中石油催化重整裝置運行情況調研

2005年6月，中國石油天然氣有限公司（以下簡稱“中石油”）組織相關專家對有限公司8家公司的強大改造裝置進行了現場研究。調研組通過與生產企業工程技術人員進行技術交流、裝置現場實地考察、資料收集和整理,基本掌握了中石油系統催化重整裝置的現狀。1催化重整裝置的生產能力截止到2005年底,國內共有連續重整裝置20套,加工能力為12.69Mt/a,其中中石油系統有7套,加工能力為3.50Mt/a;國內共有固定床重整裝置48套,加工能力為10.00Mt/a,其中中石油系統有17套(停工4套),加工能力為4.47Mt/a。中石油系統催化重整裝置的加工能力為7.97Mt/a,僅占原油總加工能力的7%,裝置的平均加工能力為0.33Mt/a。目前正在運行的催化重整裝置最大設計加工能力為0.60Mt/a,加工能力在0.15Mt/a以下的裝置有6套,占現有裝置總數的25%,大部分裝置加工能力在0.20～0.40Mt/a,占現有裝置總數的54%。中石油系統催化重整裝置采用汽油方案的設計能力為4.52Mt/a,占總加工能力的64.66%;采用芳烴方案的設計能力為1.05Mt/a,占總加工能力的15.02%;采用汽油/芳烴方案的設計能力為1.42Mt/a,占總加工能力的20.32%,2裝置總加工量和總能耗2004年中石油20套重整裝置的實際加工量約6.18Mt/a,占原油一次加工量的5.97%(2004年中石油原油加工量為103.50Mt/a,設計加工能力113.74Mt/a),平均運行負荷率為88.35%,綜合能耗平均為5767.2MJ/t。其中連續重整裝置加工量為3.29Mt/a,占總加工量的53.24%,固定床重整裝置的加工量為2.89Mt/a,占總加工量的46.76%。中石油系統催化重整裝置基本情況及2004年生產運行情況詳見表1～2。3問題和建議從8個企業催化重整裝置的現場調研情況看,總體運行情況良好,但也暴露出一些共性問題,限制了重整裝置技術水平的發揮,應該引起足夠的關注。3.1催化裂化汽油原料的篩選調研的8個企業的重整裝置中,只有大連、吉林和大慶的重整裝置在滿負荷運行。造成運行負荷偏低的主要原因是原料不足,因此擴大重整裝置的原料來源非常重要,如可把加氫裂化重石腦油、焦化汽油和一定餾程的催化裂化汽油作為重整原料。加氫裂化重石腦油環狀烴(環烷烴和芳烴)質量分數在40%～50%,是理想的催化重整原料;焦化汽油的硫和氮含量較高、辛烷值較低、安定性差,一般都要通過深度加氫精制后才能作重整原料,目前國內許多企業的重整裝置都在摻煉焦化汽油,取得了很好的效果。催化裂化汽油作為重整原料既可提高汽油的辛烷值,還可以解決汽油的硫和烯烴含量高的難題。催化裂化汽油中中間餾分的辛烷值最低,可以通過催化重整對其進行改質。對于較高苛刻度的催化重整裝置來說,采用82～154℃餾分作原料,對于較低苛刻度的催化重整裝置來說,采用82～173℃餾分作原料。大港石化分公司的重整裝置做了嘗試,摻煉比例為18%,并取得了良好的效果。目前正在建設的大連石化分公司2.20Mt/a和華北石化分公司0.60Mt/a催化重整裝置均摻煉催化裂化汽油,其中大連石化分公司摻煉量約為15%,華北石化分公司摻煉量為50%,預加氫均采用美國標準公司的DN-200催化劑。對于有乙烯裂解裝置的企業,應進一步優化重整和乙烯裝置的原料,做到“宜烯則烯、宜芳則芳、宜油則油”。焦化汽油芳烴潛含量比較低,適合于裂解,不適合于重整;乙烯裂解汽油是抽提的良好原料,其抽余油又是十分好的重整原料,不應作為裂解的原料。重整抽余油基本上是直鏈烷烴,辛烷值比較低,是非常理想的裂解原料,目前絕大多數企業把它作為高辛烷值汽油調合組分,是不合理的。目前中國石化上海、揚子石化股份公司等企業已經將乙烯裂解汽油的抽余油作為重整原料,取得了較好的經濟效益。利用重整抽余油替代乙烯裂解抽余油是優化石油化工原料、擴大重整原料來源的有效途徑。3.2組分含量所占比例的確定隨著我國加工進口原油數量的不斷增加,加之重整原料來源的不斷擴大,原料中的輕組分含量所占的比例也在增加。現有重整裝置的原料預處理部分的拔頭油量一般是按照10%～20%進行設計的,可是在實際生產中有些裝置的拔頭油量高達25%以上,部分設備不能滿足生產需要,因此建議對原料預處理系統的設備進行核算和改造。3.3減少預加氫反應器床層壓力降在調研的8個企業中,有多半企業的重整裝置預加氫反應器床層壓力降高,直接影響重整裝置的正常運行。為了解決反應器床層壓力降大的問題,往往采用“撇頭”的方法來去除催化劑床層頂部的積垢物,采取此措施后發現,反應器頂部和管線內壁均有沉淀物,沉淀物為黑色,沉淀物中鐵含量最高,同時還有硫、氮、氯等的有機物鹽類聚集物。通過分析,認為預加氫反應器床層壓力降高的主要原因如下:(1)由于煉油廠加工的原油品種比較復雜,硫、氮、氯含量越來越高,從而造成重整裝置加工的原料比較復雜,尤其是重整裝置摻有二次加工油,原料中含有烯烴或膠質,通過加氫反應后也會形成沉淀物。