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催化重整装置预加氢反应器压差高的原因分析及对策发布时间：2022-09-01T09:13:56.106Z 来源：《工程管理前沿》2022年第9期作者：刘国辉[导读] 某炼化企业重整装置预加氢反应系统于2018年12月及2019年1月因预加氢催化剂床层压差高进行2次“撇头”处理。
刘国辉中石油辽阳石化公司油化运行部辽宁辽阳 111000摘要：某炼化企业重整装置预加氢反应系统于2018年12月及2019年1月因预加氢催化剂床层压差高进行2次“撇头”处理。
装置对结垢物来源及机理进行原因分析，采取了有效的调整措施，保证了装置长周期运行。
关键词：预加氢反应器、压差、措施1 前言预加氢单元目的是切取适宜重整工艺的馏分和脱除对重整催化剂有害杂质及水分。
该套重整装置于2018年9月投产，预加氢反应器床层压差于2018年12月及2019年1月超过催化剂技术协议保证值150kPa，进行2次“撇头”处理。
2 原因分析停工检修时发现R-101顶部催化剂、瓷球中杂质较多且局部存在板结；F-101炉管爆破吹扫，爆破吹扫出大量铁锈和碳粉；E-101A壳程管束表面有积碳存在。
对预加氢原料过滤器前、后的物料采样，样品均不清澈、略有浑浊。
过滤器的滤网表面固体杂质进行取样分析，固体杂质的元素组成检测结果与E-101A中结垢物基本一致。
根据分析结果得出，预加氢反应系统结垢物主要来自装置原料。
直馏石脑油储罐引入过外购石脑油，外购石脑油溶解氧含量较高，因此预加氢单元原料氧含量高。
原料的烯烃与溶解氧易在预加氢反应系统高温部分缩合结焦。
直馏石脑油硫含量约200mg/kg，随着运行时间增长，沉积在管壁上的FeS保护膜不断增厚。
FeS保护膜达到一定厚度后，FeS保护膜随着介质波动从管壁上剥离出来进入预加氢反应系统。
FeS具有较强脱氢活性，在加热炉炉管、预加氢反应器等高温部位发生脱氢缩合反应形成焦炭。
预加氢反应系统的少部分结垢物由预加氢反应系统内腐蚀及结焦形成。
催化重整装置中预加氢反应器压降过大原因分析及应对措施摘要：本文结合实际案例对催化重整装置中预加氢反应器压降过大的形成原因展开了详细分析，进而具有针对性地提出几点应对措施，以实现对反应器压降上升速度进行有效控制，确保系统装置得以实现持续、稳定和高效运作，并最终实现效益的提高。
关键词：过滤器；催化重整；预加氢；反应器；压降；措施前言催化重整装置预加氢反应器压降大的问题是十分常见的。
一旦反应器压降过大就会导致循环氢的量大幅度减少，所以，为了有效维持系统平稳，就需要适当减少进料量，但就会导致原料油能够在反应器内停留更长的时间，从而导致积碳增加，且反应器内物流也出现不均匀的情况，甚至还会出现边壁气流，从而导致催化剂得不到充分地利用，这就需要通过提升温度来保证生产，但也会导致积碳增加。
一、概述本文以某公司为例，该公司使用60万吨/年连续重整装置，采用超低压连续重整工艺技术，其平均反应压力为0.35MPa。
其主要原料为蒸馏装置石脑油、焦化汽油、加氢装置的石脑油及其他石脑油等，预加氢反应器R-2101设计压差为150kPa，反应器压差在几个月时间内快速上升高达400kPa，因压降地大而致使装置频繁停工处理，极大地影响了公司生产和运营。
二、催化重整装置中预加氢反应器压降过大原因分析预加氢系统压降主要包含两个方面的内容，一是预加氢反应器压降，二是冷换系统压降，二者相对比来看，后者具有更高的稳定性，而反应器压降直接对预加氢压降起到决定性作用。
因催化重整装置中预加氢反应器作为一种固定床反应器，其催化剂床层实际上作为过滤床，由过滤原理可知，随着反应的不断深入，越来越多粉末在催化剂颗粒间空隙中被截留下来，致使空隙逐渐变小，进而导致该床层压降逐渐增大，为了确实有效地解决压降过大的问题，现就相关因素展开分析。
（一）烯烃含量过高在催化装置所使用的原料大多都是加氢的焦化汽油，但因焦化汽油等相关原料中有着许多不饱和烯烃，而烯烃在高温区域遇到游离氧时会发生聚合反应并生成焦，如在预加氢反应换热器、加热炉炉管及反应器床层等部位。
催化重整装置概况SORALCHIN炼油厂催化重整装置由中国石油集团公司华东勘探设计研究院设计，由中油吉林化建股份公司建设。
重整装置是以炼油厂常压装置生产的直馏石脑油为原料，进行二次加工，加工能力为10万吨/年。
