淺談柴油加氫裝置改煉焦化汽油長周期運(yùn)行優(yōu)化改造

鄒聰文

（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東 茂名 525011）

焦化汽油作為延遲焦化的主要產(chǎn)品之一，在我國的年產(chǎn)量已達(dá)到450萬噸以上。加氫精制油用途廣泛，可用于乙烯裂解原料、重整原料和合成氨原料等。但焦化汽油不飽和烴硫氮及重金屬雜質(zhì)含量均較高，且穩(wěn)定性差，難以作為下一工序的原料，須經(jīng)過加氫精制，改善其穩(wěn)定性并脫除雜質(zhì)后才能使用。中國石化茂名分公司1#加氫裝置原設(shè)計(jì)為40萬噸/年柴油加氫裝置，2003年裝置擴(kuò)能改造為60萬噸/年。2006年8月260萬噸/年柴油加氫裝置投產(chǎn)后，1#加氫裝置隨即改為處理焦化汽油。

由于該裝置一直未作適應(yīng)性改造，隨著原油日益變重、品質(zhì)變差和加工深度的不斷提高，該裝置運(yùn)行周期只有3～8個(gè)月，出現(xiàn)換熱器堵塞、催化劑床層壓力降達(dá)到極限等反應(yīng)系統(tǒng)嚴(yán)重結(jié)垢問題，嚴(yán)重制約裝置長周期運(yùn)行。

11#加氫裝置原料性質(zhì)特點(diǎn)

焦化汽油處理量：80m3/h，含有焦粉和機(jī)械雜質(zhì)，密度：721.9kg/m3（20℃）；餾程：初餾點(diǎn)：31℃、10%餾出溫度：47.5℃50%餾出溫度：129.5℃、90%餾出溫度：204℃終餾點(diǎn)：230℃。

2 反應(yīng)系統(tǒng)嚴(yán)重結(jié)垢原因分析

1#加氫裝置高壓加氫裝置處理焦化汽油存在工藝缺陷：（1）沒有針對(duì)聚合反應(yīng)的工藝預(yù)防手段。（2）操作條件有利于聚合物的生成。

焦化汽油在儲(chǔ)存過程中顏色由微黃色變成黑色，膠質(zhì)增加。在中間罐儲(chǔ)存的過程中由于儲(chǔ)罐不可能做到與空氣完全隔絕，故加氫焦化汽油原料必然與空氣接觸發(fā)生一定的反應(yīng)，使油品性質(zhì)發(fā)生變化。

焦化汽油含有焦粉，這些焦粉具有極強(qiáng)吸附性，易與聚合反應(yīng)中形成的有機(jī)大分子化合物粘結(jié)在一起，使焦垢顆粒逐漸長大，當(dāng)其長大到物流不能攜帶其繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)就從物流中析出，沉積在設(shè)備內(nèi)部。這些固體微粒主要是機(jī)械雜質(zhì)、焦粉、油泥、鐵銹等，雖然焦化裝置設(shè)有過濾器，可使大部分固體微粒(包括原料中攜帶的固體微粒、反應(yīng)產(chǎn)物與進(jìn)料換熱器換熱生成的焦粉等)除去；但更細(xì)的微粒在通過換熱器、加熱爐和催化劑床層時(shí)，會(huì)聚集成更大的粒子，小部分積聚在進(jìn)料換熱器，絕大部分最終積聚在催化劑床層上部及催化劑顆粒之間。焦化汽油的干點(diǎn)升高，原料油的較重餾分增多，所帶雜質(zhì)也增多，在生產(chǎn)過程中催化劑床層雜質(zhì)沉積速度提高，使反應(yīng)器催化劑床層的壓降上升速度加快、加氫反應(yīng)器頂部結(jié)垢。

焦化汽油含有大量的烯烴和二烯烴，其生成疊合產(chǎn)物的潛在能力大約是直餾石腦油的300倍。因焦化汽油含有極易發(fā)生氧化、聚合反應(yīng)的不飽和烴和二烯烴等物質(zhì)二烯烴常溫常壓下可發(fā)生聚合反應(yīng)，生成低聚物溶解在原料油中。此外，焦化汽油中含有硫、氮、膠質(zhì)等雜質(zhì)；在較高溫度下，這些雜質(zhì)易分解產(chǎn)生活性、引發(fā)自由基鏈反應(yīng)生成聚合物，自由基低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化，在溫度達(dá)到220℃時(shí)生成高聚物的縮合反應(yīng)較為明顯，而1#加氫裝置原料進(jìn)入高壓換熱器溫度為200℃~ 230℃，處于不飽和烴氧化縮合反應(yīng)和二烯烴縮合生成高聚物的主要溫度范圍內(nèi)有利于生成高聚物，造成高壓換熱器堵塞，裝置被迫停工處理。

3 解決措施

焦化汽油加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)垢、縮短裝置運(yùn)行周期是一個(gè)共性問題，國內(nèi)同類裝置常用處理方法包括：（1）原料的保護(hù)和過濾。（2）降低原料換熱終溫。（3）低溫預(yù)加氫處理，使二烯烴飽和。

