连续重整注氯系统堵塞事故分析及处理
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连续重整装置运行中的问题及应对措施摘要:本文对连续重整装置运行过程中常见问题进行分析,主要包括还原电加热器失效、再生注氯线不畅、预加氢补氢线堵塞、重整进料板式换热器冷侧压降不正常等问题,并提出相应的解决对策及改进措施,希望能对广大炼油厂工作者有所助益。
关键词:连续;重整装置;运行;催化剂所谓连续重整,是移动床反应器连续再生式重整的简称,是一种石油二次加工技术,该技术工艺主要利用铂Pt-铼Re双金属催化剂,在500℃左右的高温条件下将低辛烷值的直馏石脑油、加氢石脑油等进行分子重排与异构,提升芳烃产量与汽油辛烷值【1】。
在连续重整装置中,催化剂会连续依次流过移动床反应器,最后一个反应器流出的待生催化剂含碳量为5%-7%,待生催化剂在重力或是气体的提升作用下进入再生器再生。
待再生催化剂活性恢复后便会返回第一反应器进行反应,从而在整个装置系统中形成闭路循环。
基于工艺角度来看,正因为催化剂能够频繁再生,因此可选择较为苛刻的反应条件,如低反应压力(0.8-0.35MPa)、低氢油比(摩尔比,4-1.5)以及高反应温度(500℃-530℃),从而有利于烷烃芳构化反应,提升液体收率与氢气产率【2】。
然而,在连续重整装置运行中依旧存在一定的问题,文章便针对于此展开分析,并提出具体的应对措施。
一、还原电加热器失效问题及应对措施一般来讲,还原电加热工艺会选用含氢气体作为介质,将含氢气体加热至377℃,从而满足催化剂还原工作的技术要求。
但是从实际运行情况来看,会出现还原电加热失效的情况,导致催化剂的还原效果与使用寿命有所下降,究其原因就在于含氢气体中的氢浓度过低,并且其中还有重烃组分,正因为重烃加热氢解之后会产生积碳,长时间运行之后便会造成电加热器加热管上积碳累积,加热管的传热性能便会逐渐下降,倘若长时间加热运行,便极易导致加热管温度异常升高,从而出现失效或是损坏等问题。
为有效应对还原电加热器失效的问题,结合工作实践应当基于如下几点着手解决:1)应急操作开展前,先降低还原气体的流量,提高还原电加热器负荷,进而保证催化剂还原性能得到良好发挥;2)合理调整再接触系统操作,目的在于保证再接触罐压力保持平稳;3)对增压器聚液器脱液管线后路进行检查,保证其畅通,避免存在还原气带液情况。
连续重整装置运行过程中出现的问题分析及处理摘要:本文主要总结了天津分公司0.8Mt/a重整运行过程中出现的典型问题以及采处理措施。
分析问题产生的原因,通过技术改造、工艺参数优化和设备更新等方式,解决装置运行过程中出现的原料硅含量超标、加氢反应器压降增高、重整进料换热器堵塞、再生运行不稳定等问题。
通过持续优化调整改造,实现了装置在不断变化生产条件下稳定高效运转。
关键词:重整硅含量压降优化加氢压降重整进料换热器连续再生运行1概况中国石化天津分公司0.8Mt/a连续重整装置于2000年6月建成投产。
采用全馏分石脑油和重石脑油作为原料,重整产品作为下游芳烃联合装置原料。
加氢部分处理能力0.6Mt/a,采用先分馏后加氢工艺设计。
重整部分采用超低压重整技术,设计反应压力0.35Mpa,目前使用石油化工科学研究院研制PS-Ⅶ催化剂。
催化剂再生部分采用UOPCycleMax连续再生工艺,催化剂再生能力681kg/h。
装置投产后一直高负荷连续运行,期间出现了各种问题。
针对出现问题,经过不断优化改造满足了生产条件变化,实现了高效、稳定生产。
