S-Zorb裝置低負荷運行分析

馬 強，趙昌明，馬 路，王 菁，白春旭

（陜西延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠聯合三車間，陜西延安 717208）

S-Zorb 裝置是汽油供應中的重要環節。自2015年我廠一套催化停用，裝置進料量逐漸從90t/h 降至70t/h，長時間維持最低負荷運行，裝置在運行過程中出現了一些影響生產的問題，本工作對裝置低負荷運行時出現的問題進行分析并提出對策。

1 裝置低負荷運行時出現的問題

1.1 設備問題

S-Zorb 裝置進料由汽油和氫氣兩部分組成，裝置降低汽油和氫氣進料量依氫油比為參考，但是過低進料量長周期運行對設備有以下影響：

（1）裝置在低負荷運行過程中，進料與反應產物換熱器（E101ABC 和DEF）兩組并聯換熱器易發生偏流，若發生偏流，將會引起反應器進料總管溫度的波動或因局部溫度過高產生結焦結垢，造成管殼程兩路溫度差距很大，造成換熱器換熱效率降低，管程總管溫度降低，加熱爐負荷增大，能耗增加；殼程總管溫度提高，造成后路熱高分罐D104汽油溫度升高，造成穩定塔塔底溫度升高，會造成汽油C4組分流失，穩定汽油蒸氣壓富裕度增大，辛烷值損失增大和汽油收率降低，S-Zorb 裝置油路系統處于高溫運行，易發生泄漏，對各個設備使用壽命有影響。

（2）反應進料分4路進入加熱爐F101，低負荷運行時，存在物料在各進料管線分布不均的問題，易導致爐管物料偏流，若發生偏流，將會引起爐管局部過熱結焦或局部空管加熱使爐管破損，造成火災爆炸事故。

1.2 辛烷值損失大

裝置低負荷運行時，反應器溫升升高，床層溫升由正常時4℃升至10 ℃，分析原因：低負荷下運行，反應器內吸附劑藏量不變，裝置質量空速變小，導致吸附劑持硫量和持碳率下降，活性逐漸增強，氫油比增大，反應劇烈，烯烴加氫飽和反應加劇，是反應器床層溫升升高的主要原因。況且為了防止進料換熱器E101和加熱爐F101的偏流問題，裝置采用高氫油比的操作方式，造成反應器溫升升高，產品汽油辛烷值損失增大，化驗數據如表1、表2所示。

表1 7月25日—8月6日催化汽油的化驗數據

表2 7月25日—8月6日S-Zorb穩定汽油的化驗數據

1.3 再生器下料不暢

再生器內部硫的燃燒主要為以下兩個反應：

由于低負荷運行，裝置內吸附劑持硫量和持碳率下降，閉鎖料斗循環時間降低，再生風量大，易造成吸附劑再生過程中出現過度燃燒；并且富氧環境將導致吸附劑硅酸鋅含量增加，使吸附劑組分反生變化，影響吸附劑的活性，還可以造成再生器接收器壓控閥PDIC2702、滑閥、滑閥前過濾器堵塞，破壞吸附劑再生轉劑循環系統，從而導致再生器下料不暢。另外，當吸附劑碳含量較低時，吸附劑潤滑性降低，也可以造成下料不暢。

1.4 再生取熱盤管泄漏的問題

裝置自裝置低負荷加工以來，再生取熱盤管發生2次泄漏，造成吸附劑污染，再生系統吸附劑下料管線堵塞，再生溫度波動較大，嚴重影響了裝置的長周期安全運行，分析原因：裝置低負荷運行，原料硫含量和進料量均比較低，吸附劑持硫和持碳率低，為控制再生溫度，再生取熱調節閥開度小（實際開度1%～3%），造成取熱盤管干燒、偏流，導致取熱盤管內漏，取熱水漏至再生器內造成吸附劑嚴重結塊，再生被迫停止運行，再生煙氣過濾器ME103壓差增高，損壞過濾器。

1.5 反應器接收器（D105）收料困難

裝置低負荷運行時，反應器接收器（D105）收料困難，分析原因：低負荷運行時，反應器線速降低，為控制辛烷值損失，反應器內吸附劑藏量降低，從而會導致反應器至反應接收器D105的橫管不過料，致使反應接收器D105無吸附劑，吸附劑循環中斷，無法再生，造成再生器熄火，汽油產品硫含量不合格。反應器接收器（D105）必須采用反應器底部轉劑線轉劑，長期使用底部轉劑線，會造成底部轉劑線磨損較大，管線會泄漏著火，2019年出現底部轉劑線第一個45°彎頭處磨損、泄漏。裝置存在較大安全隱患。

2 裝置低負荷運行應對措施及建議

2.1 解決設備瓶頸

（1）裝置在低負荷運行情況下，進料前，投用一組換熱器，進料全部正常后，緩慢投用另一組換熱器，調整E101ABC 和DEF 管程和殼程進出口閥，讓進料換熱器E101A 和E101D 殼程出口溫度偏差不大于20℃。若E101結焦，壓差增高至130kPa，加熱爐負荷增大，反應產物冷后溫度升高，空冷負荷加大，則需在線清理E101。

