连续重整催化剂
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连续重整装置碱洗塔腐蚀原因分析及改进措施某石化80万t/a连续重整装置采用IFP技术,于1997年11月建成投用,2012年检修由60万t/a 扩容改造为80万t/a。
催化剂再生烧焦是连续重整装置催化剂活性的关键工艺。
为了保证催化剂的活性,催化剂烧焦过程中需要不断地注氯。
再生烧焦后的放空气体(再生烟气)中含HCl量为500~2500µg/g。
法国Axens公司的再生烟气处理工艺采用碱洗方式,虽运行成本低、处理后完全达标,但存在操作复杂、设备易腐蚀、碱洗塔运行效率低等问题,为了保证再生气达到环保要求和减少系统腐蚀,在再生系统设置一套洗涤系统,再生气先在静态混合器中与碱液接触中和,再进入碱洗塔进一步洗涤。
再生系统碱洗塔D305主要作用是利用除盐水清洗再生气碱洗之后存在的HCl等腐蚀性离子。
碱洗塔顶部喷洒除盐水,而经过碱洗之后再生气从底部进入,在筒体内完成气液交换,达到对再生气的洗涤作用。
存在问题该碱洗塔为立式容器,一共有5层泡罩塔盘,容积为17.5m3,其规格尺寸为φ1900mm×7 681mm×16mm。
该容器属于一类压力容器,其主要设计参数见表1。
该塔于1997年11月投用,2012年检测发现塔壁裂纹,2013年整体更换了新塔(未更换塔盘),新塔从2016年7月份开始第一次发生塔壁腐蚀穿孔泄漏,一直到2017年停工检修共发生4 次泄漏,均采用塔壁包套等临时堵漏。
运行过程中从罐底排出的废液(碱液)呈红色,类似于铁锈。
腐蚀集中于碱洗罐东、南、西3个方位,圆泡罩塔盘段如图1所示。
气体入口孔在塔的北方位,北方位没有腐蚀穿孔现象。
原因分析工艺条件分析主要工艺流程如图2所示,由于催化剂再生需要注入一定量的氯(二氯乙烷),再生循环气中含烧焦过程中产生HCl等酸性气体,碱液通过P301注入循环气中,经过混合器M308与循环气混合后经冷却器E303进入碱洗塔中下部,在碱洗塔上部注入除盐水,通过5层泡罩塔盘进一步洗去循环气中残留的碱液及少量酸性气体。
连续重整装置催化剂粉尘异常分析及应对措施李江山【摘要】通过对催化重整装置粉尘异常现象的归纳总结,分别阐述了粉尘异常时还原段、反应器、催化剂输送系统、再生器、闭锁料斗以及分离料斗的现象及危害.同时,从操作和设备两个方面分析了粉尘淘析、进料工况、设备安装、催化剂烧焦等导致的粉尘异常原因,并提出了相应的处理措施.为催化重整装置异常工况的处理及日常操作提供了一定的借鉴意义.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2019(047)008【总页数】3页(P125-127)【关键词】催化重整;粉尘;堵塞;差压;约翰逊网【作者】李江山【作者单位】中海油惠州石化有限公司,广东惠州 516086【正文语种】中文【中图分类】TE624根据UOP定义,粉尘指直径小于1.2 mm的催化剂半颗粒及破碎催化剂颗粒。
按照粉尘产生的原因,可分为摩擦以及由温度和压力的剧烈变化导致的催化剂颗粒的破裂两个方面。
摩擦产生的粉尘,在多数情况下是重整装置产生粉尘的主要原因。
摩擦导致粉尘量的大小与两个方面有关,一是催化剂的强度;二是与催化剂接触的输送管道、约翰逊网(Johnson screen)、环形挡板等的表面因为粉尘附着、施工打磨不彻底导致摩擦力变大。
压力、温度的剧烈波动也是产生粉尘的原因之一。
对于有闭锁料斗的装置而言,闭锁料斗承担着将催化剂从低压往高压输送的功能。
因此催化剂在短时间内承受压力的变化,可能会导致粉尘的产生。
再生烧焦前后的温度波动非常大,催化剂在短时间内温升近400 ℃。
而再生器烧焦后,一般进行干燥和冷却,同样存在温度急剧下降的情况。