2装置出现的问题和解决方案2.1预加氢反应器床层压降异常增加装置从2012年9月开工后至2015年6月,压降由0.01MPa缓慢增至0.05MPa。
随后预加氢压降增长速率突然加快,至2015年10月预加氢压降增长至0.3MPa。
反应器压降过高,预加氢氢烃比无法满足生产要求。
预加氢停工检修96小时,更换部分预加氢催化剂。
检修期间重整装置保持80%负荷运转,对天津公司原料和氢气平衡产生一定影响。
正常情况下,预加氢反应器床层压降增加一般是由于系统内杂质积累、频繁开停工、原料超标等多种因素引起,并且随着装置运行时间延长呈缓慢上升趋势[1]。
系统内常见的杂质主要是铁,原料中超标主要是烯烃特别是二烯烃,铁锈的形成累积及焦块的形成是导致预加氢反应器床层压降增加的常见主要原因。
按照上述常见原因进行了分析,发现本次预加氢压降升高并非属于上述常见情况。
图2 脱戊烷塔参数2 原因分析2.1 板换运行效果差分析2.1.1 生产波动查询生产记录,2013年大检修前出现因循环机停机、还原段催化剂跑损、晃电等原因造成的紧急停工,停工过程进料、产物、循环氢等流量大幅波动,板换出现温度、压力骤变甚至物料倒流的异常情况,可能引起板束的变形。
大幅波动易导致管线内附着物脱落进入板换,造成压降升高、换热效率下降等情况。
2.1.2 扩能改造扩能后未对进料管路、换热器及反应器等相关设备进行改动,各压降相应升高,影响进料量的提高。
随着进出物料的流量、流速和温度等发生变化,板换换热效率改变甚至超过其换热负荷,是导致热端温差过高、一反进料加热炉负荷过大的主要原因。
2.1.3 过滤器及入口喷淋棒堵塞引罐区精制油直接做为重整进料、蒸发塔波动以及加裂重石波动,可能带入管路杂质使过滤器压差过高;过滤器后管路存在杂质或者过滤器损坏导致杂质通过,进料中过高的氮、氯、烯烃、重组分等于板换入口产生结焦、结盐现象,均可能堵塞入口喷淋棒孔眼,导致压降过高、处理量达不到控制值和换热效果差等问题。
2.2 脱戊烷塔波动分析用精密压力表测量塔盘总压降约44kPa ,较正常运行的30kPa 偏高,结合运行情况,初步判断塔盘结盐。
为进一步了解塔内气液相分布情况,2015年11月利用γ射线扫描检测技术对塔的运行工况进行检测,结果1~39层塔盘正常,40层塔盘存在液泛,液层高度约1m ,表明塔盘或其降液管存在堵塞情况[1]。
塔内上升气体或者下降液体流动不畅,某一时刻出现大量气体上0 引言某连续重整装置2006年建成投产,采用UOP 公司CycleMax工艺,由中石化工程建设公司设计建造,加工能力1.2Mt/a ,催化剂为UOP 公司R274,再生能力为908Kg/h 。
2013年全厂总流程调整以及经济效益方面的考虑,扩能至1.44Mt/a ,再生部分未做调整,改用中石化PS-Ⅵ催化剂,并由汽油型转换为芳烃型重整。
氯对连续重整影响及相关分析摘要:氯在连续重整过程中具有双重作用,一方面氯作为重整催化剂酸性功能的主要提供者,与重整过程具有密不可分的关系;另一方面,氯对设备产生强烈的腐蚀,并可能导致催化剂中毒、失活、造成环境污染等。
因此,研究连续重整过程中氯的影响具有重要的意义。
主题词:连续重整水氯平衡催化剂功能氯腐蚀结盐1.重整装置概述1.1重整装置的意义催化重整是炼油和石油化工重要的工艺之一,除生产高辛烷值汽油和芳烃外,还副产大量低成本氢气。
近几年连续重整工艺对于汽油质量升级、增产苯和二甲苯等基础有机化工原料及缓解氢气资源紧张状况起到举足轻重的作用,尤其是随着汽油标准的提高,进一步凸显了连续重整装置的重要地位。
