催化重整裝置運行總結(jié)

催化重整裝置運行總結(jié)中國石化股份公司荊門分公司生產(chǎn)處二00五年九月催化重整裝置運行總結(jié)一、前言

荊門分公司催化重整裝置原為北京院設(shè)計的15萬噸重整和芳烴抽提聯(lián)合裝置，建成于70年代初期，后改造為10萬噸寬餾份重整。1998年，隨著荊門分公司原油加工能力的提高和國家對汽油質(zhì)量升級的強制要求，經(jīng)中國石化總公司批準，由北京設(shè)計院對該裝置進行了大幅度的技術(shù)改造。裝置規(guī)模擴大為25萬噸/年、預(yù)處理部分由原料先拔頭后加氫改為全餾份加氫，采用氫氣一次通過流程；重整部分采用二段混氫，

CB-6、CB-7催化劑分段裝填、固定床半再生技術(shù)。

裝置于1999年7月份改造完畢中交，當月中旬開始進行單機試運，分餾系統(tǒng)進行水沖洗、冷油運等工作，8月底完成。于9月進油開工。

催化重整裝置運行總結(jié)一、前言

荊門分公司25萬噸/年催化重整裝置自投產(chǎn)以來，受投資監(jiān)控、設(shè)備利舊率高、設(shè)備配置等各種因素影響，逐漸暴露出種種問題，尤其是預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)壓降快速上升曾長期困擾重整裝置長周期平穩(wěn)運行。荊門分公司多次與相關(guān)科研院所及兄弟單位進行技術(shù)交流，催化劑多次換型，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，始終未能從根本上找到切實可行的技術(shù)方案，2004年4月份裝置停工檢修期間對預(yù)加氫系統(tǒng)流程進行了調(diào)整，至今重整裝置已平穩(wěn)運行一年多。本文就荊門分公司催化重整裝置開工期間取得的成功經(jīng)驗和出現(xiàn)的問題及分析、解決措施做一個匯報，希望能對其他裝置起到一定的借鑒作用。

催化重整裝置運行總結(jié)二、裝置運行情況

重整預(yù)加氫系統(tǒng)2000～2005年生產(chǎn)任務(wù)完成情況見下表1催化重整裝置運行總結(jié)二、裝置運行情況

重整裝置2000～2005年生產(chǎn)任務(wù)完成情況見下表2催化重整裝置運行總結(jié)三、裝置運行工藝分析

1、荊門分公司自行解決了預(yù)加氫反應(yīng)器壓降增長過快影響裝置長周期運行的瓶頸問題。1999年重整裝置開工以來，預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)壓降快速上升長期困擾重整裝置長周期平穩(wěn)運行，預(yù)加氫反應(yīng)器平均四個月撇頭或過篩一次，最短的時候曾經(jīng)在裝置開工一周后停工處理壓降問題，2000～2003年累計撇頭、過篩12次。荊門分公司多次與相關(guān)科研院所及兄弟單位進行技術(shù)交流，催化劑3次換型，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，始終未能從根本上找到切實可行的技術(shù)方案解決這一問題，下圖為2003年3月至2004年4月的預(yù)加氫反應(yīng)床層壓降上升趨勢：催化重整裝置運行總結(jié)預(yù)加氫反應(yīng)床層壓降圖催化重整裝置運行總結(jié)

從上圖中我們可以看出，雖然每次催化劑撇頭、過篩后開工初期反應(yīng)器床層壓降下降，但很快又重新上漲，而且每次過篩后預(yù)加氫反應(yīng)器床層的起始壓降均呈上升趨勢，壓降上漲的速率也變得越來越快。很顯然，通過對催化劑撇頭、過篩是不能解決預(yù)加氫反應(yīng)壓降問題的。

預(yù)加氫反應(yīng)床層壓降增長過快的原因分析根據(jù)近幾年來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及裝置的實際情況，分析造成預(yù)加氫反應(yīng)床層壓降過快增長的原因有以下幾點：⑴、預(yù)加氫進料加熱爐的熱負荷過小：預(yù)加氫進料加熱爐F201是原10萬t/a半再生重整裝置的預(yù)加氫原料加熱爐，設(shè)計熱負荷較小(1.874MW)。預(yù)加氫設(shè)計進料38t/h，在進料達到33t/h左右時，爐膛溫度就可高達800℃甚至更高。從下圖可以看出，預(yù)加氫進料越靠近爐管內(nèi)壁，其流速越慢、吸收的熱量越多、油品溫度越高。過高的溫度使得預(yù)加氫進料極易在爐管內(nèi)壁附著并形成焦質(zhì)，從催化劑床層所采的焦狀物的分析結(jié)果也證實了以上結(jié)論。催化重整裝置運行總結(jié)爐膛溫度與爐管油品吸熱關(guān)系圖催化重整裝置運行總結(jié)表-3反應(yīng)器內(nèi)結(jié)焦成分分析

