S-Zorb裝置低負荷運行分析

馬 強，趙昌明，馬 路，王 菁，白春旭

（陜西延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠聯(lián)合三車間，陜西延安 717208）

S-Zorb 裝置是汽油供應(yīng)中的重要環(huán)節(jié)。自2015年我廠一套催化停用，裝置進料量逐漸從90t/h 降至70t/h，長時間維持最低負荷運行，裝置在運行過程中出現(xiàn)了一些影響生產(chǎn)的問題，本工作對裝置低負荷運行時出現(xiàn)的問題進行分析并提出對策。

1 裝置低負荷運行時出現(xiàn)的問題

1.1 設(shè)備問題

S-Zorb 裝置進料由汽油和氫氣兩部分組成，裝置降低汽油和氫氣進料量依氫油比為參考，但是過低進料量長周期運行對設(shè)備有以下影響：

（1）裝置在低負荷運行過程中，進料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱器（E101ABC 和DEF）兩組并聯(lián)換熱器易發(fā)生偏流，若發(fā)生偏流，將會引起反應(yīng)器進料總管溫度的波動或因局部溫度過高產(chǎn)生結(jié)焦結(jié)垢，造成管殼程兩路溫度差距很大，造成換熱器換熱效率降低，管程總管溫度降低，加熱爐負荷增大，能耗增加；殼程總管溫度提高，造成后路熱高分罐D(zhuǎn)104汽油溫度升高，造成穩(wěn)定塔塔底溫度升高，會造成汽油C4組分流失，穩(wěn)定汽油蒸氣壓富裕度增大，辛烷值損失增大和汽油收率降低，S-Zorb 裝置油路系統(tǒng)處于高溫運行，易發(fā)生泄漏，對各個設(shè)備使用壽命有影響。

（2）反應(yīng)進料分4路進入加熱爐F101，低負荷運行時，存在物料在各進料管線分布不均的問題，易導致爐管物料偏流，若發(fā)生偏流，將會引起爐管局部過熱結(jié)焦或局部空管加熱使爐管破損，造成火災(zāi)爆炸事故。

1.2 辛烷值損失大

裝置低負荷運行時，反應(yīng)器溫升升高，床層溫升由正常時4℃升至10 ℃，分析原因：低負荷下運行，反應(yīng)器內(nèi)吸附劑藏量不變，裝置質(zhì)量空速變小，導致吸附劑持硫量和持碳率下降，活性逐漸增強，氫油比增大，反應(yīng)劇烈，烯烴加氫飽和反應(yīng)加劇，是反應(yīng)器床層溫升升高的主要原因。況且為了防止進料換熱器E101和加熱爐F101的偏流問題，裝置采用高氫油比的操作方式，造成反應(yīng)器溫升升高，產(chǎn)品汽油辛烷值損失增大，化驗數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 7月25日—8月6日催化汽油的化驗數(shù)據(jù)

表2 7月25日—8月6日S-Zorb穩(wěn)定汽油的化驗數(shù)據(jù)

1.3 再生器下料不暢

再生器內(nèi)部硫的燃燒主要為以下兩個反應(yīng)：

由于低負荷運行，裝置內(nèi)吸附劑持硫量和持碳率下降，閉鎖料斗循環(huán)時間降低，再生風量大，易造成吸附劑再生過程中出現(xiàn)過度燃燒；并且富氧環(huán)境將導致吸附劑硅酸鋅含量增加，使吸附劑組分反生變化，影響吸附劑的活性，還可以造成再生器接收器壓控閥PDIC2702、滑閥、滑閥前過濾器堵塞，破壞吸附劑再生轉(zhuǎn)劑循環(huán)系統(tǒng)，從而導致再生器下料不暢。另外，當吸附劑碳含量較低時，吸附劑潤滑性降低，也可以造成下料不暢。

