焦化汽油单独加氢技术工程化的问题及对策

焦化汽油单独加氢技术工程化的问题及对策李立权（中国石化集团洛阳石油化工工程公司，河南省洛阳市471003）

摘要：介绍了国内焦化汽油单独加氢工程化应用的技术及其流程，针对焦化汽油单独加氢工程化过程中遇到的问题，包括加氢反应器顶部结焦、反应器床层压力降快速上升、操作周期缩短、反应部分换热器结垢、压力降增大、传热系数降低等，分析了加氢反应器顶部分配盘、积垢篮、顶部催化剂结焦样品和反应部分换热器垢样的元素组成，追踪这些元素的来源或产生的原因，提出了应对措施。指出饱和焦化汽油加氢装置产品（低分油、加氢焦化汽油）循环并不能完全解决长周期运行问题，同时会增加投资、能耗及操作费用；由于焦化汽油单独加氢过程结焦的不可避免性，建议规划炼油厂总流程时应避免新建焦化汽油单独加氢装置；焦化汽油可分别与焦化柴油，催化柴油，焦化柴油与催化柴油混合油，焦化柴油与焦化蜡油混合油，或焦化柴油、催化柴油、焦化蜡油混合油一起加氢以延长焦化汽油加氢装置的操作周期。

关键词：焦化汽油加氢工程化问题对策“十·五”、“十一·五”期间，我国建设了大

量延迟焦化装置，延迟焦化装置产生的焦化汽油可与焦化柴油、直馏柴油、催化柴油一起加氢，也可单独加氢生产重整料、乙烯料、合成氨原料及车用汽油调合组分。由于焦化汽油含有比同种原油直馏汽油高50倍的氮，烯烃、二烯烃、实际胶质、硫及重金属杂质含量均较高，还含有硅，安定性差，因此焦化汽油单独加氢就出现了加氢反应器顶部结焦、反应器床层压力降上升、操作周期缩短，反应部分换热器结垢、压力降增大、传热系数降低等问题。解决焦化汽油单独加氢工程化问题，延长装置运行周期是目前的紧迫任务。

1国内焦化汽油加氢工程化应用技术

［1-5］

焦化汽油单独加氢应用的工程化技术大多根据焦化汽油的组成及目标产品要求而定，典型的焦化汽油性质见表1。表1典型的焦化汽油性质Table1Propertyoftypicalcokinggasoline项目原料1原料2原料3原料4原料5原料6密度/（g·cm－3）0．73610．72200．73480．71320．73340．7325w（硫）/（μg·g－1）1592183001610710034004700

w（氮）/（μg·g－1）223225410126

w（硅）/（μg·g－1）1．866

组成（w），%烷烃46．3149．8040．8050．40烯烃20．5925．1038．5831．8036．00/36．50*35．20/36．40*环烷烃18．1017．609．5211．90芳烃15．007．5011．105．9010．10/9．40*10．20/10．00*胶质/［mg·（100mL）－1］8150/188*8．0/18．0*馏程/℃初馏点/30%45/12342/47/9337/42．0/78．9（10%）42/62（10%）50%/90%/终馏点144/195/205119//187122/185/219103/143/165130．6/178．9/206．6124．6/180．1/206．6

注：阳光下，大多数焦化汽油1d就变色。*储存10d的数据。

针对表1的原料，含硅焦化汽油加氢一般采用先脱硅后加氢的工艺流程，终馏点低于175℃的焦化汽油加氢后氮质量分数小于0．2μg/g，可

收稿日期：2011－10－15；修改稿收到日期：2011－11－20。作者简介：李立权，教授级高级工程师，石油和化工行业工程勘察设计大师，现任该公司副总工程师。联系电话：0379－64887540，E-mail：lilq．lpec@sinopec．com。

