120万吨/年连续重整装置预加氢反应器压降高原因分析及预防解决措施

120万吨/年连续重整装置预加氢反应器压降高原因分析及预防解决措施

王琴刘永毅党雷涛

关键词：预加氢；反应器；压降；除氧塔；过滤器；撇头

前言:120万吨/年连续重整装置主要分为原料预加氢、重整反应分馏、苯抽提、催化剂再生四个单元。以常压蒸馏装置提供的低辛烷值直馏石脑油和柴油加氢精制装置提供的少量石脑油为原料，经过重整反应，生产清洁高辛烷值汽油调和组分，同时生产少量的苯产品，并副产氢气及液化气；副产的氢气作为柴油加氢、聚丙烯等装置的氢源。

一、预加氢系统简介

重整原料油预加氢是催化重整装置的重要组成部分，主要包括：原料除氧；原料加氢预精制过程；原料预脱氯过程；原料蒸发脱水、预分馏过程。其中原料预加氢精制是一个催化加氢过程，即石脑油与氢气在一定条件下在预加氢反应器R-101内通过预加氢催化剂加氢，将其所含的硫、氮、氯及氧等，加氢转化为H2S、NH3、HCl和H2O，从石脑油中脱除；使烯烃加氢饱和；将金属有机物分解后吸附在催化剂的表面脱除。生成的氯化氢（HCl）在脱氯反应器R-102中与高温脱氯剂发生化学吸附反应将氯化氢脱除掉，彻底消除HCl对整个工艺流程设备的腐蚀隐患，原料油经预加氢精制后，再通过分馏后为重整提供合格的精制油原料，预加氢部分工艺流程图见图1。

二、预加氢系统存在的问题及影响

延安石油化工厂120万吨/年连续重整装置于2009年8月建成并投产，自首次开工进油以来，一直存在预加氢反应器R-101压降上涨较快的突出问题，因反应器压降高，预加氢被迫多次停工处理，严重制约装置的长周期运行。

预加氢反应器压降高，导致预加氢反应系统压降高，严重影响预加氢循环氢压缩机的安全运转，装置必须降量低负荷生产，同时预加氢反应器高压降会造成油气在预加氢反应器内发生偏流现象，导致预加氢反应脱除杂质不彻底，使精制油硫含量不满足工艺指标要求（硫含量控制在0.2-0.5ppm之间），会造成重整催化剂的暂时性中毒，长时间给重整高硫供料会引起重整系统腐蚀，进而引发重整反应系统压降升高，管线、设备堵塞等情况，严重影响装置的正常运行。

三、预加氢反应器压降高形成的原因

延化120万吨/年连续重整原料来源有3/4的管输油，近1/4的公路运输油和本单位140万吨/年柴油加氢装置所产的少量粗汽油。管输油石脑油罐没有氮气保护，油中氧含量为7.2ppm，公路运输石脑油在装卸车过程中与空气接触使原料油中进入游离氧，油中氧含量为15ppm，柴油加氢来的粗汽油的溴价近10gBr/100g油品。

3.1原料油中的芳香硫醇与其溶解氧生成磺酸，磺酸可与吡咯发生缩合反应而产生沉渣；原料中的烯烃和二烯烃遇到原料中的溶解氧后，生成过氧化产物，氧化产物又可与含硫、氧、氮的活性杂原子化合物发生聚合反应生成沉渣，容易在下游设备中较高温部位聚集，如生成物/原料油换热器及反应器的顶部进一步缩合结焦，进而导致反应器和系统压降快速上升、换热效果下降等。

3.2原料中所带胶质在预加氢进料和产物换热器的大约最后一台壳程处接近汽化温度而不能汽化，形成焦粉，随着累积，进而形成焦炭，最后转入后面的加热炉和反应器致使压降上涨，压降上升速度与原料的胶质含量多少成正比关系。

3.3原油开采过程中注入添加剂，其成分复杂，尤其含氯型添加剂对系统腐蚀严重，进而导致压降的快速上升。

四、采取的预防解决措施

为了减缓或杜绝预加氢压降上涨快问题，确保重整装置安全平稳长周期运行，近年来，在多次内部研究和外出考察交流的基础上，在对预加氢反应系统工艺改造的基础上优化工艺操作，制定了预加氢反应器压降监护运行措施。

4.1.增设汽提除氧塔

2011年6月在预加氢原料进缓冲罐D-101前增设汽提除氧塔C-103，除氧塔工艺流程见图2。通过加热原料油，以降低氧在油品中的溶解度，并通过控制除氧塔回流罐D-111的压力，将溶解氧排放至放空管网，原料油中的水通过回流罐水包脱除。除氧塔投用后，除氧效果明显，对预加氢压降的快速上涨起到了一定的抑制作用，但原料油在加热除氧的过程中会生成少部分结焦物附着于换热器管束、炉管等，每次预加氢紧急停工切料再开工投料后结焦物会随原料油进入预加氢反应器，导致预加氢反应器压降呈现阶梯式上涨(每次上涨约150KPa)，未彻底解决压降高问题。

4.2增设原料油过滤器

为了滤除除氧过程中生成的少部分结焦物，2019年3月在除氧塔后，预加氢原料进缓冲罐前增加原料油过滤器并投用，直馏石脑油经除氧塔除氧后，再次通过原料油过滤器滤除杂质后再进入原料缓冲罐，进一步脱除原料油中的杂质。过滤器运行7个月后，效果显著，预加氢反应器压降基本没有上涨。

4.3预加氢反应器撇头，炉管爆破吹扫

以预加氢循环氢压缩机出口压力为基准，当预加氢压降上涨导致预加氢循环氢压缩机出口排气压力接近3.0MPa时，预加氢需停工对反应器进行撇头，将反应器顶部的催化剂及结焦物挖出后更换催化剂，同时对预加氢反应进料加热炉炉管进行爆破吹扫，将炉管内残存的结焦物彻底清除。

4.4优化停工方案，预加氢闭路循环

在装置运行过程中，若出现重整系统紧急停工无氢气供应，预加氢进料泵、循环氢压缩机、反应进料加热炉等运转正常满足闭路循环条件时，预加氢不切料改闭路循环，反应温度降至230℃维持闭路循环，待重整反应系统恢复正常后改开路，避免预加氢系统停工导致反应器压降升高。

4.5加强工艺操作及设备日常维护

加强原料油质量指标的监控，跟踪原料油化验分析数据，保证各项指标在正常范围内；避免预加氢频繁提降量,维持燃料气管网压力的稳定，保证预加氢系统压力和温度稳定；加强对机组重整循环氢压缩机和预加氢循环氢压缩机和预加氢进料泵的特护，做好设备的日常检维修，避免预加氢部分停工。

五、效果

2019年3月初，在除氧塔后增加原料油过滤器的同时对预加氢反应器进行撇头，进料加热炉炉管爆破吹扫，预加氢装置开工累计运行7个月后，预加氢反应器压降未见明显上涨，基本是随着加工量的变化而发生微弱变化，2019年预加氢反应器压降具体数值见表1。

六、结论

近年来，针对预加氢压降高的问题，先后在预加氢反应系统增设除氧塔、增加原料油过滤器等工艺改造，同时优化装置停工方案，加强日常工艺操作和原料油性质的跟踪监控以及重点设备的特护，有效减缓了预加氢反应器压降的上涨，为预加氢系统的安全、平稳、长周期运行奠定了良好基础。

参考文献

[1]催化重整工艺与工程徐承恩主编.北京:中国石化出版社，2006.

[2]延安石油化工厂120万吨/年连续重整装置操作规程，2018.