表1 汽油质量标准与汽油产品质量对比项目国IV 京V 催化汽油重整汽油辛烷值90/93/97 89/92/95 91 102 硫含量,ppm wt 50 10 500 0.5苯含量, V% ≤1.0 ≤1.0 0.60 0.63烯烃含量, V% ≤25 ≤25 40 01.2催化重整简介1.2.1概念“重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构。
通俗的说就是烃类分子的重新排列与整理,分为热重整和催化重整。
所谓的“催化重整”是以石脑油(直馏和各类加氢石脑油)为原料,在催化剂的存在下,烃类分子重新排列,环化为富含芳烃的高辛烷值汽油组分,并副产含氢气体等产品的工艺,因此是炼油工业中最重要的生产工艺之一。
1.2.2主要化学反应 (一)芳构化反应1.六元环脱氢反应CH3CH 33H 2目的反应RONC :74.8 RONC :120 ΔRONC=+45.2所需催化剂功能:金属功能 2.五元环烷烃异构脱氢反应CH33H 2目的反应RONC :92.3 RONC :106 ΔRONC=+13.7所需催化剂功能:金属功能和酸性功能 3.烷烃环化脱氢反应3H 2n-C 7H 16CH 3CH 3目的反应RONC :0 RONC:120 ΔRONC=+120所需催化剂功能:金属功能和酸性功能 (二)异构化反应n-C 7H 16i-C 7H 16 目的反应RONC :0 RONC :92 ΔRONC=+92所需催化剂功能:酸性功能 (三)加氢裂化反应n-C 7H 16H 2n-C 3H 8i-C 4H 10不利反应 H 3CH 2CH 2CH CH 3CH 3CH 3不利反应CH CH 3CH 3H 2C 3H 8不利反应控制反应速率的催化剂功能:酸性功能(四)缩合生焦反应在重整条件下,烃类还可以发生叠合和缩合等分子增大的反应,最终缩合成焦炭,覆盖在催化剂表面,使其失活。
催化重整装置氯腐蚀问题分析及处理方法摘要:氯腐蚀是重整装置常见的腐蚀原因,这是因为氯具有很高的电子亲合力和迁移性,易与金属离子反应,且常随工艺气体向下游迁移,对设备造成严重的腐蚀并阻塞管道,严重时会导致装置被迫停工检修。
因此,研究氯腐蚀分布及防护措施对保障装置运行稳定性和操作安全性非常重要。
基于此,本文结合某催化重整装置氯腐蚀问题实例,就重整装置氯来源、腐蚀方式及分布情况进行了详细分析,并对当前主流的氯腐蚀防护技术进行了详细阐述。
关键词:催化重整装置;氯腐蚀;脱氯处理0前言重整装置是将石脑油转化为在高辛烷值汽油、芳烃及氢气等产品的关键生产装置。
氯腐蚀是重整装置常见的腐蚀原因,这是因为氯具有很高的电子亲合力和迁移性,易与金属离子反应,且常随工艺气体向下游迁移,对设备造成严重的腐蚀并阻塞管道,严重时会导致装置被迫停工检修。
因此,研究氯腐蚀分布及防护措施对保障装置运行稳定性和操作安全性非常重要。
1重整装置氯的种类及来源石脑油中氯的存在形式有无机氯和有机氯两类,其中无机氯和大部分有机氯在上游化工装置得到去除,重整装置中氯的来源有两种,一是在重整装置运行过程中,针对催化剂运行情况和生产负荷,加入全氯乙烯或甲基氯仿等有机氯化物调整催化剂的酸性功能以维持活性,二是开采原油过程中的加入了含氯助剂,这部分氯在原油中绝大部分集中在汽油馏分中,经过加氢裂化和加氢处理后随着原料进入重整装置。
2重整装置氯腐蚀分布及方式2.1预加氢部分预加氢的作用是除去原料油中的硫、氮、氯及氧等杂质以保护重整催化剂。