产品主要为96号高级汽油组分及普通汽油组分，同时副产氢气、干气、液化石油气产品。
装置的预处理部分采用先分馏后加氢工艺流程。
重整采用半再生固定床重整工艺，催化剂分段装填及两段混氢技术，装置采用了RIPP的粗汽油制氢技术。
催化重整装置属新建工程，位于厂生产区工艺装置区最南端，北靠常压-气体分馏联合装置。
装置布置大致分为四个区块：(1)装置的压缩机厂房位于装置北侧，采用厂房内二层布置〔敞开式〕，内设一台电动防爆桥式起重机用于安装、检修压缩机及电机用。
(2)压缩机厂房南侧为塔、容器等设备及冷换框架，冷换框架共三层，分别布置回流罐、换热器等。
(3)装置的南侧为管带，工艺管道由装置西端进出装置，公用工程管道由装置东端进出装置。
装置的管带上方布置空冷器,泵布置在管带下。
(4)装置东端的管带北侧集中布置加热炉、反应器、立式换热器等，反应器框架上设有一台电动葫芦。
各个区块用消防、检修通道间隔开。
装置不单独设配电室、仪表控制室、现场操作室〔与其它装置共用〕。
装置东西长118m，南北长66m，占地面积为7788m2。
生产工艺过程工艺技术特点〔1〕预加氢采用一次通过流程，即部分重整产氢经过预加氢氢气压缩机增压后一次通过预加氢系统，从预加氢气液别离器送往燃料气管网；〔2〕剩余部分重整产氢从重整气液别离器排放到燃料气管网；〔3〕预加氢催化剂选用RIPP新开发的高效、高空速RS-1预加氢催化剂，空速可由常规的体积空速2h-1提高到6h-1，降低了预加氢系统的设备和催化剂的投资费用；〔4〕重整部分采用两段混氢、固定床半再生式工艺技术，设有四台反应器。
其中第一反、第二应器为轴向反应器，第三、第四反应器为径向反应器。
重整催化剂采用分段装填工艺，一反、二反装填PRT-C催化剂，在高空速、低氢油比条件下操作；三、四反装填PRT-D催化剂，在低空速、高氢油比条件下操作。
重整预加氢段自动控制系统设计Reformer Hydrogen part of the Control
System
院系：工程学院自动化系
专业/班级：自动化系
学号：220083603
学生姓名：王晓东
指导教师：沈朝霞（副教授）
2012 年6 月
毕业设计(论文)指导教师审阅意见题目：
毕业设计(论文)评阅教师审阅意见题目：
毕业设计（论文）答辩成绩评定
专业毕业设计（论文）第答辩委员会于年月日审定了班级学生的毕业设计（论文）。
设计（论文）题目：
设计（论文）说明书共页，设计图纸张。
毕业设计（论文）答辩委员会意见：
成绩：
专业毕业设计（论文）答辩委员会
主任委员（签字）。
铂-铼重整装置预加氢部分的控制系统及管理软件设计摘要催化重整是石油炼制主要过程之一，采用铂铼催化剂进行重整叫铂铼重整。
预加氢部分是催化重整的重要环节，重整原料油通过预加氢除去原料油中能使催化剂中毒的砷、铅、铜、汞、铁等元素及硫、氮、氧化合物，使它们的含量降到允许范围内。
加氢同时还可使烯烃饱和，以减少催化剂上积炭，延长操作周期。
由于现代多金属重整催化剂对原料油提出更高的要求，重整原料油的预加氢也变得更加重要。
本文主要围绕催化重整预加氢装置进行计算机控制。
控制对象主要包括泵、换热器、加热炉、加氢反应器和油汽分离器。
通过对工艺过程的理解和相关知识的运用，抓住预加氢装置每部分的控制要点，应用单回路和串级控制等技术确定控制方案，对温度、压力、流量和液位等工艺变量进行控制。
利用组态软件完成控制系统的上位机管理系统软件，熟悉并掌握自动控制领域工程设计的基本过程及要求。
完成了催化重整预加氢部分的微机监控系统。
最终本系统成功地完成了预加氢的基本控制，学会了组态王的使用，实现工艺流程显示、实时数据采集、参数越限报警、数据存储及历史趋势显示、报表显示和打印等功能。
本设计提高了该装置的自动化程度，减轻了操作人员的劳动强度，有效的保证了生产的精度和可靠性。