以上分析數(shù)據(jù)中表明：催化劑床層中含有大量含鐵雜質(zhì)及碳粉。由于加熱爐F201兩路進料均無閥門，隨著加熱爐管內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦，爐管內(nèi)截面逐漸變小，極易發(fā)生偏流現(xiàn)象，延長油料在結(jié)焦爐管中的停留時間，進一步加劇了爐管的結(jié)焦現(xiàn)象。

催化重整裝置運行總結(jié)⑵、重整裝置原料氯含量過高：1999年至2002年荊門分公司進廠原油中發(fā)現(xiàn)江漢原油含有大量有機氯離子，引起重整裝置嚴重腐蝕。荊門分公司研究院通過對江漢原油跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)重整原料有機氯離子含量居高不下，見表4。

表4：江漢原油重整原料氯含量分析

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我廠現(xiàn)加工洪湖管輸油（儀征油為主）與江漢油的比例一般為7:3，江漢原油經(jīng)與這些原油混合后，在重整裝置原料油中實際氯含量(見表4)一般在40～80ppm，最高達到144ppm。表5：重整裝置原料油中氯含量分析數(shù)據(jù)表

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荊門分公司研究院對我廠加工的各主要原油生產(chǎn)的重整料中氯含量進行了跟蹤分析，其結(jié)果表明除江漢油外，其它各種原油生產(chǎn)的重整原料氯含量均低于15ppm，因此判斷江漢原油重整料中氯含量高是引起我廠重整原料中氯含量高的主要原因。從表3中江漢原油重整料水洗前后氯含量變化不大分析，分析是江漢油田在開采原油過程中加入了含有機氯的助采劑所致，鹵代烴在進爐管前就已經(jīng)分解，在有水存在的環(huán)境下產(chǎn)生嚴重的腐蝕剝離作用，形成氯化鐵、硫化鐵進入反應(yīng)器，沉積在反應(yīng)器床層頂部，或占據(jù)催化劑顆粒間空隙，引起反應(yīng)器壓降上升。

原料中氯含量過高，嚴重影響預(yù)加氫催化劑活性及穩(wěn)定性發(fā)揮。造成反應(yīng)系統(tǒng)及后部用氫裝置腐蝕嚴重，特別是用氫系統(tǒng)高含硫更加劇了設(shè)備腐蝕、減薄等現(xiàn)象，嚴重威脅裝置安全生產(chǎn)。催化重整裝置運行總結(jié)過高氯含量造成重整裝置嚴重腐蝕，僅2000年我廠重整裝置就因氯腐蝕造成9次非計劃停工搶修，使用脫氯劑達50噸（165萬元），2001年為34.1噸（113萬元），裝置運行成本大幅上升，更為嚴重的是過高的氯含量使送到下游用裝置的重整氫威脅各用氫裝置安全生產(chǎn)，影響了全廠物料平衡，重整裝置依靠頻繁更換脫氯劑來保證下游用氫裝置安全生產(chǎn)，增加了裝置的運行成本，無法從根本上解決問題。預(yù)加氫原料中還含有一定數(shù)量的氮，經(jīng)加氫后生成銨鹽，附著在進料換熱器上，影響換熱效果，導致加熱爐超溫結(jié)焦，焦粉帶入反應(yīng)器床層，引起壓差上升。因此嚴格控制重整原料中水及雜質(zhì)含量（特別是氯含量）是重整裝置平穩(wěn)長周期運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

⑶、預(yù)加氫循環(huán)氫壓縮機故障頻繁：

預(yù)加氫循環(huán)氫壓縮機K201/3、4是日本70年代的產(chǎn)品，故障率一直較高，在每次切換壓縮機的過程中必定會產(chǎn)生脈沖氣流，將管線中的銹渣、加熱爐管內(nèi)壁上附著的焦粉等雜質(zhì)剝落帶入反應(yīng)器R202/1，并在反應(yīng)床層上部聚集、板結(jié)，造成反應(yīng)壓降上升。