预加氢部分的氯腐蚀主要容易发生在预加氢反应器后,分布在换热器、蒸发塔、调节阀等处[1],主要因为在原料的加氢精制过程中,反应生成的NH3和HCl在各自分压作用下,在气相发生反应,生成NH4Cl。
NH4Cl大约在213℃时升华,低于213℃变成固体NH4Cl 沉积在金属表面,NH4Cl吸水性强,在NH4Cl垢层之下与金属接触处形成一个溶解层,发生水解反应:NH4C1→NH4+Cl-在金属表面产生盐酸,它和FeS膜争夺Fe2+,发生下列反应:FeS+HCI→FeCl2+H2SFe+HCl→FeCl2+H2盐酸破坏FeS膜,使金属表面暴露出来,新的表面继续与盐酸反应发生腐蚀,两者互相促进,加剧腐蚀,这种腐蚀体系的腐蚀速度要比单纯的HCl或H2S腐蚀更加强烈,最终导致设备因孔蚀而报废。
中国石油长庆石化分公司60万吨/年连续重整采用法国IFB技术,以直馏石脑油、加氢裂化重石脑油和少量柴油加氢重石脑油为原料,生产高辛烷值汽油调和组分、液化气、氢气、苯。
为满足反应需要,催化剂必须具备酸性和金属性,其中酸性活性中心由氯提供,因此为保证催化剂的反应活性需要,长期注氯化剂。
从装置的反应单元到分馏再到下游苯抽提单元,氯对连续重整的影响都是非常重大的。
1氯对反应单元的影响长庆石化连续重整装置反应器填装的催化剂为铂———锡双金属催化剂。
此种催化剂活性和选择性较好,温度对烷烃脱氢环化反应的速率影响大于加氢裂化速率,比固定床半再生重整的铂———铼催化剂性能更优越,能在0.2-0.3MPa的超低压和510°C高温下长期运转。
催化剂采用的氯化剂为四氯乙烯,在平稳生产时氯化剂注在再生器的氧氯化段。
该剂能够在再生器氧氯化段分解成氯组分,与催化剂载体Al2O2的氧桥发生交换反应[1],使氯被固定在载体表面上。
氯的补充使得催化剂同时具备了金属性和酸性功能。
酸性功能催化烃类的重排反应,含氧氯化铝提供的酸性功能通过羰离子机理在异构化和加氢裂化中接到结合或断开C-C键的重要作用。
实际生产催化剂的氯含量在0.9-1.1%之间。
如果环境中水含量高,或者再生循环气中水含量较高(一般水含量控制在50ppm以下)催化剂的水氯平衡被破坏,氯就很容易流失。
重整反应中流失的氯会被反应产物带走。
一方面由于氯的大量流失使得正常注氯量不能及时补充,催化剂的酸性功能减弱,影响重整反应特别是异构化和加氢裂解反应的进行;另一方面,催化剂再生中流失的氯存在于再生气中,与水结合形成具有强腐蚀性的盐酸,给流经的设备造成严重的腐蚀,事实上从装置大检修期间腐蚀最严重的部位外观特点来看,主要就是氯引起的。
2氯对装置的腐蚀影响2.1对再生电加热器腐蚀催化剂经提升流动同管线磨损,比表面积下降,持氯能力减弱。
为了良好的重整反应深度和转化率,就必须提高注氯量,保证催化剂氯含量。
371 装置简介延安石油化工厂(简称延化)120万t/a连续重整装置于2009年8月投产,以直馏石脑油为原料,经过重整反应,生产高辛烷值汽油调和组分[1],同时生产少量苯并副产氢气及液化气。
该装置的核心是重整反应和催化剂再生部分,重整反应部分采用美国环球油品公司(UOP) 超低压连续重整工艺,反应器重叠布置;催化剂再生部分采用 UOP 第三代再生工艺“CycleMax”,设计循环量907kg/h。
2 再生系统存在问题分析及解决措施2.1 再生系统循环不畅催化剂循环是再生系统的核心技术[2] 。
经过反应后的重整催化剂在重力作用下,从四反底部流动至待生剂提升L阀组,利用氮气,通过提升管提升至分离料斗。
在分离料斗中除去粉尘及破损催化剂颗粒后,靠重力依次经过催化剂再生器、氮封罐,再经闭锁料斗底部再生剂L阀组,用重整氢气提升至第一反应器顶部还原段。
