連續重整裝置進料換熱器冷側壓降升高的原因分析

齊鐵忠

（中國石油哈爾濱石化公司，黑龍江哈爾濱150056）

連續重整裝置進料換熱器冷側壓降升高的原因分析

齊鐵忠

（中國石油哈爾濱石化公司，黑龍江哈爾濱150056）

哈爾濱石化公司的連續重整裝置重整進料換熱器出現壓降升高的現象，導致循環氫流量大幅度下降，使裝置運行出現困難。文中結合裝置的介質特性分析了出現該故障的原因，采取了相應的處理措施，收到理想的效果。

連續重整；進料換熱器；壓降；結鹽；結焦

哈爾濱石化公司800 kt/a連續重整裝置于2009年11月開工投產，重整反應采用UOP開發的超低壓連續重整工藝及中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院研制、撫順石化公司催化劑廠生產的PS-Ⅵ重整催化劑。催化劑連續再生采用UOP的CYCLEMAX專利技術。裝置以常減壓直餾石腦油及加氫裂化石腦油為原料，生產高辛烷值汽油組分。預處理部分采用先加氫后分餾的技術路線，以降低輕石腦油的硫含量，正常情況下原料的預處理僅考慮處理直餾石腦油，2016年裝置檢修期間第1次更換了催化劑，截止2017年2月裝置運行平穩。

1 進料換熱器冷側壓降升高現象及處理過程

該裝置的重整進料換熱器采用焊板式換熱器。2017年2月10日該換熱器進料側（冷側）的壓降由0.04 MPa增加到0.12 MPa，導致循環氫流量大幅度下降，由正常時的40 000 m3/h下降至20 850 m3/h。由于循環氫量持續下降致使裝置運行出現困難，為保證裝置繼續運行，必需解決壓降升高的問題。

根據該壓降逐漸升高的現象，初步判斷不是機械雜質造成的突然堵塞，可能是由于冷側結焦或結鹽致使壓降逐漸升高，并且分析為氯化銨鹽的可能性最大。

由于氯化銨鹽極易溶于水，如果采用在板換冷側入口注水的措施，可有效地除去所結鹽類。但由于板換管束材質采用的是TP321型奧氏體不銹鋼，在有明水存在的條件下極易造成氯腐蝕。同時，重整催化劑對重整進料中的水含量有嚴格限制，要求≤5×10-6?；谝陨显?，不宜采用在板換冷側入口注水處理結鹽的方案［1］。

在實際生產過程中，重整進料中水含量控制＜4×10-6。而在開工初期，當循環氫中水含量為＞200×10-6時，重整催化劑處于“高濕”的環境，在該條件下，要求重整反應溫度≤480℃，對催化劑基本沒有損害。參考開工過程中應對催化劑處于“高濕”環境時對反應溫度控制的方式，可采用的處理結鹽的最簡單和最有效的方法就是將重整反應溫度降低至480℃以下，在重整進料過濾器后注入適量水，洗滌掉在換熱器冷側所結的鹽。但前提是需對板換溫度場進行核算，以保證在進料換熱器冷測沒有明水析出。

通過以上分析和論證，認為以向進料換熱器冷側控制性注水的方式來解決銨鹽是可行的辦法，實施了向重整進料中注水，去除進料換熱器冷側結鹽的措施，注水的速度控制在2 500 mL/h。注水后，進料換熱器冷側的壓降就開始快速降低，在0.5 h左右壓降就由0.15 MPa降至0.06 MPa，注水效果明顯。證明了事前推斷的是氯化銨鹽堵塞換熱器冷側是正確的。1 h后停止注水，但壓降又開始迅速升高，經過4 h左右，壓降又回到處理之前的水平。由此可見，采用間斷注水的辦法不能從根本上解決銨鹽堵塞問題。

根據氯化銨鹽的物理性質，將其加熱至350℃開始升華，氯化銨鹽的沸點為520℃。提高重整原料進入板換冷路溫度有利于抑制和減緩結鹽。據此，采取了逐漸提高原料進換熱器溫度的辦法，并通過觀察循環氫流量隨溫度變化情況來判斷提高溫度對去除換熱器冷側所結銨鹽的影響［2］。

重整進料換熱器冷側進料溫度與循環氫壓縮機出口壓力和流量的對應關系見表1。

表1 循環氫流量變化數據

從表1可以看出，隨著原料進料溫度的逐漸提升，循環氫量逐漸增加。在保持循環氫壓縮機出口壓力基本不變的前提下，將反應換熱器冷側進料溫度從131℃提升到190℃，而且循環氫流量從32 000 m3/h增加到36 000 m3/h，增加4 000 m3/h，同時壓降由最大時的0.15 MPa降至0.06 MPa。運行各物流參數見圖1。