綜合上述方法，主要從預(yù)防角度尋找解決措施，較好地解決原料油在換熱器、加氫反應(yīng)器內(nèi)單烯烴、膠質(zhì)等不飽和物聚合生焦的問題。

3.1 原料油預(yù)處理

在焦化汽油進(jìn)1#加氫裝置原料緩沖罐前增設(shè)自動(dòng)反沖洗過濾器系統(tǒng)，并將原污油罐和污油泵進(jìn)行更換。

焦化汽油進(jìn)入1#加氫裝置后，先經(jīng)自動(dòng)反沖洗過濾器過濾、再進(jìn)入原料汽油緩沖罐；從自動(dòng)反沖洗過濾器排出的污油經(jīng)進(jìn)入地下污油罐，后用污油泵送到加氫精制罐區(qū)或返回焦化裝置。地下污油罐上設(shè)置液位計(jì)，將該罐液位與污油泵啟停開關(guān)聯(lián)鎖。

自動(dòng)反沖洗過濾器具有差壓超限報(bào)警自動(dòng)反沖洗功能，該系統(tǒng)采用機(jī)械分離原理，使用進(jìn)口的金屬鍥形纏繞絲網(wǎng)濾芯將原料油中雜質(zhì)分離出來。本系統(tǒng)中有2列共8組并聯(lián)的過濾單元組成，即當(dāng)其中1列過濾器內(nèi)的1組在反沖時(shí)，另7組過濾單元在正常過濾。當(dāng)原料油流經(jīng)過濾容器，顆粒物逐漸沉積并聚集在濾芯外表面區(qū)域形成濾餅。當(dāng)壓差或時(shí)間達(dá)到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，PLC控制器將A列過濾器內(nèi)的1組切換下來，先關(guān)閉該組的原料油進(jìn)口閥，接著快速打開反沖洗閥，利用濾后油從過濾器頂部到過濾器底部，形成一個(gè)壓迫流，將濾芯表面的濾餅脫掉，卸下的濾餅全部排入器外接收罐，待該列的4組全部反沖洗一遍后，投入運(yùn)行。接著將B列過濾器切換下來進(jìn)行反沖洗，直到(A、B)2列過濾器沖洗完畢，均進(jìn)入正常運(yùn)行等待下次的啟動(dòng)信號(hào)；反洗流體排到污油接收罐，無須停車處理。

3.2 增加脫二烯烴設(shè)備

在1#加氫裝置生成油/混氫油換熱器之間(混氫原料提溫到160℃～200℃處)增設(shè)焦化汽油脫二烯烴罐。脫二烯烴罐設(shè)有跨線、罐出口管上接高壓氮管線、罐進(jìn)口管上設(shè)排火炬管線，并在脫二烯烴罐進(jìn)口管上設(shè)置差壓報(bào)警儀表，當(dāng)壓降過大時(shí)切出該罐、保持裝置正常生產(chǎn)。

3.3 加氫反應(yīng)器頂部加裝內(nèi)置過濾器

在原加氫反應(yīng)器頂部增加內(nèi)置過濾器、并對(duì)原加氫反應(yīng)器頂部泡帽分配器進(jìn)行改造。內(nèi)置過濾器的特點(diǎn)：(1)利用了原來閑置的反應(yīng)器封頭空間、擴(kuò)大儲(chǔ)存垢物的物理空間，提高反應(yīng)器的納垢能力；(2)提高反應(yīng)器空間利用率；(3)延長反應(yīng)器的運(yùn)行周期；(4)改善第一床層的流體流動(dòng)形態(tài)；(5)提高物料的分布效果。

3.4 原料換熱器清洗

有機(jī)溶劑清洗用于清洗油垢的有機(jī)溶劑種類較多，主要有混合烴類、鹵代烴類、芳香烴類等。用有機(jī)溶劑對(duì)1#加氫裝置原料換熱器進(jìn)行清洗，通過溶劑顏色對(duì)比以及對(duì)溶劑中焦油含量的分析，來實(shí)現(xiàn)對(duì)清洗過程的控制。當(dāng)加入型阻垢在加氫裂化裝置中加入阻垢劑后[3]，原料換熱器表面油垢松散，在原料外力作用下，油垢隨之排出。

結(jié)論

要保持加氫裝置長周期生產(chǎn)，須要做好原料汽油的保護(hù)工作，避免烯烴的縮合結(jié)焦，搞好原料油反沖洗過濾器操作，防止焦粉及其它機(jī)雜直接進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)；保持脫二烯烴罐平穩(wěn)運(yùn)行，力求工藝控制指標(biāo)科學(xué)、合理。這些措施對(duì)焦化汽油加氫裝置延長生產(chǎn)周期是有利的。

[1]王慶鋒等.高壓加氫裂化裝置運(yùn)行問題分析與對(duì)策 [J].蘭州：石化技術(shù)與應(yīng)用，2005.442-444.

[2]程華進(jìn).影響焦化汽油加氫裝置長周期生產(chǎn)的因素及對(duì)策[J].安徽化工，2003，第5期：5-7.

[3]鄒瀅.石油加工過程中的阻垢劑[J].煉油設(shè)計(jì)，2000，30(12):47-50.

[4]翟琦.焦化汽油加氫精制過程中存在的問題與對(duì)策[J].煉油技術(shù)與工程，2009，第10期：29-32.

[5]李大東主編.加氫催化劑、工藝和工程技術(shù)[M].北京:中國石化出版社，2003.