(2)預加氫系統腐蝕產生的腐蝕物被攜帶至反應器的上部。目前預處理原料的硫化物質量分數在200～1000μg/g,氯化物質量分數在10～40μg/g,原料中的硫化物和氯化物在臨氫條件下形成H2S和HCl,與材質為碳鋼的設備和管道很容易反應生成硫化鐵和氯化鐵。隨著時間的推移,這些物質被帶到預加氫反應器。(3)催化劑本身強度差,粉塵量大,使催化劑表面積炭量增加。另外在操作中,有時反應器可能超溫和氫油比偏小也會造成反應器床層壓力降高。可采取下列措施來防止或者降低預加氫反應器床層壓力降:(1)加強對原料的分析,尤其是原料中的硫化物和氯化物的分析。若原料中的氯化物質量分數超過5μg/g,建議在預加氫反應器后增加脫氯反應器,這是降低預加氫反應器床層壓力降的最有效辦法。(2)對于加工二次加工油的重整裝置,尤其是加工催化裂化汽油和焦化汽油的重整裝置,建議在預加氫進料泵后增設過濾器。(3)加強裝置的平穩操作,減少反應溫度的大幅波動,杜絕超溫現象,在條件允許時,盡量提高氫油比。(4)每次裝置預加氫系統停工時,對反應器入口管線進行爆破吹掃,消除腐蝕物及雜物。3.4設備的運行級別需要改進3.4.1裝置反應條件調整催化重整反應非常復雜并且是很強的吸熱反應,反應深度和產品分布與原料的性質和族組成密切相關。當裝置原料變化時,需要對反應條件做出及時調整。目前部分重整裝置的原料種類變化頻繁,但對原料分析的頻次不夠,分析手段不全,分析結果嚴重失真,甚至還有的企業為了控制生產成本而大幅度減少分析頻次,在發現重整反應異常后才調整操作,結果產品質量不合格,嚴重時還可能造成催化劑失活和中毒。3.4.2系統調度分析結果進行準確的水氯平衡控制需要有準確的水含量分析數據,但由于采樣、分析誤差等原因,水含量的分析數據不準確在所調研的企業中是非常普遍的現象。大多數裝置的在線水分析儀表長期失靈,數據失真,形同虛設,只能根據生產操作經驗進行調整。同一種重整催化劑,有的廠家使用得好,有的廠家使用得不好,除了存在原料性質的差別以外,最重要的是水氯平衡控制問題。3.4.3進料換熱器內漏壓縮機是重整裝置的關鍵設備之一,許多企業都出現過壓縮機故障停車,有些裝置一年內壓縮機非計劃停車達到幾次,使重整催化劑壽命明顯縮短。特別是有些裝置在設備出現故障時,沒有及時切斷進料,造成比較大的經濟損失。重整進料換熱器內漏也是重整裝置常見的設備問題,出現這種情況,一般會導致產品質量不合格,嚴重時還會導致催化劑失活和裝置停工。對重整裝置內使用的在線分析儀表,普遍存在維護不到位的問題。3.4.4催化重整裝置能耗過高原因分析中石油系統的重整裝置的能耗普遍偏高,裝置規模小和操作負荷低是造成能耗偏高的因素之一。但在調研中發現加熱爐效率偏低是能耗偏高的主要原因,因為對于催化重整裝置來說,燃料氣的消耗占重整裝置能耗的70%以上,為此,必須下大力氣調整加熱爐操作,保證加熱爐效率能夠達標。加熱爐普遍存在的問題是排煙溫度高、煙氣中氧含量高,燃燒器、煙道擋板、吹灰器、常明燈、氧化鋯分析儀、空氣預熱器系統等設備也都存在不盡人意之處。這些問題的產生,有技術、管理、資金投入等原因,亟待解決。3.4.5技術交流的必要性隨著催化重整裝置的數量和規模的不斷增加,技術水平相應也要提高,因此在系統內同類裝置之間有組織地進行技術交流顯得十分重要。從本次調研來看,重整裝置重復事故出現較多,如果企業之間進行技術交流,完全可以通過預防措施,及時避免一些事故的發生。3.4.6能耗計算的問題(1)能耗計算基準不統一。目前,重整裝置的能耗計算基準有的企業采用預處理進料量,有的企業采用重整反應進料量,這樣計算出來的能耗在同類裝置中沒有可比性。為此,建議重整裝置的能耗計算以重整反應進料量為準。(2)能耗計算方法不統一。重整裝置能耗應按照《石油化工設計能量消耗計算方法》(SH/T3110—2001)要求計算。其中燃料氣和燃料油應按其低發熱值折算成標準燃料油計算。3.5催化劑回收回用回收蘭州石化分公司連續重整-芳烴抽提聯合裝置采用美國AspenTech公司的DMC多變量預估控制軟件,對該裝置全面實施先進控制后降低了催化劑循環速度,減少了催化劑的磨損和再生次數,使催化劑使用壽命延長,年直接經濟效益可達600×104RMB￥以上;芳烴收率提高了0.51%,年經濟效益在300×104RMB￥以上。我們應充分認識先進控制技術的重要性,提高生產過程自動化水平。3.6采用低積炭速率的高活性重整催化劑對現有老裝置進行經濟上合理、技術上先進的擴能改造是非常必要的。對于連續重整裝置擴能改造的幅度應以充分利用原有加熱爐和壓縮機為依據,重整反應部分擴能可以通過采用低積炭速率的高活性重整催化劑來實現。對于固定床重整裝置的擴能改造,若處理量要求提高50%～100%,可以采取更