（2）裝置長期在低負荷運行情況下，開工前一定要對加熱爐F101四路管線分別爆破吹掃，確保爐管里面不結焦。不然開工時四路流量容易偏流，四路溫度差距大，裝置無法運行。若出現四路流量偏流，可以開啟兩臺循環氫壓縮機進行循環，增大循環氫流量，關小還原氫至D102、D105流量（還原氫流量不能低于900Nm3（標）/h），關閉循環氫至空冷調節閥PIC1301。

2.2 防止辛烷值損失大措施

控制反應器溫升的根本辦法是控制反應深度，其主要方法是調整吸附劑活性，以及吸附劑載硫對反應的影響。

（1）操作中遵循低負荷下反應器低藏量情況下：“閉鎖料斗低料位快循環”和 “閉鎖料斗高料位慢循環”的兩種操作思路切換。通過調整閉鎖料斗運行時間和閉鎖料斗料位，控制吸附劑循環速率，確保吸附劑的持硫率7%～9%，持碳率6%～8%，持硫率和持碳率過低，烯烴飽和反應加劇，辛烷值損失大，持硫率和持碳率過高，吸附劑選擇性變化，烯烴異構化反應減少，辛烷值損失大。

（2）反應器催化劑藏量從15t 降為7.0t，減少了油氣和吸附劑的接觸時間，增大質量空速，減少辛烷值損失，控制辛烷值損失在0.7單位以內。

2.3 防止再生器過燒和下料不暢

（1）為了防止再生器在低負荷運行時，再生器內氧含量充足致吸附劑過燒，富氧環境將導致吸附劑硅酸鋅含量增加，過燒后吸附劑因失去碳潤滑而下料不暢，采取以下措施：①再生風量控制最低流量（聯鎖值為100Nm3（標）/h）。②煙氣氧含量和化驗分析吸附劑硫、碳含量判斷吸附劑的燃燒程度。③調整再生器補充冷氮氣配量，控制再生溫度維持在450℃，再生器線速大于0.20m/s，來保證再生器內吸附劑流化。

（2）控制吸附劑的持硫率7%～9%，持碳率6%～8%，可以在低負荷運行條件下保證辛烷值損失可控。根據吸附劑硅酸鋅含量調整新鮮吸附劑置換頻率，保證吸附劑活性。

（3）定期對再生器接收器D110至再生器R102壓控閥清理，壓控閥容易造成硅酸鋅堵塞壓控，造成再生器底部下料不暢。

2.4 防再生取熱盤管泄漏的措施

（1）本裝置再生系統使用的熱氮由電加熱器HE-103 將冷氮氣加熱后送至各使用點，現將進電加熱器EH-103前冷氮引至再生器取熱管，取熱后冷氮溫度提升至140～160℃再返回到電加熱器EH-103入口，達到降低電加熱器負荷的目的，并且改用氮氣進行取熱后，原取熱設備停止使用，降低了用電量和除氧水用量，即使取熱盤管泄漏也不會造成吸附劑結塊，徹底消除吸附劑結塊現象，確保再生系統正常運行，降低吸附劑損耗。

（2）氮氣取熱改造流程如圖1所示。

圖1 氮氣取熱改造流程

2.5 反應器接收器（D105）收料困難應對措施

（1）改用反應器底部提升線，閉鎖料斗仍然收不到料，不斷調整提升氫和松動氫流量，情況依然沒有好轉，分析原因：反應器底部、中部提不上劑的主要原因是提升氫量不足，吸附劑聚集在管線內，堵塞了管線。大修時，拆掉提升氫管線的限流孔板，增大了提升氫的流量，反應接收器D105的壓差由之前的10～14kPa 增加到55kPa，反應器底部提不上劑的問題得以解決。

（2）提升氫氣量增大，長期使用反應器底部提升線，管線磨損嚴重。大修對管道和彎頭升級，由設計的5.5mm 增加至11mm。為降低安全隱患，保證裝置長周期運行，裝置消缺時，將反應器底部提升線焊接彎頭改為法蘭連接彎頭，一旦彎頭處發生磨穿泄漏可以及時切出更換。同時，定期對反應器底部、中部吸附劑提升線各彎頭壁厚進行測量，對有安全隱患的及時更換，避免發生安全事故。

3 結論

經過不斷探索和完善，對裝置長期低負荷運行中出現的問題分析并提出解決措施，總結出裝置低負荷情況下遵循反應器低藏量情況下 “閉鎖料斗低料位快循環”和 “閉鎖料斗高料位慢循環”的兩種操作思路切換，保證裝置平穩運行，有效降低辛烷值的損失，提高裝置生產效益，同時為同類裝置低負荷運行提供了經驗參考。通過以上措施調整后，S-Zorb 裝置能夠在低負荷運行中達到以下效果：

1）控制辛烷值損失在0.7單位以內；

2）在盡可能不進行產品內部循環的情況下，消除E101，F101偏流現象；

3）有效解決了辛烷值損失大、再生器過燒導致下料不暢、再生取熱盤管泄漏、D105收料困難等問題，使裝置更平穩的運行。