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⑷、預(yù)加氫原料機械雜質(zhì)含量高：由于原料罐區(qū)長期未清罐，導致預(yù)加氫原料的機械雜質(zhì)含量較高。而預(yù)加氫系統(tǒng)并未設(shè)置原料過濾器，造成這部分機械雜質(zhì)直接進入預(yù)加氫反應(yīng)器，并有一部分沉積在加熱爐管中形成結(jié)焦的前身物。⑸、預(yù)加氫進料偏流：由于加熱爐管內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦，爐管內(nèi)截面因而逐漸變小，由于加熱爐兩路進料均無閥門，極易發(fā)生偏流現(xiàn)象，油料在結(jié)焦爐管中的停留時間延長，這勢必進一步加劇了爐管的結(jié)焦現(xiàn)象。⑹、預(yù)加氫加熱爐管爆破吹掃不徹底：由于預(yù)加氫加熱爐停工期間并未進行燒焦，而一般只進行爆破吹掃，不足以將所有結(jié)焦物吹掃干凈。開工之后還未吹掃干凈的焦質(zhì)便隨反應(yīng)進料進入催化劑床層，反而加劇了壓降的上升。還有部分附著在爐管內(nèi)壁的焦質(zhì)成為結(jié)焦前身物，加劇了爐管的結(jié)焦。催化重整裝置運行總結(jié)預(yù)加氫壓降過大的解決措施⑴、預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)流程調(diào)整A、針對預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)在生產(chǎn)波動的情況下，易將爐管中剝落的焦粉等雜質(zhì)帶入預(yù)加氫反應(yīng)器R202/1床層中引起壓降快速上升的問題，將原預(yù)加氫脫氯反應(yīng)器R201調(diào)至加氫反應(yīng)器R202/1前，并裝填容垢能力較強的HTP系列脫鐵劑，改造前后流程見下圖。

催化重整裝置運行總結(jié)

催化重整裝置運行總結(jié)流程更改后，預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)波動造成結(jié)焦物被剝離，也會被阻攔在前面的R201中，這樣就將反應(yīng)壓降前移至R201，從而達到減緩R202/1壓降上升速率的目的。從而降低了反應(yīng)器床層壓降的上升速率。B、預(yù)加氫進料泵后增設(shè)了兩臺過濾器，以過濾預(yù)加氫原料中的機械雜質(zhì)。⑵、荊門分公司在總公司協(xié)調(diào)下，與江漢油田協(xié)商解決了江漢油田在開采原油過程中加入含有機氯的助采劑問題，重整原料中氯含量降到10ppm以下，緩解了原料氯含量高帶來的腐蝕、壓降快速上升等問題。

⑶、加熱爐F201改造鑒于預(yù)加氫進料加熱爐F201的熱負荷過小的情況，采取了以下幾點措施：

催化重整裝置運行總結(jié)A、在不改變加熱爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的情況下，在加熱爐對流室增設(shè)了兩排爐管。B、加熱爐燃燒器更換為高效燃燒器。C、加熱爐爐膛重新噴涂陶纖襯里，降低散熱損失，提高熱效率。

采取以上改造措施后加熱爐爐膛溫度平均下降了80～100℃左右，有效地降低了爐管結(jié)焦的速率，改造前后對比見表5：

催化重整裝置運行總結(jié)

催化重整裝置運行總結(jié)⑷、預(yù)加氫循環(huán)氫壓縮機改造對預(yù)加氫循環(huán)氫機K201/3、4的氣缸進行重新測繪并進行了更新改造。改造之后效果明顯，壓縮機故障率由改造前平均1個月一次下降到平均半年一次，減少了因壓縮機頻繁換機引起脈沖氣流將爐管結(jié)焦物剝離帶到反應(yīng)床層的幾率。⑸、預(yù)加氫加熱爐爐管燒焦并分段爆破吹掃為了解決預(yù)加氫加熱爐爐管結(jié)焦物剝離帶到反應(yīng)床層的問題，裝置每次停工，對預(yù)加氫加熱爐管進行燒焦，并對壓縮機出口至反應(yīng)器入口管線進行分段爆破吹掃。2004年4月停工期間，F(xiàn)201吹掃出大量的鐵粉及焦炭粉，從燒焦及爆破吹掃情況來看，加熱爐爐管確實結(jié)焦比較嚴重。