圖1 進料換熱器冷側入口溫度提高后的運行參數

反應換熱器冷側進料溫度在190℃的運行狀態維持1周左右，考慮到反應產物冷后溫度及能耗問題，又將原料進料溫度逐漸降低至150℃，可以保持裝置的運行。

2 重整進料換熱器冷側壓降增加原因分析

根據現場出現的重整進料換熱器冷側壓降升高的問題，對可能產生的原因進行了分析和排查。

2.1 機械雜質堵塞

為防止機械雜質進入板換，設置了2臺原料過濾器，一開一備，當過濾器壓降大于0.1 MPa時進行切換。裝置自檢修開工后，僅投用1臺過濾器，且壓降一直小于0.1 MPa，沒有切換。當換熱器壓降增加后，首先對過濾器進行了檢查。經檢查確認，過濾器濾網完好無損，并且過濾器中無機械雜質。因此，可排除由于機械雜質進入換熱器而造成板換壓降增加的可能性。

2.2 原料油結焦

裝置加工的主要原料為常壓直餾石腦油及加氫裂化重石腦油［3］。2016年檢修后正值產品質量國Ⅴ升級，全廠氫平衡出現了缺口。為提高重整裝置加工量增加氫氣產量，將加氫改質石腦油及部分精制后的催化裂化中汽油作為連續重整裝置的原料。因此，不排除由于原料問題造成冷路結焦，造成板換冷路壓降增加的可能性。

2.3 介質結鹽

重整原料中含有少量的氮、氯等雜質，循環氫中也含有一定的氮及氯。因此，在正常運行過程中，重整進料換熱器的物料中含有可能結鹽的介質，一旦符合某些條件就可能結鹽。但這些特定的結鹽條件以及結鹽機理尚未完全清楚，應該進一步研究和探索［4］。

3 原料組成及雜質對結焦和結鹽的影響分析

連續重整裝置原設計以常減壓裝置初、常頂石腦油經預加氫精制后的精制石腦油、加氫裂化重石腦油為原料。為提高重整處理能力和氫氣產量，原料中摻入了部分加氫改質粗汽油和加氫后的催化裂化中汽油［5］。

摻入部分加氫改質粗汽油和加氫后的催化裂化中汽油后的重整進料組成和性質見表2。

表2 重整進料組成與性質

由表2可知，除加氫改質粗汽油芳烴含量為25.73%外，原料的芳烴含量均在15%以下，原料的干點均在175℃以下。加氫改質粗汽油恩氏蒸餾的全餾份餾出率為94%，其余均高于97.5%。

從重整進料分析數據來看，原料中氮含量在0.3×10-6、硫含量在0.3×10-6以下，原料中含有0.3×10-6的氮，在某種特定條件下可與循環氫中的氯生成氯化銨，并在適宜的條件下結鹽。

為了保護重整催化劑，生產過程采用了盡可能降低原料中硫含量的操作方式，使原料中硫含量較低。由于氮、硫的含量低于0.3×10-6時，企業現有條件無法檢測出，所以該裝置原料中實際的硫含量可能遠遠低于0.3×10-6。而硫化物可鈍化金屬表面，對抑制金屬表面的結焦有作用。

4 結論

（1）通過上述分析，可確定重整進料換熱器冷側壓降升高的原因是由先結焦后結鹽造成的。

（2）重整原料中含有多環芳烴乃至萘系物造成進料換熱器冷側結焦是壓降升高的原因，原料干點過高會加重結焦傾向，只要嚴格按指標控制，直餾及加氫石腦油，在操作條件下不會結焦。

（3）重整原料中硫含量偏低，設備表面沒有被硫鈍化，加劇了設備表面的結焦。

［1］文章，陳保華，李國沖，等.連續重整裝置進料換熱器壓降高的原因分析及對策［J］.化工技術與開發，2017，46（5）：60-62.

［2］張琰彬，郝鵬飛.連續重整裝置運行問題分析及對策［J］.石化技術與應用，2010，28（1）：46-49.

［3］楊江聆，楊洋.連續重整裝置運行問題及對策分析［J］.化工管理，2017（10）：179.

［4］付自岳.汽油加氫反應器床層壓降升高的原因及對策［J］.河南化工，2008，25（5）：34-36.

［5］趙樂平，錢進，關明華，等.催化裂化汽油加氫脫硫裝置反應器壓降升高原因分析和應對措施［J］.石油煉制與化工，2012，43（10）：60-63.

Cause analysis of cold side pressure drop rising of reformer feed heat exchanger in continuous catalytic reforming unit

Qi Tiezhong
（PetroChina Harbin Petrochemical Company,Harbin 150056,China）

The pressure drop rising phenomenon occurred in the reformer feed heat exchanger of the continuous reforming unit,which caused the recycle hydrogen flow remarkably decreased and made the unit operation difficult.Combined with the characteristics of the medium of the unit,this paper analyzed the causes for the occurrence of this fault,adopted corresponding treatment measures,obtained ideal effect.

continuous reforming;feed heat exchanger;pressure drop;salt deposition;coking

F276.44

B

1671-4962（2017）06-0040-03

2017-10-08

齊鐵忠，男，教授級高級工程師，1986年畢業于華東理工大學石油煉制專業，現為中國石油哈爾濱石化公司副總工程師。