—41—作为重整料；终馏点低于188℃的焦化汽油加氢后可生产乙烯料、合成氨原料；终馏点低于220℃的焦化汽油加氢后可生产汽油调合组分。目的产品不同，需要的设计条件不同，采用的流程也不尽相同。我国已建成或已工业示范的焦化汽油加氢装置没有明确的商业名称，均为采用专利催化剂、非专利催化剂的工程化焦化汽油加氢技术。典型的工程化流程分为常规流程和带预加氢的流程，分别见图1～2。图中的加热炉有的仅作为开工炉设计，正常操作负荷为0；图2中的预加氢反应器也可旁路掉。图1常规焦化汽油加氢流程示意Fig．1Flowdiagramofconventionalcokinggasolinehydrogenatingprocess图2带预加氢的焦化汽油加氢流程示意Fig．2Flowdiagramofcokergasolinehydrogenatingprocesswithpre-hydrogenation2工程化过程中遇到的问题2．1加氢反应器的问题焦化汽油单独加氢的反应器问题包括顶部结焦、床层压力降上升、操作周期缩短［6-16］。装置反应器顶部分配盘、积垢篮、顶部催化剂在短期内就形成结焦物或垢物，使装置压力降在短期内快速上升，被迫停工处理。图3是某焦化汽油加氢装置反应器顶部结垢/结焦情况。表2列出了几套焦化汽油加氢装置由于反应器床层压力降上升，迫使装置停工撇头，导致操作周期缩短的情况。图4是某焦化汽油加氢装置2011年1月反应器床层压力降的变化情况。

图3反应器顶部结垢/结焦情况Fig．3Fouling/cokingattopofreactor

表2反应器压力降上升引起装置停工情况Table2Unitshutdownduetorisingofpressuredropinreactor

开工时间停工时间连续运转时间/月装置12002－022002－061202002－062003－032702003－032003－0560装置22005－012005－0490装置32006－082007－05286（负荷77．4%）2007－062008－05343（负荷81．9%）2008－052009－05353（负荷89．6%）2009－052010－01260（负荷79．0%）装置42007－072007－10842007－102008－0189装置52010－102011－01922011－022011－03352011－042011－0793

2．2反应部分换热器的问题

焦化汽油单独加氢装置反应部分换热器的问题包括结垢、压力降增大、传热系数降低［6，10，16-19］。

—51—某焦化汽油加氢装置运行24d，反应部分换热器压力降从0．25MPa上升到0．60MPa，一年内因换热器结垢停工3次，并发生换热管腐蚀泄漏；另一焦化汽油加氢装置反应部分换热器结垢情况见图5，2011年1月反应部分换热器压力降的变化见图6。

图4某反应器2011年1月压力降的变化情况Fig．4ChangeofpressuredropinreactorduringJanuaryin2011

图5反应部分换热器结垢情况Fig．5Foulinginheatexchangerofreactionpart

图62011年1月反应部分换热器压力降的变化Fig．6ChangeofpressuredropinaheatexchangerofreactionpartduringJanuaryin2011

图6中的2011年1月25日，因装置负荷降到满负荷的40%，换热器的压力降才开始下降。反应部分换热器结垢、压力降增大、传热系数降低，装置只得低负荷运行。

3工程化问题产生的原因

3．1加氢反应器的问题

［6-16］

表3列出了某焦化汽油加氢装置不同时间反应器顶部分配盘、积垢篮、顶部催化剂结焦样品的分析结果。从表3的结焦样品元素组成分析结果可看出，结焦样品中含有的元素主要有：氧、碳、硫、铁、钠、硅、氯等。（1）氧：原料含水（某焦化汽油原料水质量分

数长期在500μg/g以上）；在储运或储存过程中，原料与空气中的氧气接触，使其含有一定的溶解氧。在较高温度下，溶解氧和原料中的硫、氮等杂原子分解生成活性自由基，引发自由基链反应，形成高分子聚合物缩合生焦，在反应器入口全汽化、流速突然降低条件下沉积，导致结焦样品的氧含量高，如表3所示。

表3结焦样品元素组成分析结果Table3Elementanalysisresultofcokesamplesw，%

元素顶部分配盘2009－052010－02（表层）2010－02（内部）积垢篮2009－052010－02保护剂2010－02催化剂12010－02催化剂2

2010－02

氧45．0139．4438．1235．3334．9243．6932．5231．93碳13．3824．0026．2017．228．1712．924．714．32硫15．65

*11．32*9．58*9．81*15．45*6．03*5．76*

铁5．164．194．620．801．391．220．59

*0．18*

钠19．0419．3320．094．159．6526．132．761．08硅0．10

*0．05*0．04*4．241．210．03*1．872．20

氯1．06

*1．19*1．00*1．60*1．89*0．22*0．08*0．4*

*分析数据可能偏大。—61—