催化重整裝置運行總結(jié)處理后的效果分析2004年5月開工至今，重整裝置已運行一年多，R201脫鐵劑更換了4次，預(yù)加氫反應(yīng)器壓降上升緩慢，截止目前壓降一直維持在0.05-0.07MPa，沒有出現(xiàn)因預(yù)加氫反應(yīng)器壓降問題影響裝置正常生產(chǎn)的情況。

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2、硫化態(tài)RS-30催化劑工業(yè)應(yīng)用總結(jié)2004年荊門分公司經(jīng)過技術(shù)交流，預(yù)加氫催化劑選用石科院最新研制的高活性硫化態(tài)RS-30催化劑，該型催化劑為首次在工業(yè)裝置上進行應(yīng)用。該催化劑為蝶形，由于該催化劑是器外預(yù)硫化催化劑，其催化劑表面殘留有制備預(yù)硫化劑時所使用的烴類溶劑，催化劑在裝填過程中產(chǎn)生的硫粉及烴類粉塵會刺激眼睛、皮膚及呼吸系統(tǒng)，如在裝劑過程中受潮，會產(chǎn)生SO2和熱量，引起催化劑性質(zhì)發(fā)生變化并危及裝劑人員的安全和健康，在裝劑前專門組織裝劑人員學習了裝填方案。4月27日在石科院專家的指導下，嚴格按照硫化態(tài)催化劑的裝填方案進行了催化劑的裝填工作。

催化劑活化步驟：由于RS-30催化劑只是經(jīng)過了器外預(yù)硫化階段，并不是被充分硫化的催化劑，而器外的硫化過程只是將硫固定在催化劑上，硫在催化劑上與活性金屬的結(jié)合形式是氧硫化態(tài)(即MeSxOy,Me代表金屬，如W、Mo、Ni、Co等)。因此器外預(yù)硫化的催化劑裝入反應(yīng)器后需進一步處理使之完全硫化(即MeSz)，以使催化劑活性達到最佳，這一過程稱為器外預(yù)硫化催化劑的活化。催化重整裝置運行總結(jié)

只有經(jīng)過活化后，催化劑才可能達到預(yù)期活性。催化劑活化的充分與否決定了催化劑活性的高低，因此催化劑的活化成為器外預(yù)硫化催化劑開工過程中至關(guān)重要的步驟。5月2日7：20引氫氣進裝置，根據(jù)石科院專家的建議，引氫氣前催化劑床層最高溫度點控制不高于80℃，因為高于此溫度，催化劑會與氫氣迅速發(fā)生反應(yīng)，引起反應(yīng)器內(nèi)的放熱。氫氣循環(huán)穩(wěn)定后，反應(yīng)器入口溫度以30℃/h的速度升至130℃。14：35啟動泵201向預(yù)加氫進料，15：30預(yù)加氫建立閉路循環(huán)（帶塔201），油路循環(huán)穩(wěn)定后，反應(yīng)溫度以30℃/h向280℃升溫。RS-30開始進行活化，硫化油性質(zhì)及催化劑活化曲線見下圖：

表－7：硫化油性質(zhì)

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催化重整裝置運行總結(jié)催化劑活化的工藝參數(shù)：容201壓力:1.6-1.7MP

空速：3h－1

氫油比:100v/v21：00溫度升至280℃，恒溫3小時，24：00催化劑活化結(jié)束?；罨^程中，每半小時檢測一次高分尾氣中的H2S濃度，并從高分放水、稱重，以便掌握活化的程度，活化過程共脫水215kg,占硫化態(tài)RS-30催化劑重量的2.19％（占氧化態(tài)催化劑重量的2.9％），達到RS-30催化劑理論脫水量的要求。RS-30催化劑活化結(jié)束后引原料進行正常生產(chǎn)，精制油的質(zhì)量完全達到重整催化劑進料要求，表明活化是成功的。RS-30催化劑運行一年多以來，在保證精制油的質(zhì)量完全達到重整催化劑進料要求的情況下，操作條件基本保持不變：反應(yīng)入口氫分壓2.0Mpa、反應(yīng)溫度285～288℃、空速4.7～5.5h-1、氫油比100：1，表明RS-30催化劑具有良好的穩(wěn)定性。

