氯對連續重整裝置的影響及解決方案

姚永先，劉春柳，王 勇

(中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東 青島 266500)

某公司連續重整裝置于2008年建成投產，規模為1.5 Mt/a,2011年裝置升級擴能改造為1.8 Mt/a,裝置由預處理、重整、催化劑再生和苯抽提4個部分及公用工程與余熱鍋爐等部分組成。該裝置以常減壓蒸餾裝置、柴油加氫裝置和加氫處理裝置提供的石腦油為原料，生產高辛烷值汽油組分、混合二甲苯和苯等芳烴產品，同時還副產氫氣、脫異戊烷油、C6抽余油、液化石油氣及燃料氣等產品。連續重整裝置中氯的來源主要有兩方面：一是原料中攜帶的氯，二是催化劑再生注入的氯[1]。氯對連續重整裝置的運行影響重大，隨著裝置的長周期運行，由氯帶來的腐蝕和結鹽問題日益增多，給裝置的安全生產帶來隱患[2]。為了確保裝置的長周期平穩運行，采取了相應的解決方案。

1 預加氫系統

1.1 氯對預加氫系統的影響

預加氫系統是催化重整裝置的重要組成部分，目的在于脫除原料中的有害雜質，滿足重整催化劑對其進料的雜質含量要求。

重整原料油中一般含有一定的氯化物，在原料預加氫精制過程中，氯化物經過加氫后變為氯化氫，在系統內形成腐蝕環境，對設備造成腐蝕，腐蝕一般發生在各分餾塔及塔頂冷凝、冷卻系統。因HCl，NH3，H2S和H2O等物質同時存在，容易在低溫部位析出銨鹽結晶，堵塞管道和設備。重整原料中的氯含量分析結果見表1。

表1 重整原料中的氯含量

預加氫系統采用某研究院研制的FH-40B催化劑，使石腦油與氫氣在一定條件下發生加氫精制反應，脫除石腦油中的硫、氮和氯等雜質。在預加氫反應過程中，石腦油中的氯和氮分別轉化為HCl和NH3，在低溫條件下結合生成氯化銨鹽，容易堵塞管道和設備，加重預加氫系統的腐蝕[3]。

1.2 解決方案

為了有效地解決銨鹽堵塞管道和設備的問題，預加氫系統采用連續注水的方法進行水洗，注水點在預加氫進料換熱器E101A—F后和預加氫反應產物空冷器A101A—D前，具體流程見圖1。

對預加氫系統進行連續水洗,其防腐蝕效果要明顯優于間斷的水沖洗,但在連續水洗過程中，過度注水也會對設備和管道產生沖刷腐蝕，因此需合理控制注水量，并定期對預加氫的酸性水進行化驗分析。在適量注水條件下的酸性水氯離子質量濃度分析結果見表2，重整進料氯含量分析結果見表3。

圖1 預加氫注水流程

表2 酸性水中的氯離子質量濃度

表3 重整進料中的氯含量

從表2和表3的分析結果來看，適量注水可以降低預加氫酸性水中的氯離子含量和重整進料中的氯含量，減緩管道和設備的腐蝕和堵塞。

2 重整系統

2.1 氯對重整系統的影響

重整反應和催化劑再生部分使用UOP技術，氯的主要來源是重整進料中攜帶的氯和調節水氯平衡時加注的氯。為滿足重整反應需要，催化劑必須同時具備酸性活性中心和金屬活性中心。重整催化劑的金屬功能和酸性功能之間的平衡是通過調節注氯量和注水量來控制的,嚴格控制注氯量，確保催化劑中的水氯平衡是十分必要的。在持續注氯和注水過程中，氯化物隨著反應產物一起進入分餾系統，部分隨著干氣進入下游裝置，導致設備結鹽、腐蝕和堵塞，部分隨著生成油進入重整系統和苯抽提系統,造成管道腐蝕、設備泄漏和機泵密封失效等問題。

2.2 解決方案

為了解決重整系統中氯腐蝕及銨鹽堵塞等問題，增設脫氯設施，脫除系統和產物中的氯，避免對下游裝置造成更嚴重的后果。

2.2.1 增設干氣脫氯罐

針對重整脫丁烷塔和脫戊烷塔干氣帶氯問題，增設了干氣脫氯罐，具體流程見圖2。

干氣脫氯前后HCl含量分析結果見表4。

表4 干氣脫氯前后HCl含量對比

通過表4分析結果可以看出，增設干氣脫氯罐后，干氣中的HCl含量顯著降低，干氣脫氯效果明顯，且脫氯后的干氣可以輸送至重整加熱爐燃料氣系統和制氫裝置作原料，干氣脫氯罐投用三年以來，未發生明顯的設備結鹽和腐蝕問題。

2.2.2 增設液相脫氯罐

針對重整生成油帶氯問題，選擇在再接觸分液罐后增設液相脫氯罐，脫除重整生成油中的氯，其容積為63.7 m3，具體流程見圖3。液相脫氯罐投用后,大大減輕了氯對后續分餾裝置中設備和管道的腐蝕，減輕了干氣脫氯罐的負荷，延長了設備運行周期。

圖2 干氣脫氯流程

圖3 液相脫氯流程

2.2.3 增設氫氣脫氯罐

針對重整氫氣帶氯問題，增上氫氣脫氯罐D-204A/B和D-205C，脫除氫氣中的氯，罐中脫氯劑的總裝填量為30.8 t，具體流程見圖4。

圖4 氫氣脫氯流程

重整氫氣脫氯罐投用后，氫氣中的氯含量明顯降低，氫氣質量明顯提高，減輕了氯對后續裝置的影響，保障了平穩生產。

3 苯抽提系統

3.1 氯對苯抽提系統的影響

苯抽提系統采用某研究院開發的SED工藝，利用溶劑對C6餾分中各組分相對揮發度影響的不同，通過精餾實現苯與非芳烴的分離[4]。

隨著苯抽提裝置的運轉,重整生成油中的氯在溶劑的強極性作用下不斷累積，加速環丁砜的劣化,加重設備腐蝕。

3.2 解決方案

采用樹脂在線脫氯技術脫除溶劑中的氯,其主要原理為：將部分溶劑送入溶劑凈化裝置，采用離子交換樹脂脫除溶劑中的氯離子，溶劑活性恢復后返回苯抽提裝置循環使用。采用稀堿溶液和除鹽水對飽和吸附后的樹脂進行再生，以便恢復其活性，樹脂活性恢復后可切換到系統繼續使用。溶劑凈化流程如圖5所示。

采用樹脂在線脫氯技術不僅可以脫除系統中的氯離子及其化合物，而且可以脫除因溶劑劣化而產生的磺酸類物質，有效保持溶劑的酸堿性和活性，充分凈化溶劑。采用樹脂在線脫氯技術后，苯抽提溶劑質量明顯改善，裝置操作平穩性顯著提高。

圖5 溶劑凈化流程

4 結論及建議

氯對連續重整裝置各系統的運行均有重大影響。為確保裝置長周期安全運行，提出以下建議：

(1)嚴格控制原料中的氯含量和重整注氯量，從源頭上對系統中的氯含量進行有效控制。

(2)做好預加氫系統注水控制，合理調節注水量，防止結鹽堵塞和減輕腐蝕。

(3)在重整系統中增設干氣、氫氣和液相脫氯罐，降低氯含量，減輕氯對后續裝置的影響。

(4)采用樹脂在線脫氯技術凈化溶劑，脫除苯抽提系統溶劑中的氯，減緩溶劑老化和酸化。