尾油循环对加氢裂化装置反应转化率的影响

尾油循环对加氢裂化装置反应转化率的影响

刘添智

(中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部    天津市  300270 )

摘要：2#加氢裂化装置由于壳层为原料油、管程为反应生成油的螺纹锁紧环式高压换热器发生内漏，导致尾油产品S含量超工艺指标，为延长装置生产周期，杜绝非计划停工，基于装置现有流程及催化剂的条件下，通过提高反应转换率、调整分馏系统等措施，以蜡油为原料在保证总处理量不变的条件下，采用尾油部分循环及尾油全循环工艺，实现尾油产品质量合格，维持装置正常运转。本文从实际生产数据入手，通过分析影响加氢裂化反应器进出口温度以及产品质量各种因素，讨论改变尾油循环量对加氢裂化装置反应转化率及产品质量的影响，并运用于生产实践。

关键词：加氢裂化；尾油循环；转化率；换热器内漏

中石化天津石化分公司2#加氢裂化装置，规模为1.8Mt/a，中石化北京设计院设计，年开工时为8400小时。该装置主要产品有尾油、柴油、航空煤油、重石脑油、轻石脑油、液化气。由于高压换热器的内漏,使部分原料油从壳层漏入管程的反应油中,该部分原料油未经过两台反应器，直接进入该装置的轻重组分反应分离系统，最终导致主分馏系统尾油产品S含量超出生产工艺指标。在不改变现有装置工艺流程及催化剂的条件下，以减压蜡油为原料在保证总处理量不变的情况下，采用尾油部分循环及尾油全循环工艺，实现尾油产品质量合格，维持装置正常运转。

1原料油对反应系统的影响

1.1原料油的质量指标

1.2原料油控制指标对反应转化率的影响

密度：原料油密度越大，加氢裂化反应越难进行，当原料油密度增高时，需要适当提高反应温度，保证转化率不变。

族组成：在加氢裂解反应中，直链烃较易裂解，而环烷烃较难裂解，因此原料油中环烷烃增多时，需要适当提高反应温度，保证转化率不变。

干点：原料油的干点越高，原料杂质越多，需要适当提高反应温度，保证转化率不变。

残碳：当原料中残碳含量发生波动上升时，杂质将会覆盖在催化剂表面，会降低催化剂的选择性及活性，需要适当提升反应加热炉的出口温度，保证反应转化率使产品质量合格。

1.3原料变化时反应器床层温度的影响

原料油中S含量升高时，反应器的每个床层温度会有所上升；原料油中N含量升高时，反应器的每个床层温度也会有所上升；当装置进PSA高纯度的新鲜氢气时，反应器的床层温度会有上升的现象；新鲜进料不饱和烃增大时，反应器的每个床层温度也会有所上涨；原料油密度变轻时，床层温度上升。

2工艺调整改方案

2.1反应系统流程图

2.2尾油循环对反应系统的影响

尾油改循环阶段：尾油全部改长循环至原料罐D101。操作稳定2.5小时候基本平稳后，将处理量由164t/h提至214t/h。

尾油部分循环阶段：尾油50%循环至原料罐后，对反应系统操作的影响：精制反应器R101出口温度由392℃逐渐降低至382℃，温升由51℃降低至45℃，床层平均温度由357℃降低至354℃，期间维持R101入口温度332℃左右。

尾油部分循环精制反应器温度持续降低阶段：裂化反应器R102床层温度开始逐步降低，R102床层温度由386℃降低至379℃，并持续降低，最低降低至363℃；精制反应器R101床层温度由356℃最低降至337℃，进而引起R102床层温度有所下降。R102床层温度大幅下降后转化率过低，尾油产量大幅增加，由尾油外送量30t/h恒定不变，因此尾油循环至原料油的流量增加，尾油循环量增加后进一步导致R101、R102床层温度呈下降趋势，如此恶性循环导致装置反应转化率大幅降低，装置新氢消耗大幅降低。

尾油全循环阶段：尾油100%循环至原料罐后，对反应系统操作的影响：精制反应器R101出口温度由382℃逐渐降低至375℃，温升由45℃降低至40℃，床层平均温度由354℃降低至351.5℃，期间维持R101入口温度332℃左右。

2.3尾油循环实际措施

尾油部分循环阶段措施：提高加热炉负荷稳定R101入口温度，反应加热炉F101燃料气消耗由1060Nm3/h提高至1200Nm3/h。调整过程加氢裂化反应器R102出口温度由385℃降至383℃，R102温升由38℃降至36℃。

尾油部分循环精制反应器温度持续降低阶段：R102、R101床层温度开始降低后，持续提高反应加热炉负荷，持续提升精制反应和裂化反应床层温度，但由于尾油循环量增加，提升加热炉F101负荷的效果并不明显。R102床层温度由386℃降低至379℃，并持续降低，在无法控制时，选择掺炼催化柴油5t/h，后逐渐提高至10t/h，以提高反应温升、温度。尾油停止循环，尾油改去催化原料罐，同时降低装置处理量，由210t/h降低至183t/h。通过以上措施后，两反应器温度、温升逐渐升高，反应系统基本恢复正常。

尾油全循环阶段措施：提高尾油冷后温度至115℃，进而提高原料温度；提高加热炉负荷稳定R101入口温度，反应加热炉F101燃料气消耗由1200Nm3/h提高至1350Nm3/h。调整过程加氢裂化反应器R102出口温度基本稳定384℃左右，R102温升由36℃提高至37.5℃。

3尾油循环数据分析

4.1加氢精制反应器相关参数记录表

4.2反应加热炉燃料气消耗相关参数记录表

4.3加氢裂化反应器相关参数记录表

通过以上三个表的数据对比分析，原料中掺入尾油的量不同，在保证反应加热炉出口温度不变的情况下，对反应器的反应温度有着明显的不同，一次通过工艺（不掺炼尾油）>尾油部分循环工艺>尾油全循环工艺；在精制反应器入口温度不变的情况下，尾油部分循环与正常流程不掺炼尾油进行对比分析，该装置第一个反应器床层温升下降了6℃左右，第二个反应器床层温升下降了2℃左右。当通过调整反应加热炉炉膛温度保证精制反应器入口温度恒定时，加热炉燃料气消耗明显上升。

4结论

加氢裂化装置在保证总处理量、通过反应加热炉维持反应器入口温度不变的情况下，以实际生产数据作为主要参考，分析了正常流程一次通过工艺、尾油部分循环工艺及尾油全循环工艺对本装置反应转化率的影响。根据相应数据结果表明：对精制反应影响较大，对加氢裂化反应影响相对较小；反应加热炉燃料气消耗影响明显，当尾油部分循环精制反应器温度持续降低时，可以通过参炼催化柴油进行反应器升温操作。因此当加氢裂化装置发生原料油与反应油换热器发生内漏并且不具备停工检修时，可以通过装置尾油循环工艺保证产品产量，为产品罐区及下游装置提供稳定优质的原料。