1.4 再生取熱盤管泄漏的問題

裝置自裝置低負荷加工以來，再生取熱盤管發(fā)生2次泄漏，造成吸附劑污染，再生系統(tǒng)吸附劑下料管線堵塞，再生溫度波動較大，嚴重影響了裝置的長周期安全運行，分析原因：裝置低負荷運行，原料硫含量和進料量均比較低，吸附劑持硫和持碳率低，為控制再生溫度，再生取熱調(diào)節(jié)閥開度小（實際開度1%～3%），造成取熱盤管干燒、偏流，導致取熱盤管內(nèi)漏，取熱水漏至再生器內(nèi)造成吸附劑嚴重結(jié)塊，再生被迫停止運行，再生煙氣過濾器ME103壓差增高，損壞過濾器。

1.5 反應(yīng)器接收器（D105）收料困難

裝置低負荷運行時，反應(yīng)器接收器（D105）收料困難，分析原因：低負荷運行時，反應(yīng)器線速降低，為控制辛烷值損失，反應(yīng)器內(nèi)吸附劑藏量降低，從而會導致反應(yīng)器至反應(yīng)接收器D105的橫管不過料，致使反應(yīng)接收器D105無吸附劑，吸附劑循環(huán)中斷，無法再生，造成再生器熄火，汽油產(chǎn)品硫含量不合格。反應(yīng)器接收器（D105）必須采用反應(yīng)器底部轉(zhuǎn)劑線轉(zhuǎn)劑，長期使用底部轉(zhuǎn)劑線，會造成底部轉(zhuǎn)劑線磨損較大，管線會泄漏著火，2019年出現(xiàn)底部轉(zhuǎn)劑線第一個45°彎頭處磨損、泄漏。裝置存在較大安全隱患。

2 裝置低負荷運行應(yīng)對措施及建議

2.1 解決設(shè)備瓶頸

（1）裝置在低負荷運行情況下，進料前，投用一組換熱器，進料全部正常后，緩慢投用另一組換熱器，調(diào)整E101ABC 和DEF 管程和殼程進出口閥，讓進料換熱器E101A 和E101D 殼程出口溫度偏差不大于20℃。若E101結(jié)焦，壓差增高至130kPa，加熱爐負荷增大，反應(yīng)產(chǎn)物冷后溫度升高，空冷負荷加大，則需在線清理E101。

（2）裝置長期在低負荷運行情況下，開工前一定要對加熱爐F101四路管線分別爆破吹掃，確保爐管里面不結(jié)焦。不然開工時四路流量容易偏流，四路溫度差距大，裝置無法運行。若出現(xiàn)四路流量偏流，可以開啟兩臺循環(huán)氫壓縮機進行循環(huán)，增大循環(huán)氫流量，關(guān)小還原氫至D102、D105流量（還原氫流量不能低于900Nm3（標）/h），關(guān)閉循環(huán)氫至空冷調(diào)節(jié)閥PIC1301。

2.2 防止辛烷值損失大措施

控制反應(yīng)器溫升的根本辦法是控制反應(yīng)深度，其主要方法是調(diào)整吸附劑活性，以及吸附劑載硫?qū)Ψ磻?yīng)的影響。

（1）操作中遵循低負荷下反應(yīng)器低藏量情況下：“閉鎖料斗低料位快循環(huán)”和 “閉鎖料斗高料位慢循環(huán)”的兩種操作思路切換。通過調(diào)整閉鎖料斗運行時間和閉鎖料斗料位，控制吸附劑循環(huán)速率，確保吸附劑的持硫率7%～9%，持碳率6%～8%，持硫率和持碳率過低，烯烴飽和反應(yīng)加劇，辛烷值損失大，持硫率和持碳率過高，吸附劑選擇性變化，烯烴異構(gòu)化反應(yīng)減少，辛烷值損失大。

（2）反應(yīng)器催化劑藏量從15t 降為7.0t，減少了油氣和吸附劑的接觸時間，增大質(zhì)量空速，減少辛烷值損失，控制辛烷值損失在0.7單位以內(nèi)。

