趨勢見圖5。

圖5 2016年9月—2019年5月的加氫精制反應器上床層壓差趨勢

由圖5 可知，精制反應器上床層壓差變化很小，說明內置過濾器起了很大作用。通過主催化劑DN-3551 的過濾，使原料中的微粒沉積在過濾盤上，而不產生附加壓降，在過濾盤上沉積了15 cm厚的固體細小顆粒；同時，進入到反應器R-1101A上床層的微粒沉積減少。內置過濾器與原料油自動反沖洗過濾器配合使用，對減緩精制反應器R-1101A上床層壓差效果特別明顯。

2.2 高效分配盤

第4周期精制反應器R-1101A入口床層徑向溫差如圖6所示。由圖6 可知，床層徑向溫差始終保持低于3～5 ℃。由此表明，在整個生產周期，精制反應器R-1101A入口物流分配情況良好，沒有出現局部過熱現象，從而能保證裝置長周期運行。

圖6 精制反應器徑向溫差

3 經濟效益

使用內置過濾器可降低反應器壓差，減少裝置停工次數，累計節約費用160萬元；使用高效分配盤可降低催化劑局部過熱現象，提高催化劑再生利用率，減少損耗，累計節約費用100萬元。通過采取上述兩項技改措施，可實現降本增效的目標。

4 結論

1）在加工俄羅斯直餾蠟油的煉油裝置上，針對原料油中膠質、瀝青質及不穩定的物質較少的條件下，應用內置過濾器對一些固體雜質過濾效果明顯，并對減小加氫精制反應器上床層壓差、保證裝置長周期運行起著很大的作用[11]。

2）高效分配盤能改善氣液和溫度分布，使反應器內介質以等流率均勻向下移動，防止溝流、催化劑結焦現象出現，保證精制反應器R-1101A入口床層的徑向溫差在整個運行周期內始終在3～5 ℃，消除了局部過熱現象，保證裝置的長期平穩運行，提高了催化劑的再生利用率。

3）在加氫裂化反應器上使用Shell 內構件，經濟效益可觀，值得在同類企業的設備技改中推廣。