关键词：催化重整；预加氢；控制方案；组态Platinum - Re Reformer Hydrogen part of the Control System and Management Software DesignAbstractCatalytic reforming is one of the main process of oil refining, re-use of Pt-Re catalysts were re-called Pt-Re. Part of pre-hydrogenation is an important part of catalytic reforming, restructuring feedstock material through the pre-hydrogenation to remove the oil can poison the catalyst of arsenic, lead, copper, mercury, iron and other elements and sulfur, nitrogen and oxygen compounds, so that they reduced to the extent permitted by the content. Hydrogenation can also make olefin saturation, to reduce carbon deposition catalyst to extend the operation period. As the modern multi-metal reforming catalyst, higher feedstock requirements of the pre-reforming feedstock hydrogen becomes more important.This paper around the catalytic reforming pre-hydrogenation of computer control devices. Control objects include pumps, heat exchanger, heating, hydrogenation reactor and the oil and gas separator. Through the process of understanding and knowledge of the use of pre-hydrogenation unit to seize control of every part of the main points of application of single-loop, proportional control and cascade control technology to determine control program, on the temperature, pressure, flow and level, etc. process control variables. Using the configuration software to complete PC control system management software, familiar with and master the field of automatic control the basic process engineering design and requirements. Completed the pre-hydrogenationcatalytic reforming part of the computer monitoring system. Finally, this system has successfully completed a pre-hydrogenation of the basic control, learned to use Kingview realize the process shows that real-time data acquisition, parameter Limit Alarm, data storage and display of historical trends, the report display and printing.The design of the device to increase the degree of automation, reducing the operator's labor intensity and effective tests to ensure the accuracy and