在还原段将氧化态的催化剂用重整氢气还原至还原态后,再依靠重力下流至第一反应器进行催化重整反应。
催化剂再生系统工艺流程如图1所示。
2.1.1 存在问题连续重整装置再生系统待生、再生催化剂提升均投串级控制,运行过程中出现再生系统循环不畅,待生催化剂提升差压控制器 PDIC-0704 无法正常建立等情况,导致催化剂提升受阻,还原段料位上升,分离料斗料位下降,催化剂再生被迫手动停止循环。
图1 催化剂再生系统工艺流程图2.1.2 原因分析(1)排查再生系统粉尘量。
现场查看粉尘淘析情况,催化剂粉尘颗粒度均在 90% 以上,排除因粉尘淘析不彻底,堵塞管线导致催化剂提升不畅的因素。
(2)排查分离料斗D303 压力。
待生剂提升管的差压变送器PDIC-0704的低压端取压点处于除尘风机出口管线进分离料斗前位置。
分离料斗工艺控制流程见图2。
从日常操作来看,粉尘收集系统每次反吹(时长4min),分离料斗压力会上涨10~20kPa左右,二次提升气与收集器置换气之间的差压PDIC-0703会上涨10~13kPa,分离料斗压力上涨超过30 kPa,待生催化剂一次提升气与分离料斗淘析气之间的差压,即待生剂提升管差压PDIC0704 无法建立,极易造成待生催化剂提升不畅,通过集散控制系统(DCS)查看催化剂再生系连续重整装置再生系统问题分析及预防解决措施王琴 李晓勇 郭燕延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂 陕西 延安 727406摘要:结合连续重整装置再生系统的运行情况,分析影响再生系统长周期运行的因素,针对再生系统循环不畅、再生注氯泵出口管线堵塞问题,分别进行原因分析并提出相应的预防解决措施。
分析连续重整装置的氯腐蚀问题及对策作者:温必稳邱建然来源:《中国化工贸易·中旬刊》2019年第06期摘要:连续重整装置在正常的运行过程中,会出现氯腐蚀问题。
本文对此进行分析,并且结合实际情况,提出有针对性的解决措施,为连续重整装置在运行过程中的安全性和稳定性提供保障。
关键词:连续重整装置;氯腐蚀;解决措施连续重整装置在实际应用过程中,由于受到人为因素、或者是其他客观因素的影响,导致该装置在应用时,仍然会有很多问题存在于其中。
这些问题的存在,不仅会导致该装置在运行过程中的安全性和稳定性受到影响,而且还会出现严重的氯腐蚀问题。
在针对这些问题进行分析的时候,要结合实际情况,选择符合实际要求的措施,这样才能够针对氯腐蚀问题起到良好的处理效果。
1 连续重整装置的氯来源重整装置氯的来源:①原料中的氯;②催化剂再生补充的氯。
一般原料的氯控制小于0.5μg/g,再生催化剂补充的氯的总量以再生催化剂氯含量为标准,一般控制1.1%左右。
重整催化剂是双功能催化剂,活性中心分为金属功能和酸性功能。
酸性功能由酸性组分氯提供,再生注入的氯化物能在再生器的氧氯化区分解形成氯组元与催化剂载体的氧桥发生交换反应,促使氯被固定在氧化铝载体的表面上。
这个反应是可逆反应,在一定温度和不同的水氯摩尔比下可以相互转化,并且能重新达到一个新平衡。
所以在操作中,一般控制系统循环气的水含量在15-25μg/g,以确保系统不会出现过干或过湿的状况。
由于催化剂在系统中处于持续循环流动状态,催化剂在反应器参与反应的过程中和催化剂在再生剂烧焦过程中产生的水都会带走催化剂一部分的氯,所以就需要往系统持续补充氯,以保持催化剂的氯含量。
2 连续重整装置的氯腐蚀问题2.1 油路氯腐蚀重整反应过程中流失的氯一部分随重整生成油经过再接触、脱氯罐后进入重整分馏系统。
