連續重整預加氫系統壓降高的原因分析及處理措施

曲大亮

（中國石油哈爾濱石化公司，黑龍江哈爾濱150056）

60×104t/a連續重整裝置是某公司“十一五”期間重點建設項目，2009年8月7日中交，2009年11月15日1次開車成功，2014年裝置加工規模由60×104t/a擴大到80×104t/a。

重整反應采用UOP的超低壓重整工藝，重整反應催化劑采用PS-Ⅵ催化劑，催化劑連續再生部分采用UOP開發Cyclemax催化劑連續再生專利技術。裝置運行時間8 400 h/a，裝置運轉周期為3 a。

1 預加氫系統壓降升高的過程及處理

1.1 預加氫系統工藝流程

直餾石腦油進入預加氫進料緩沖罐，由預加氫進料泵升壓后與從預加氫循環氫壓縮機來的氫氣混合，經預加氫進料換熱器與預加氫產物換熱，再經預加氫進料加熱爐加熱后依次進入脫砷反應器、預加氫反應器和脫氯反應器。

工藝流程見圖1。

圖1預加氫系統工藝流程

1.2 預加氫系統壓降升高的過程

2016年9月20日裝置檢修后開工，預加氫系統壓降為0.45 MPa，至2017年7月，預加氫系統壓降較穩定。自2017年7月至2018年7月，預加氫系統壓降由0.5 MPa升高至0.89 MPa，升高速度較快，經檢查發現預加氫系統壓降主要集中在脫砷反應器，所以公司決定更換脫砷催化劑，預加氫催化劑撇頭處理。預加氫系統壓降變化情況見圖2。

圖2預加氫系統壓降變化情況

1.3 壓降增大的危害

預加氫系統壓降升高，造成循環氫量減少，壓縮機出口溫度升高，易造成設備損壞。為了維持一定的氫油比，適當降低進料量，進料空速降低，造成物料在反應器及加熱爐內的停留時間延長，增加了焦炭生成量。同時反應器內物流分配變得不均勻，出現邊壁氣流等，使催化劑利用率下降，需要提高反應溫度，這樣催化劑積炭進一步增加，造成能耗增加，也會加劇預加氫系統壓降升高［1］。

1.4 處理過程

打開反應器頂部大蓋后發現，脫砷反應器頂部積垢籃中存在白色片狀物質及黑色粉末。預加氫反應器頂層的瓷球被1層黑色片狀物及粉末覆蓋，白色瓷球清洗可見。卸出大約2 t預加氫催化劑進行篩分，發現催化劑粉末含量不高，結垢物只集中在反應器上部催化劑表層，并沒有進入到內部。初步分析白色片狀物質及黑色粉末造成反應器壓降升高。垢樣送至石科院，進行半定量分析，分析結果見表1、2。

對垢樣分析主要組分為Fe、S、C及O，主要為硫化亞鐵及氧化鐵。硫是預加氫原料中帶來的，現場采樣的硫化亞鐵在空氣中被氧化為氧化鐵。

2 預加氫系統壓降升高的原因

2.1 酸性腐蝕

該公司加工的原料油以大慶原油和俄油為主，俄油中硫含量和氯含量較高。隨著俄油摻煉量提高，預加氫進料中硫含量超過200μg/g，氯含量超過5μg/g，經過預加氫反應后生成H2S、HCL，溶解在原料中含有的水中，形成酸性溶液，對原料罐及管線等碳鋼材質的設備設施有較強的腐蝕性，產生的硫化亞鐵及氯化亞鐵等雜質進入到反應器頂部，硫化亞鐵具有很強的脫氫活性，發生脫氫縮合反應極易形成焦炭［2］，是造成此次預加氫系統壓降升高的主要原因。

表1脫砷反應器頂部垢樣分析（分析方法：RIPP）

表2預加氫反應器入口垢樣分析

2.2 爐管結焦

預加氫加工負荷為70%，加工負荷偏低，實際空速低于設計空速，加熱爐爐膛溫度較高，原料油容易發生加氫裂解反應，致使爐管內有焦炭生成，當系統壓力或加工負荷波動時，將焦炭帶入反應器頂部，可能造成預加氫系統壓降升高［3］。

2.3 催化劑結焦積炭

預加氫原料中烯烴含量無較大變化，外購石腦油在汽車運輸過程中混入溶解氧，與石腦油中微量的不飽和烯烴在反應器高溫處發生聚合反應，附著在催化劑表面造成催化劑結焦積炭，可能造成預加氫系統壓降升高。

2.4 生產波動

催化劑具有一定強度，在正常生產條件下，不會造成催化劑破碎。但當預加氫壓縮機啟停切換、原料帶水嚴重、開停工升降溫速度過快時會造成催化劑破碎，催化劑粉末堵塞床層，可能造成預加氫系統壓降升高。

3 處理措施

2018年8月21日，公司外購精制石腦油維持重整反應系統正常運行，預加氫系統停工更換脫砷劑，脫砷劑頂部增加蜂窩式保護劑［4］，預加氫催化劑撇頭，補充0.42 t預加氫新劑，對預加氫進料加熱爐爐管進行爆破吹掃［5］，現場預留增加原料過濾器流程，脫砷反應器及預加氫反應器頂部增加蜂窩式保護劑。8月23日16時引直餾石腦油進裝置，預加氫系統升溫、閉路循環調整精制油產品質量，24日早6時，精制油產品質量合格，精制油進重整反應，處理后結果見表3。

處理后預加氫系統壓降為0.47 MPa，恢復至裝置開工初期情況。脫砷催化劑由三葉草型改為球形，裝填數量減少，脫砷反應器壓降較原設計小。

4 裝置長周期運行預防措施

為保證裝置長周期平穩運行，建議采取以下措施：

（1）增加預加氫原料過濾器，去除原料中存在的機械雜質及沉渣；

（2）停工檢修時，對加熱爐爐管進行爆破吹掃，用熱水沖洗預加氫進料換熱器；

（3）在脫砷反應器和預加氫反應器頂部增加蜂窩式或鳥巢式保護劑，增加容垢能力；

（4）加強原料管理，定期分析原料組成及雜質，確保進料中烯烴、硫、氯等雜質含量合格；

（5）降低2次加工油摻煉量，加強外購石腦油質量管理，建議公司常備精制油儲罐，罐區原料罐增加氮封設施；

（6）保證裝置運行穩定，避免系統壓力、進料量、循環氫流量大幅波動；

（7）預加氫原料緩沖罐填涂防腐涂層，避免酸性介質的腐蝕；

（8）隨著連續重整裝置加工負荷提高，必須外購石腦油，因此建議增加脫氧塔，除去外購石腦油中混入的溶解氧；

（9）優化工藝流程，增配精制油至重整進料閥組流程或重石腦油至重整進料閥組流程。

5 結束語

（1）原料中硫、氯等雜質對原料罐及管線等設備設施有較強的腐蝕性，產生的硫化鐵及氯化鐵等雜質進入到反應器中是造成預加氫系統壓降升高的主要原因。

（2）通過預加氫系統停工更換脫砷劑、預加氫催化劑撇頭等措施，可降低預加氫系統壓降。

（3）為保證裝置長周期平穩運行，從工藝流程優化、原料雜質管理、日常生產管理等方面提出優化措施。