本文主要讨论的是粉尘增多导致的问题,从操作和设备两个方面对粉尘的产生进行分析。
1 粉尘增多的现象及危害粉尘在某部位异常增多之后的现象各有不同,且粉尘量的不同,表现也存在差异。
因此,该部分是一些装置已经出现过得异常现象,并且部分是粉尘严重增多的异常现象。
1.1 还原段粉尘增多现象及危害(1)还原尾氢出口过滤网反复堵塞,还原尾氢排放不畅。
49连续重整装置运行过程产生的催化剂粉尘量是反映装置运行水平的重要指标。
本装置采用IFP第三代超低压连续重整工艺,反应器并列布置。
正常情况下装置催化剂粉尘量为1~3kg/d。
粉尘的产生造成贵金属催化剂损耗增加,装置运行成本上升,堵塞再生器内网、反应器中心管和催化剂输送管线,造成系统压降升高、催化剂循环困难等异常情况,影响装置安稳长满优生产,甚至造成非计划停工。
一、催化剂粉尘的危害1.粉尘对反应系统的危害。
反应器中积聚的粉尘太多,会堵塞反应器扇形筒或者中心管的约翰逊网,随着反应在堵塞颗粒上的进行,堵塞在约翰逊网上的催化剂颗粒会因为积碳的大幅增加而迅速导致约翰逊网堵塞,进而导致反应器出入口压降增加。
粉尘增多导致反应器出现通过催化剂床层的油气密度因为携带细粉而增大,反应器内出现空腔或者贴壁现象,从而导致上部料斗料位上升。
2.粉尘对再生系统的危害。
当再生器中心筒筛网被催化剂粉尘堵塞时,循环再生气的流量逐渐降低,进入烧焦区的氧含量将减少。
此时烧焦能力下降,催化剂的积炭不能被良好的烧掉,导致剩余焦炭在氯化区高温高氧的条件下剧烈燃烧,产生的高温会损坏催化剂,甚至烧坏再生器内构件。
3.粉尘对催化剂循环的危害。
由于催化剂粉尘淘析不干净,粉尘在循环系统中发生累积。
催化剂在提升管中的流动是稀相输送,当粉尘充填在催化剂颗粒之间的空隙时,导致催化剂提升或流动困难。
粉尘的积累导致下料管堵塞,催化剂在反应器内流动不均,反应器某处或多处催化剂流速降低,甚至滞留,待生催化剂中夹带部分高碳催化剂,经烧焦后变成“侏儒”球。
4.粉尘对阀门仪表的危害。
催化剂粉尘增加了球阀的磨损和仪表堵塞,催化剂粉尘会损坏循环系统中特阀的密封面,使阀门内漏,无法保证阀门的正常使用。
催化剂粉尘还会堵塞闭锁料斗等系统的仪表,使仪表不能正常工作。
5.装置非计划停工。
高粉尘在烧焦区引起局部超温后可能导致烧穿再生器约翰逊网,导致装置停车检修。
催化剂粉尘被反应物携带至循环机和增压机过滤器内,且过滤器内部过滤网也因长期粉尘的附着,导致通透性较差,若过滤网部分破损,从而被循环机吸入叶轮中,导致机组停机,装置被迫停工检修。
198舟山石化116万吨/年连续重整装置是中海石油舟山石化四大装置之一。
主要有石脑油加氢分馏、重整反应、催化剂再生、芳烃分馏等部分组成。
催化剂再生部分采用采用的是美国环球油品公司(UOP)CycleMax三代专利技术,再生规模2000Ib/h。
积碳后的催化剂在气力输送下通过“L”阀组以连续的方式送到分离料斗,催化剂在重力的作用下依次通过再生器、氮封罐、闭锁料斗,在还原段还原后,得到再生后的催化剂。
其中闭锁料斗是实现连续催化重整催化剂连续循环和再生的关键,通过催化剂再生控制系统来完成催化剂的提升,并控制催化剂的提升循环速率[1]。
由于连续重整反应在低压、高温条件下进行,失氯和积碳速率较大[2],催化剂再生系统的连续正常运行是实现整个连续重整装置长周期运行的关键。
1 再生系统频繁触发热停的问题连续重整催化剂再生过程控制系统比较先进,基本可以实现异常状态下自动安全停车。
在既要实现再生催化剂靠重力作用在再生过程中的流动,又要在空气和氢气环境间的切换,主要通过在氢和空气环境间设立氮气泡通过控制合理的差压控制来实现,只有氮封罐压力同时略高于再生器、闭锁料斗才能在满足催化剂流动的情况下隔离空气和氢气环境,否则异常波动就会有安全风险,就需要触发强制停车动作,以保护装置的安全。