2.3 防止再生器過燒和下料不暢

（1）為了防止再生器在低負荷運行時，再生器內(nèi)氧含量充足致吸附劑過燒，富氧環(huán)境將導致吸附劑硅酸鋅含量增加，過燒后吸附劑因失去碳潤滑而下料不暢，采取以下措施：①再生風量控制最低流量（聯(lián)鎖值為100Nm3（標）/h）。②煙氣氧含量和化驗分析吸附劑硫、碳含量判斷吸附劑的燃燒程度。③調(diào)整再生器補充冷氮氣配量，控制再生溫度維持在450℃，再生器線速大于0.20m/s，來保證再生器內(nèi)吸附劑流化。

（2）控制吸附劑的持硫率7%～9%，持碳率6%～8%，可以在低負荷運行條件下保證辛烷值損失可控。根據(jù)吸附劑硅酸鋅含量調(diào)整新鮮吸附劑置換頻率，保證吸附劑活性。

（3）定期對再生器接收器D110至再生器R102壓控閥清理，壓控閥容易造成硅酸鋅堵塞壓控，造成再生器底部下料不暢。

2.4 防再生取熱盤管泄漏的措施

（1）本裝置再生系統(tǒng)使用的熱氮由電加熱器HE-103 將冷氮氣加熱后送至各使用點，現(xiàn)將進電加熱器EH-103前冷氮引至再生器取熱管，取熱后冷氮溫度提升至140～160℃再返回到電加熱器EH-103入口，達到降低電加熱器負荷的目的，并且改用氮氣進行取熱后，原取熱設(shè)備停止使用，降低了用電量和除氧水用量，即使取熱盤管泄漏也不會造成吸附劑結(jié)塊，徹底消除吸附劑結(jié)塊現(xiàn)象，確保再生系統(tǒng)正常運行，降低吸附劑損耗。

（2）氮氣取熱改造流程如圖1所示。

圖1 氮氣取熱改造流程

2.5 反應(yīng)器接收器（D105）收料困難應(yīng)對措施

（1）改用反應(yīng)器底部提升線，閉鎖料斗仍然收不到料，不斷調(diào)整提升氫和松動氫流量，情況依然沒有好轉(zhuǎn)，分析原因：反應(yīng)器底部、中部提不上劑的主要原因是提升氫量不足，吸附劑聚集在管線內(nèi)，堵塞了管線。大修時，拆掉提升氫管線的限流孔板，增大了提升氫的流量，反應(yīng)接收器D105的壓差由之前的10～14kPa 增加到55kPa，反應(yīng)器底部提不上劑的問題得以解決。

（2）提升氫氣量增大，長期使用反應(yīng)器底部提升線，管線磨損嚴重。大修對管道和彎頭升級，由設(shè)計的5.5mm 增加至11mm。為降低安全隱患，保證裝置長周期運行，裝置消缺時，將反應(yīng)器底部提升線焊接彎頭改為法蘭連接彎頭，一旦彎頭處發(fā)生磨穿泄漏可以及時切出更換。同時，定期對反應(yīng)器底部、中部吸附劑提升線各彎頭壁厚進行測量，對有安全隱患的及時更換，避免發(fā)生安全事故。

3 結(jié)論

經(jīng)過不斷探索和完善，對裝置長期低負荷運行中出現(xiàn)的問題分析并提出解決措施，總結(jié)出裝置低負荷情況下遵循反應(yīng)器低藏量情況下 “閉鎖料斗低料位快循環(huán)”和 “閉鎖料斗高料位慢循環(huán)”的兩種操作思路切換，保證裝置平穩(wěn)運行，有效降低辛烷值的損失，提高裝置生產(chǎn)效益，同時為同類裝置低負荷運行提供了經(jīng)驗參考。通過以上措施調(diào)整后，S-Zorb 裝置能夠在低負荷運行中達到以下效果：

1）控制辛烷值損失在0.7單位以內(nèi)；

2）在盡可能不進行產(chǎn)品內(nèi)部循環(huán)的情況下，消除E101，F(xiàn)101偏流現(xiàn)象；

3）有效解決了辛烷值損失大、再生器過燒導致下料不暢、再生取熱盤管泄漏、D105收料困難等問題，使裝置更平穩(wěn)的運行。