脱氯后的重整生成油一般氯含量控制在0.5μg/g。
随着装置的运行周期变长,分馏系统积累的氯化物含量逐渐增多,会慢慢出现腐蚀的情况。
连续重整注氯系统堵塞事故分析及处理摘要茂名石化1.2Mt/a连续重整装置采用UOP超低压连续重整工艺,催化剂选用国内RIPP的低积碳速率、高选择性PS-Ⅵ催化剂。
本文对装置近期运行中出现的温降减少、辛烷值下降、进行分析,经排查后发现再生注氯系统堵塞。
据此提出了相应的解决方案,并取得了良好的效果。
关键词:连续重整;注氯;堵塞1.前言茂名石化1.2Mt/a连续重整装置以直馏石脑油和加氢裂化重石脑油为原料,生产高辛烷值汽油同时副产氢气,装置分为预加氢、重整、催化剂再生三部分。
重整催化剂是催化重整工艺的核心。
本装置采用国内RIPP的低积碳速率、高选择性PS-催化剂,该催化剂属于Pt-Sn系列双金属催化剂。
首先重整工艺决定了重整催化剂必须具有双功能特性:其中金属功能催化烃类加氢和脱氢反应,主要由Pt提供;酸性功能催化烃类重排反应,主要由含氯氧化铝提供。
重整催化剂一般以活性氧化铝为载体;其次由于催化剂在再生过程中,催化剂上的金属Pt 会出现烧焦聚集,降低催化剂的比表面积,影响催化剂的活性,而氯在高温高氧环境下能有利于金属Pt的重新分散。
根据UOP提供的资料,推荐控制重整催化剂上适宜氯含量为1.1-1.3%。
由于重整催化剂在反应、再生过程中,催化剂上氯会出现损失,因此本装置内设有注氯系统,保证催化剂上氯含量在适宜范围内,保证催化剂的活性、选择性、稳定性处于较高的水平,有利于重整反应的进行。
2.装置运行问题连续重整装置自2013年大修后进入第三生产周期,为满足全厂对高辛烷值汽油和氢气的需求,装置保持长周期高负荷运行,期间出现了很多问题。
本文主要选取2016年6月-2016年7月出现的问题进行分析。
从图1中可以看出自2016年6月下旬开始,连续重整反应总温降开始下降,到7月底,反应总温降已由正常的285℃下降到232℃,连续重整产氢量开始下降,到7月底,总产氢量已由正常的85000Nm3/h下降到75000Nm3/h重整生成油芳烃开始下降,到7月底,生成油芳烃含量由78%下降到72%。
根据以上现象,说明装置出现了非正常工况,需要及时找出原因,避免事态进一步恶化。
图1 连续重整装置6月-7月主要参数变化曲线3. 原因排查及分析根据专利商UOP操作手册,以重整生成油中C8烷烃含量判断反应苛刻度变化情况。
图 2给出了这段时间C8烷烃含量变化趋势。
从图中可以看出,C8烷烃含量逐渐增加,且七月份均大于3%,说明反应苛刻度逐步下降。
此段时间内重整操作条件变化不大,即重整反应器压力基本保持在530℃,高分压力0.25MPa,因此本文从原料性质、原料中杂质含量、以及催化剂性能分析等三个方面进行排查,找出反应苛刻度下降的原因。
3.1 原料性质针对原料性质主要从重整进料的馏程分析和原料油的芳潜入手,判断是否由原料性质变化导致重整催化剂活性下降[1]。
3.11 重整进料馏程分析选取2016年6月下旬到7月底重整进料馏程的初馏点和终馏点进行分析,详见图4,从图中可以看出,选取的时间段内原料馏程变化不大,初馏点不低于65℃,终馏点不超过170℃,全馏稳定在97.6%,满足重整进料馏程要求。
图2 重整进料馏程趋势图3.12 重整原料芳潜分析类同于重整进料馏程分析,选取2016年6月下旬到7月底重整原料芳潜进行分析,见图5,从图5中可以看出原料中的芳潜含量自7月初开始由原来平均值38%下降到32%,之后芳潜到7月底上升到35%。