催化重整裝置運行總結(jié)RS-30催化劑對原料的適應(yīng)性：荊門分公司加工原油品種多，包括魯寧油、南陽油、江漢油、儀征油、阿曼油、漢戈油等，造成重整原料性質(zhì)變化較大。從表8、表9中可以看出，2004年5月開工后，原料油中氯含量滿足了進料要求，氮含量呈上升趨勢，最高達21.3ppm，尤其是2005年2月-5月，持續(xù)超標達三個月（設(shè)計原料氮含量≯5.8ppm），硫含量間斷出現(xiàn)超標情況，最高達553ppm，重整精制油硫、氯、氮含量完全達到重整催化劑進料要求，表明RS-30催化劑的適應(yīng)性強，尤其是在脫氮活性上表現(xiàn)出良好的性能。結(jié)論：一年多的運行表明，RS-30催化劑具有良好的穩(wěn)定性和極強的適宜性。催化重整裝置運行總結(jié)表8：預(yù)加氫原料性質(zhì)

催化重整裝置運行總結(jié)表9：重整精制油性質(zhì)

催化重整裝置運行總結(jié)

3、重整裝置生產(chǎn)波動情況分析2004年以來重整裝置歷經(jīng)多次晃電及設(shè)備故障停進料后，重整一、二反反應(yīng)溫降逐漸減小，重整反應(yīng)器總溫降及各反溫降分布見表10：表-10重整溫降及分布(*為重整一、二反換劑后的反應(yīng)溫度)

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6月6日重整裝置停工更換一、二反催化劑。一、二反CB-6卸出催化劑分析數(shù)據(jù)見表11：表11：重整一、二反催化劑分析

分析單位：北京石科院

從表11中可以看出，催化劑上積炭量已達11%，遠高于正常含量，估計三、四反CB-7催化劑的積炭量也不低，

CB-6、CB-7催化劑活性下降明顯，分析催化劑活性下降的主要原因如下：（1）自99年重整裝置開工以來，CB-6、CB-7催化劑歷經(jīng)多次再生。催化劑的比表面、孔體積等指標逐漸下降，直接影響催化劑的活性恢復。

催化重整裝置運行總結(jié)（2）2004年以來裝置多次晃電，造成重整循環(huán)機K202停機。K202密封系統(tǒng)采用的是潤滑油密封，晃電造成機202聯(lián)鎖停機時，潤滑油極易跑損，竄入重整反應(yīng)系統(tǒng)，造成催化劑快速積炭及金屬沉積。從生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)K202潤滑油損耗量增多也證實了這一點。硫含量超標的精制油進入重整反應(yīng)器床層造成重整催化劑暫時性硫中毒，加快了積炭速度。（3）2005年6月6日更換了一、二反催化劑。然后各反溫降恢復正常，三反溫降略低于四反，主要原因還是積炭增加，催化劑活性降低所致。催化重整裝置運行總結(jié)四、荊門分公司重整裝置存在的問題及擬采取的措施1、因受全廠物料平衡的影響，重整裝置只對一、二反CB-6催化劑進行了更換。占總量75％的三、四反CB-7催化劑未能更換，經(jīng)過一年多的運轉(zhuǎn)，催化劑的活性下降，荊門分公司準備在10月份將重整催化劑全部更換為石科院研制的PRT-C/PRT-D催化劑以滿足汽油調(diào)合對重整穩(wěn)定汽油的質(zhì)量要求，同時副產(chǎn)廉價的重整氫氣以降低全廠氫氣成本。2、重整立式換熱器偏流。受投資影響，99年重整裝置改造時一段立式換熱器未能進行更換，仍利舊兩臺換熱面積各為350m3的換熱器，在生產(chǎn)出現(xiàn)波動時易出現(xiàn)偏流，管程、殼程出口各偏差100多度，且偏流后很難進行調(diào)整，立式換熱器偏流造成生成油的余熱未能充分利用，增加了后部冷卻系統(tǒng)的負荷，冷后溫度上升，循環(huán)氫易帶輕組份，循環(huán)氫壓縮機負荷增大，影響機組平穩(wěn)運行。立式換熱器偏流容易出現(xiàn)泄漏情況，影響汽油辛烷值，重整四反出口和穩(wěn)定塔辛烷值對比如下：催化重整裝置運行總結(jié)表12：重整四反出口和穩(wěn)定塔辛烷值催化重整裝置運行總結(jié)注：重整裝置6月7日停工，6月8日換劑，6月10日重整進油開工生產(chǎn)