中石油催化重整裝置運行情況調(diào)研

中石油催化重整裝置運行情況調(diào)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(guān)專家對有限公司8家公司的強(qiáng)大改造裝置進(jìn)行了現(xiàn)場研究。調(diào)研組通過與生產(chǎn)企業(yè)工程技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流、裝置現(xiàn)場實地考察、資料收集和整理,基本掌握了中石油系統(tǒng)催化重整裝置的現(xiàn)狀。1催化重整裝置的生產(chǎn)能力截止到2005年底,國內(nèi)共有連續(xù)重整裝置20套,加工能力為12.69Mt/a,其中中石油系統(tǒng)有7套,加工能力為3.50Mt/a;國內(nèi)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(tǒng)有17套(停工4套),加工能力為4.47Mt/a。中石油系統(tǒng)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(shè)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(xiàn)有裝置總數(shù)的25%,大部分裝置加工能力在0.20～0.40Mt/a,占現(xiàn)有裝置總數(shù)的54%。中石油系統(tǒng)催化重整裝置采用汽油方案的設(shè)計能力為4.52Mt/a,占總加工能力的64.66%;采用芳烴方案的設(shè)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(shè)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(shè)計加工能力113.74Mt/a),平均運行負(fù)荷率為88.35%,綜合能耗平均為5767.2MJ/t。其中連續(xù)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(tǒng)催化重整裝置基本情況及2004年生產(chǎn)運行情況詳見表1～2。3問題和建議從8個企業(yè)催化重整裝置的現(xiàn)場調(diào)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(shù)水平的發(fā)揮,應(yīng)該引起足夠的關(guān)注。3.1催化裂化汽油原料的篩選調(diào)研的8個企業(yè)的重整裝置中,只有大連、吉林和大慶的重整裝置在滿負(fù)荷運行。造成運行負(fù)荷偏低的主要原因是原料不足,因此擴(kuò)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(huán)狀烴(環(huán)烷烴和芳烴)質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(nèi)許多企業(yè)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(jìn)行改質(zhì)。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(shè)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(yù)加氫均采用美國標(biāo)準(zhǔn)公司的DN-200催化劑。對于有乙烯裂解裝置的企業(yè),應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)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(yīng)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(shù)企業(yè)把它作為高辛烷值汽油調(diào)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(yè)已經(jīng)將乙烯裂解汽油的抽余油作為重整原料,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。利用重整抽余油替代乙烯裂解抽余油是優(yōu)化石油化工原料、擴(kuò)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(jìn)口原油數(shù)量的不斷增加,加之重整原料來源的不斷擴(kuò)大,原料中的輕組分含量所占的比例也在增加?，F(xiàn)有重整裝置的原料預(yù)處理部分的拔頭油量一般是按照10%～20%進(jìn)行設(shè)計的,可是在實際生產(chǎn)中有些裝置的拔頭油量高達(dá)25%以上,部分設(shè)備不能滿足生產(chǎn)需要,因此建議對原料預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行核算和改造。3.3減少預(yù)加氫反應(yīng)器床層壓力降在調(diào)研的8個企業(yè)中,有多半企業(yè)的重整裝置預(yù)加氫反應(yīng)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(yīng)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(fā)現(xiàn),反應(yīng)器頂部和管線內(nèi)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(jī)物鹽類聚集物。通過分析,認(rèn)為預(yù)加氫反應(yīng)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(fù)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(fù)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(zhì),通過加氫反應(yīng)后也會形成沉淀物。(2)預(yù)加氫系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生的腐蝕物被攜帶至反應(yīng)器的上部。目前預(yù)處理原料的硫化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在200～1000μg/g,氯化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)為碳鋼的設(shè)備和管道很容易反應(yīng)生成硫化鐵和氯化鐵。隨著時間的推移,這些物質(zhì)被帶到預(yù)加氫反應(yīng)器。(3)催化劑本身強(qiáng)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(yīng)器可能超溫和氫油比偏小也會造成反應(yīng)器床層壓力降高?？