对应上述现象,芳潜含量下降时,总反应温降、产氢量下降。
当芳潜上升后,总反应温降和产氢量几乎没上升,因此可以得出的结论是芳潜下降加快了催化剂活性下降的速率,但不是导致总温降、产氢量、芳烃含量下降的主要原因。
图3 原料芳潜含量趋势图综上,依据重整进料馏程分析可以排除重整进料过干或者过轻的影响;依据芳潜含量的变化可以说明芳潜含量减少是出现上述现象的原因之一,但不是主要原因。
3.2 重整进料杂质含量重整催化剂对杂质含量要求严格,表1列出了重整催化剂对原料杂质含量的要求,本文选取2016年6月下旬到7月底重整进料表1 我国双(多)金属重整催化剂对原料杂质含量要求与限制根据催石科院对重整催化剂进行检测分析的数据,见表2,表二可以看出催化剂的比表面积基本变化不大,基本排除重金属和砷对于催化剂活性的影响。
表2 重整催化剂近期比表面积数值对重整进料杂质含量,硫和氮进行定量分析,图6 重整进料硫含量趋势图,从图中可以看出硫含量基本在指标范围内,氮含量分析数据显示,氮含量均小于0.5ppm。
综上可排除重整进料杂质含量的影响。
图4 重整进料硫含量趋势图3.3 催化剂性能分析连续重整装置通常以重整循环氢中C3/C1体积比做为判断催化剂酸性功能强弱的标准,茂名石化连续重整装置自2013年大修后,一直处于高负荷状态,我们根据经验,控制C3/C1在1.2左右,图5给出了运行出现问题时间段内循环氢中C3/C1体积比的变化趋势,从图5中看出7月下旬开始时间重整循环氢中C3/C1体积比小于0.9,低于经验值1.2,说明催化剂酸性功能已经在下降,而影响催化剂酸性功能的主要是催化剂上氯含量。
同时表3列出了近三季度催化剂性能分析数据,催化剂近期硫含量,积碳含量、金属含量均在正常范围内,而再生催化剂氯含量0.94%,低于正常指标值1.1%-1.3%。
初步判断,导致出现反应温降、产氢量、芳烃含量下降的主要原因是催化剂上氯含量偏低,影响到催化剂的酸性性能图5 重整循环氢中C3/C1体积比趋势图表3 重整催化剂近期性能分析数据4 原因分析4.1 芳潜含量减少芳潜含量是表征原料性质的一个指数,其定义为原料中C6以上的环烷烃全部转化为芳烃的量与原料中的芳烃量之和。
芳潜含量的高低主要取决于原料的来源和上游装置的操作条件。
4.2 催化剂氯含量减少4.2.1 连续重整装置注氯系统1). 氯化物性质为满足安全环保要求,本装置采用四氯乙烯[2]做为注氯剂,四氯乙烯的具体性质[3]见表4表4 四氯乙烯性质表2). 注氯流程图本装置内注氯系统分重整注氯和再生注氯。
正常工况时,再生部分注氯,见图5。
图6 注氯系统流程图3). 影响催化剂上氯含量因素氯在催化剂表面上状态可以根据下列方程式来进行描述[4]:从上述方程可以看出,催化剂上上氯和补氯为可逆过程。
进一步对此方程进行分析,平衡常数K:因此可以将方程整理为:对此方程进行分析,L表示催化剂表面羟基数和氯含量数,此值相当于催化剂不含氯时表面总羟基数催化剂比表面积相关,因此L与催化剂比表面积相关;K表示此反应的平衡常数,与温度有关;R表示其中水氯摩尔比。
综上,影响催化剂上氯含量的主要是催化剂比表面积、水氯摩尔比、反应温度这几个因素4.2.2 催化剂氯含量减少原因通过分析重整再生部分注氯量FT7536的数值变化,见图6,发现在出现总反应温降、产氢量、生成油芳烃含量下降期间,注氯量变化不大。
正是由于注氯量变化不大,影响了前期对催化剂上氯量减少判断。
而根据上面公式分析可知催化剂水氯平衡影响因素有氧化铝种类、反应温度、水氯摩尔比、催化剂比表面积[4]。