2 造成热停的原因分析造成再生热停的触发条件主要为氮封罐与闭锁料斗或氮封罐与再生器的差压小于0.5KPa延时10S触发热停车动作。
再生器压力通过排空气量控制再生器压力与闭锁料斗差压为零,氮封罐通过补氮调节控制氮封罐压力与闭锁料斗和再生器差压为5KPa,在正常情况下再生系统压力的高低有闭锁料斗压力决定。
闭锁料斗器直接排放至重整反应产物空冷前,所以再生系统压力基本和重整高分罐压力相等,同时随高分罐压力波动而波动。
通过分析确定闭锁料斗压力波动于排放气后路压力有关。
主要有两个因素,一是由于公司仅有一套重整装置,产氢大部分送下游馏分油加氢装置,无其它氢气来源,氢源比较单一,整个氢气管网相对比较薄弱,受外界因素影响比较大,重整气液分离罐(V3201)压力波动大。
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。
第39卷第2期2021年3月石化技术与用Petrochemical Technology&ApplicationVol.39No.2Mar.2021DOI:10.19909/ki.ISSN1009-0045.2021.02.0109工业技术(109-112)R-334催化剂在连续重整装置的工业应用!晓燕,周晶,赵静(中国石油兰州石化公司炼油厂,甘肃兰州730060)摘要:在中国石油兰州石化公司80万t/a连续重整装置上考察了美国UOP公司研发的R-334催化剂的性能,并进行了工业标定。
结果表明:使用R-334催化剂,重整装置C"4液体收率为91.30%,纯氢收率为4.50%,原催化剂分别提高0.61,3.85个百分点,脱戊烷油研究法辛烷值达到催化剂技术协议保证值(不小于102);R-334待生催化剂碳质量分数维持在3%~5%,氯质量分数稳定在约0.95%;R-334催化剂稳定性良好,可以在高苛刻度下长周期稳定运转%关键词:连续重整;催化剂;含氯量;氢气;C"5液体收率;芳<中图分类号:TE624.4I2文献标志码:B文章编号:1009-0045(2021)02-0109-04中国石油兰州石化公司80万t/a连续重整装置采用美国UOP公司第2代超低压连续重整工艺和第3代Cyclemax催化剂再生技术[1],以常减压直I石脑油I分为原料,主要产品为苯、甲苯、二甲苯、氢气等%2019年5月装置大检修期间,将已使用6a的重整催化剂更换为UOP公司研发的R-334催化剂。
本工作在重整装置检修完成并平稳运行一段时间后,对该装置进行了工业生产标定,考察了R-334催化剂的性能,以期为同类装置%1R-334催化剂与重整进料的性质1.1R-334催化剂性质R-334催化剂由中国石油抚顺石化公司催化剂厂生产,其主要物化性质见表1。
表1R-334催化剂的主要物化性质项目规格指标项目规格指标形状球型状还原态堆密度/(kg-m-3)570表$(m2-g-1)183粒径/mm 1.60压碎强度/(N-粒-1)59.33!住白)/%0.28表2重整进料主要性质性质定设计值$(kg-m-3)730740I程/!初I点73.085.310%88.097.550%105.5113.090%132.5142.8I149.5171.6含硫量/(!g-g-1)0.5!0.5含氮量/(^g'g"1)0.47!0.50 $(ng- g-1)<1!1$(ng- g-1)<1!10$(ng- g-1) 2.64!4.002R-334催化剂装填与重整装置开工2.1R-334催化剂装填装置工段,检装达到要求后,以下2组装填催化剂,装R-334催化剂52.90#%第1组:还原段、第1〜第4、催化剂,装在原段的」处,共装催化剂44.30t;第2组:分离料斗、再生、,装在分,共装入催化剂&60t。