reliability. Keywords: catalytic reforming; pre-hydrogenation; control programs; configuration目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2加氢工艺的发展概况 (1)1.3加氢控制的作用与意义 (2)第2章预加氢工艺部分介绍 (3)2.1预加氢反应部分流程 (3)2.1.1 氢气循环流程 (3)2.1.2 重整氢一次通过流程 (4)2.2预加氢的化学反应 (5)2.2.1 加氢脱硫 (5)2.2.2 加氢脱氮 (5)2.2.3 加氢脱氧 (6)2.2.4 加氢脱金属 (6)2.2.5 烯烃的加氢饱和 (7)2.3预加氢操作参数 (7)2.3.1 反应温度 (7)2.3.2 压力 (8)2.3.3 氢油比 (8)2.3.4 空速 (9)2.4预加氢的主要设备 (9)2.4.1 反应器 (9)2.4.2 换热器 (10)2.4.3 油气分离器 (10)2.4.4 加热炉 (11)2.4.5 循环氢压缩机 (11)2.4.6 离心泵 (11)第3章预加氢设备的控制方案 (13)3.1离心泵的控制方案设计 (13)3.2换热器的控制方案 (16)3.3加热炉的控制方案 (19)3.4反应器的控制方案 (22)3.5压缩机的控制方案 (23)3.6控制方案总流程图 (25)第4章计算机控制与管理系统 (26)4.1工业生产过程控制系统的综述 (26)4.2系统的硬件配置 (27)4.2.1 硬件配置 (27)4.2.2 下位机的选择 (27)4.2.3 上位机的选择 (28)第5章管理软件设计 (29)5.1组态介绍 (29)5.2组态王介绍 (32)5.3建立组态王新工程 (33)5.3.1 创建工程路径 (33)5.3.2 设计工艺流程画面 (36)5.3.3 登录画面 (37)5.3.4 实时曲线 (38)5.3.5 报表 (39)5.3.6 报警画面 (40)5.3.7 参数整定 (41)5.3.8 历史趋势曲线 (42)第6章结论 (43)参考文献 (44)谢辞 (45)第1章绪论1.1 引言预加氢部分是催化重整的重要环节，重整原料油通过预加氢除去原料油中能使催化剂中毒的砷、铅、铜、汞、铁等元素及硫、氮、氧化合物，使它们的含量降到允许范围内。
加氢同时还可使烯烃饱和，以减少催化剂上积炭，延长操作周期。
在催化剂作用下，原料油中的含硫、含氮、含氧等化合物加氢分解，生成硫化氢、氨气和水等气体，在经预加氢汽提塔被氢气提出去。
原料中的烯烃加氢生成饱和烃。
原料中的砷及铅等金属化合物加氢分解出砷及金属，然后吸附在加氢催化剂上。
由于现代多金属重整催化剂对原料油提出更高的要求，重整原料油的预加氢也变得更加重要。
1.2 加氢工艺的发展概况加氢装置生产中一些比较简单的控制部分采用单回路简单控制系统。
因而过程中单回路简单控制系统是最常见、应用最广泛、数量最多的调节系统。
单回路控制系统由被控制系统、测试单元、执行器组成，构成单变量负反馈控制系统。
按被控制的工艺来划分，常见的是温度、压力、流量、液位和成分分析五种工艺变量的控制系统[1]。
但根据需要和可能，设置相应的复杂控制回路。
如：串级控制、均匀控制、分程控制等。
稳定操作是控制方案的设置原则。
加氢处理的控制对象与其他石油化工装置是相似的，过程机理复杂，长时间滞后、动态特征复杂，严重非线性特征、对象特征难以用准确的数学模型描述，相关变量多，干扰来源及通道复杂，很多过程变量及状态不可控，甚至不可测。
为改善加氢处理装置的过程控制，实现装置的安全平稳操作，几年来，国外的炼油厂将APC技术用于加氢控制装置的控制，取得了良好的成效。
国内也开始了加氢装置的APC技术应用。
但同时DCS突破了以常规仪表为基础的过程控制系统结构，它比模拟控制仪表有着更强的控制运算，通信能力有更可靠性和灵活性。
它使过程控制系统的范围不再局限在单回路调节上，而是基本控制。
两种技术的结合把分散控制和集中管理有机的结合起来使之成为一个协调的系统。
1.3 加氢控制的作用与意义催化重整是炼油厂生产高辛烷值汽油组分的重要过程，也是为石油化工生产芳烃的主要过程。
此外，它还富产廉价的氢气成为炼油厂用氢的主要来源。
催化重整在生产芳烃的石油化工企业当中，催化重整是制备低分子芳烃的龙头装置。