分析再生部分操作情况,电加热器H753工作正常,出口温度稳定在565℃左右。
表2看出催化剂比表面积变化不大。
同时,根据预分馏部分操作情况看,分馏塔操作稳定,原料含水量无明显变化。
基于以上判断,催化剂上氯减少的原因锁定在进入到氯化氧化区的氯含量减少。
图7 注氯量趋势图1). 催化剂上氯含量减少原因根据上述分析和其他炼厂同类装置相同问题的经验推断[5],再生注氯线发生堵塞。
由于注氯泵出口A点压力1.25MPa,再生氮气总管压力0.8MPa。
当E、F点发生堵塞时,四氯乙烯会通过B点进入到氮气线。
对再生氮气进行排凝,未见液体,判断四氯乙烯通过再生黑烧线窜入再生器。
这也是在总反应温降、产氢量、生成油芳烃含量下降期间,注氯量变化不大情况下,催化剂上氯含量偏低的原因。
根据以上的结论,装置于8月1号开始采取降低反应负荷,降低反应温度,再生停车处理。
对注氯线靠近再生器部位进行切割,图7 是切割后注氯线喷嘴法兰和蒸汽换热部分的现场图。
从图中可以看到,有大量黑色结焦物质,再生注氯线堵塞严重。
图7 注氯线拆开后现场图2). 结焦物质生成原因再生注氯线堵塞的主要原因是四氯乙烯在蒸汽伴热处到再生器喷嘴处高温管线发生聚合或碳化分解,形成焦炭类的物质,长此以往导致注氯线堵塞。
从图6注氯流程图中可以看出,在总结以往注氯系统堵塞经验,本装置在开工建设期间,在B点处增加氮气线,其目的是加快四氯乙烯在蒸汽加热部位和靠近再生器处的喷嘴处的流动速度,减少四氯乙烯在高温部位的停留时间。
5.解决方案为避免上述问题再次出现,本文提出了一下几点建议,并做出了相应的调整和整改措施。
5.1 改善原料优化全厂流程和操作条件,改善重整原料的品质,增加原料油的芳潜。
密切留意原料采样结果分析,及时跟踪原料干点、芳潜含量。
5.2 注氯系统的改造5.2.1 氮气线的改造为避免出现注氯线堵塞时,四氯乙烯通过氮气线反窜,本文提出增加一个单向阀和压力表,如图6 C点所示。
当出现注氯系统堵塞时,单向阀可以避免四氯乙烯在图6中的B点倒窜。
由于靠近再生器的两路注氯线是容易结焦的部位,正常操作时可以关闭阀1,阀2中一个,打开另外一个,观察C处压力表是否比正常值0.31MPa高,进一步判断注氯线是否堵塞。
5.2.2 减少四氯乙烯结焦根据注氯线切割下来的现场图分析,结焦部位主要是蒸汽伴热部位和靠近再生器的喷嘴管线处,本文提出将伴热蒸汽停用,减少四氯乙烯高温接触部位。
四氯乙烯以液态进入再生器,与经H754加热到565℃的空气接触,可以完全被气化,从而不影响氯化氧化区的操作。
6. 小结本次装置出现的生产运行波动,对全厂氢气和高产辛烷值汽油带来了较大的影响,通过重整反应总温降降低入手,及时发现问题,并结合大量的数据分析,最后找出问题的症结。
从图8中可以看出,重整反应温降上升到290℃以上,产氢量达80000Nm3/h以上,生成油芳烃含量80%以上。
根据此分析结果,说明本文对运行出现的问题分析合理,提出的整改措施成效明显。
连续重整装置在运行中应密切关注催化剂活性,包括金属分散度和催化剂上氯含量等。
出现相关参数变化时,分析原因,调整操作,解决问题。
只有做到这些才能有效保证连续重整装置长周期高负荷正常运行。
图8 装置8月份主要参数趋势图参考资料[1] 李成栋. 催化重整装置技术问答[M].北京:中国石化出版社, 2010[2] 刘红云、牟银慧.重整氯化剂的应用及其对健康和环境的影响[J].炼油技术与工程。
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