刹扇∠铝写胧﹣矸乐够蛘呓档皖A(yù)加氫反應(yīng)器床層壓力降:(1)加強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)超過5μg/g,建議在預(yù)加氫反應(yīng)器后增加脫氯反應(yīng)器,這是降低預(yù)加氫反應(yīng)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(yù)加氫進(jìn)料泵后增設(shè)過濾器。(3)加強(qiáng)裝置的平穩(wěn)操作,減少反應(yīng)溫度的大幅波動,杜絕超溫現(xiàn)象,在條件允許時,盡量提高氫油比。(4)每次裝置預(yù)加氫系統(tǒng)停工時,對反應(yīng)器入口管線進(jìn)行爆破吹掃,消除腐蝕物及雜物。3.4設(shè)備的運行級別需要改進(jìn)3.4.1裝置反應(yīng)條件調(diào)整催化重整反應(yīng)非常復(fù)雜并且是很強(qiáng)的吸熱反應(yīng),反應(yīng)深度和產(chǎn)品分布與原料的性質(zhì)和族組成密切相關(guān)。當(dāng)裝置原料變化時,需要對反應(yīng)條件做出及時調(diào)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(jié)果嚴(yán)重失真,甚至還有的企業(yè)為了控制生產(chǎn)成本而大幅度減少分析頻次,在發(fā)現(xiàn)重整反應(yīng)異常后才調(diào)整操作,結(jié)果產(chǎn)品質(zhì)量不合格,嚴(yán)重時還可能造成催化劑失活和中毒。3.4.2系統(tǒng)調(diào)度分析結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的水氯平衡控制需要有準(zhǔn)確的水含量分析數(shù)據(jù),但由于采樣、分析誤差等原因,水含量的分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確在所調(diào)研的企業(yè)中是非常普遍的現(xiàn)象。大多數(shù)裝置的在線水分析儀表長期失靈,數(shù)據(jù)失真,形同虛設(shè),只能根據(jù)生產(chǎn)操作經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)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(zhì)的差別以外,最重要的是水氯平衡控制問題。3.4.3進(jìn)料換熱器內(nèi)漏壓縮機(jī)是重整裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一,許多企業(yè)都出現(xiàn)過壓縮機(jī)故障停車,有些裝置一年內(nèi)壓縮機(jī)非計劃停車達(dá)到幾次,使重整催化劑壽命明顯縮短。特別是有些裝置在設(shè)備出現(xiàn)故障時,沒有及時切斷進(jìn)料,造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失。重整進(jìn)料換熱器內(nèi)漏也是重整裝置常見的設(shè)備問題,出現(xiàn)這種情況,一般會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致催化劑失活和裝置停工。對重整裝置內(nèi)使用的在線分析儀表,普遍存在維護(hù)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(tǒng)的重整裝置的能耗普遍偏高,裝置規(guī)模小和操作負(fù)荷低是造成能耗偏高的因素之一。但在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)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(diào)整加熱爐操作,保證加熱爐效率能夠達(dá)標(biāo)。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(yù)熱器系統(tǒng)等設(shè)備也都存在不盡人意之處。這些問題的產(chǎn)生,有技術(shù)、管理、資金投入等原因,亟待解決。3.4.5技術(shù)交流的必要性隨著催化重整裝置的數(shù)量和規(guī)模的不斷增加,技術(shù)水平相應(yīng)也要提高,因此在系統(tǒng)內(nèi)同類裝置之間有組織地進(jìn)行技術(shù)交流顯得十分重要。從本次調(diào)研來看,重整裝置重復(fù)事故出現(xiàn)較多,如果企業(yè)之間進(jìn)行技術(shù)交流,完全可以通過預(yù)防措施,及時避免一些事故的發(fā)生。3.4.6能耗計算的問題(1)能耗計算基準(zhǔn)不統(tǒng)一。目前,重整裝置的能耗計算基準(zhǔn)有的企業(yè)采用預(yù)處理進(jìn)料量,有的企業(yè)采用重整反應(yīng)進(jìn)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(yīng)進(jìn)料量為準(zhǔn)。(2)能耗計算方法不統(tǒng)一。重整裝置能耗應(yīng)按照《石油化工設(shè)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(yīng)按其低發(fā)熱值折算成標(biāo)準(zhǔn)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(xù)重整-芳烴抽提聯(lián)合裝置采用美國AspenTech公司的DMC多變量預(yù)估控制軟件,對該裝置全面實施先進(jìn)控制后降低了催化劑循環(huán)速度,減少了催化劑的磨損和再生次數(shù),使催化劑使用壽命延長,年直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)600×104RMB￥以上;芳烴收率提高了0.51%,年經(jīng)濟(jì)效益在300×104RMB￥以上。我們應(yīng)充分認(rèn)識先進(jìn)控制技術(shù)的重要性,提高生產(chǎn)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(xiàn)有老裝置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的擴(kuò)能改造是非常必要的。對于連續(xù)重整裝置擴(kuò)能改造的幅度應(yīng)以充分利用原有加熱爐和壓縮機(jī)為依據(jù),重整反應(yīng)部分?jǐn)U能可以通過采用低積炭速率的高活性重整催化劑來實現(xiàn)。對于固定床重整裝置的擴(kuò)能改造,若處理量要求提高50%～100%,可以采取更