淺議預加氫保護劑反應器在重整預加氫裝置的應用

田耘

（福建聯合石油化工有限公司技術與規劃部,福建 泉州泉港362800）

1 裝置介紹

某煉化企業芳烴重整聯合裝置以直餾重石腦油、加氫裂化重石腦油、乙烯裂解汽油等為原料，生產對二甲苯（PX）和苯產品，并副產含氫氣體、抽余油、重芳烴、汽油調合組分、C5、燃料氣等產品，連續重整裝置處理能力為140萬t/a，芳烴裝置規模為70萬t/a對二甲苯。聯合裝置主要由直餾石腦油預加氫、連續重整、重整催化劑再生、抽提蒸餾、二甲苯分餾、甲苯歧化及烷基化轉移、苯-甲苯分餾、吸附分離、異構化等9套裝置及相應配套設施組成，美國UOP公司為裝置主專利商，預加氫裝置采用中石化科技開發公司（ST）作為分專利商。聯合裝置于2009年6月建成投用，2014年和2018年的裝置大檢修分別對部分裝置進行了技術改造和更換催化劑。

2 裝置現狀

2.1 原料性質（見表1）

表1 原料性質

2.2 裝置運行工藝條件（見表2）

表2 裝置運行工藝條件

3 改造技術路線

3.1 改造內容簡介

以直餾重石腦油、加氫裂化重石腦油、乙烯裂解汽油為原料生產對二甲苯（PX）和苯等產品的工藝路線是芳烴重整聯合裝置目前應用較普遍的生產工藝，由于這三種原料組份在實際生產中波動較大，與原設計原料工況有所偏差，造成重整預加氫裝置在運行一段時間后預加氫反應器催化劑床層壓降偏大，溫度升高，嚴重時還會造成循環氫壓縮機負荷增大，影響壓縮機組安全運行，制約裝置的處理能力，加大裝置能耗，同時每兩年對預加氫催化劑撇頭一次也造成大量人力、物力浪費，增加了生產成本。因此，增加預加氫保護劑反應器，采用較有效的保護劑將是一個較好的解決方案。

為提高預加氫反應裝置脫除硫、氮、氯及氧等雜質的效果及設備長周期運行，在加氫單元的預加氫反應器R-101前增設預加氫保護劑反應器及配套管道系統，改造在直餾石腦油加氫裝置內實施，裝置的原料產品方案、工藝流程、物料平衡、生產控制分析等均維持改造前不變。

增設的預加氫保護劑反應器內徑2.2m，切線長3m，內裝預加氫保護劑及瓷球，操作溫度320℃，入口操作壓力2.95MPa，反應器壓降14kPa，增設的保護劑反應器系統（含管線及閥門）壓降＜50 MPa，改造后的循環氫回路壓降有所增加，但仍可滿足目前循環氫壓縮機操作要求。

3.2 工藝流程

預加氫反應進料經加熱爐F101加熱后由頂部進入新增預加氫保護劑反應器1510-Rl03（N），保護劑反應器下部出口管線進原預加氫反應器R-101，新增預加氫保護劑反應器設置跨線，便于切出設備操作,其它流程維持不變，見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

3.3 工藝操作控制指標

在保證重整裝置140萬t/a處理能力且不改變原預加氫工藝操作條件的前提下，確定預加氫保護劑反應器的主要操作參數（見表3)。

表3 保護劑反應器主要操作參數

3.4 預加氫保護劑選擇

預加氫保護劑屬于一種預處理催化劑，主要是在預加氫保護劑反應器中，將來自上游工藝待加氫處理原料中的催化劑顆粒、碳顆粒、硫化物、重金屬等先進行脫除，以避免加氫精制催化劑和加氫裂化催化劑中毒，并降低催化劑床層壓力降。保護劑選用中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院開發、中國石油化工股份有限公司催化劑撫順分公司生產的FH-40A催化劑和FZC系列保護劑。FH-40A催化劑是專門針對輕質餾分油而開發的加氫精制催化劑，FH-40A催化劑使用全新改性氧化鋁為載體，與原催化劑所用載體相比，具有孔容大、比表面積高、孔徑分布集中等特點。采用該改性氧化鋁有利于提高活性金屬的分散性能，保障活性金屬的高度分散性，調節活性金屬與載體間相互作用，產生更多活性更高的邊緣活性中心，從而提高催化劑的加氫精制活性[1]。FH-40A催化劑以Mo-Ni為活性組分，催化劑的加氫活性好、尤其加氫脫氮活性高，適應煉油企業原料性質變化較大的基本情況，保證重整裝置的穩定運轉[2]。FZC-105保護劑和FZC-106保護劑具有大孔容和高孔隙率等特點，通過合理級配使用，可有效攔截機械雜質和原料中的微量金屬，保護主催化劑，延長裝置運行周期，因此，本次催化劑按“保護劑反應器與主反應器的催化劑同步裝填”方案，其保護劑理化性質見表4，催化劑理化性質見表5。

表4 保護劑理化性質

表5 催化劑理化性質

2.5 產品需要達到的指標見表6

表6 產品指標

3 保護劑反應器選型

保護劑反應器為非定型設備，設備選材原則上根據工藝要求，并結合工藝物料特性合理選用，在滿足工藝操作要求、技術先進的前提下，考慮材料的冷熱加工性能、焊接性能，同時考慮國內材料生產情況確定受壓元件材料[3]，設備規格及選材(見表7)。

表7 保護劑反應器規格及選材

4 裝填方案

本次催化劑按“保護反應器與主反應器的催化劑同步裝填”方案，保護劑裝填見表8。

表8 保護反應器主反應器的催化劑裝填數據

5 安全、節能、環保

本改造項目嚴格遵守和執行國家環境保護及勞動安全衛生等方面的標準和規范，完善“三廢”治理措施；采取各種切實可靠、行之有效的事故防范及處理措施，增設的預加氫保護劑反應器及配套管路按照規范選用了合適的保溫材料厚度，以盡量減少管線散熱造成的熱量損失，預加氫保護劑反應器換劑排放的廢保護劑和廢瓷球交給有資質的單位進行處置。

6 結論

本著降低投資的原則，項目采用適用、成熟可靠的設備，并在實施過程中利用裝置停工檢修期間就地改造，新增設備改造施工時充分考慮減少對原設施的影響，盡量縮短施工周期，與裝置停工檢修同步完成。預加氫保護劑反應器投用后，徹底改善了重整裝置預加氫反應器催化劑床層壓降偏大、溫度升高的問題，預加氫保護劑實際使用時間達到20個月更換一次，避免了裝置兩年一次的預加氫反應器臨時停工和催化劑撇頭，減少了裝置的毛利損失，節約了生產成本。整個系統、設備運行良好，確保了芳烴重整聯合裝置的“安、穩、長、滿、優”運行。

據測算，裝置每次臨時停工進行催化劑撇頭產生毛利損失720萬元，而本項目總投資僅175萬元，投資利潤率達411%。