如何提高固定床催化重整装置液体收率

1、5如何提高固定床催化重整装置液体收率作者：汪本林指导老师：李玉平二O O八年四月二十日5目 录一、装置概述-（1）二、原料分析及选择-（1）三、预处理单元优化操作-（2）四、重整反应单元优化操作-（5）五、装置原料油物料核算-（8）一、装置概述本装置为15万吨/年固定床半再生式催化重整装置，是为满足生产90#以上高辛烷值清洁汽油而建设投产的。本装置由原料预处理和催化重整两部分组成，设计重整加工能力为15万吨/年。标定能力：预处理为17.9万吨/年，催化重整为15.1万吨/年，副产0.7万吨/年液化气用于民用，副产燃料气1.1万吨/年供本装置及系统使用，副产含氢气体1.3万吨/年，目前掺入燃料气

2、系统做燃料，今后可用于加氢装置或对外供给。本装置是以常压蒸馏提供的低辛烷值的初馏180直馏汽油组分为原料，重整部分采用了我国自行研制的新一代重整催化剂，同时还采用了两段混氢、重整催化剂两段混装、两段注氯等技术，以较低的反应压力来达到提高汽油辛烷值和保证一定的液体产率的。装置自投产以来，液体收率一直不理想，未达到设计值85%的要求。目前，装置更换了重整催化剂，为了更好的发挥新催化剂的最大能效，有效的提高装置的液体收率，提升装置经济效率。我通过对装置原料、单元操作优化，装置平稳运行，装置物料核算等几个方面来阐述分析有效的提高装置液体收率个人见解。二、原料分析及选择一、原料组分分析1.装置原料设计选

3、择为常压直馏汽油组分，即初馏180组分。具体数据如下：项目恩氏蒸馏族组成初馏点10%50%90%干点烷烃环烷烃烯烃芳烃数值407812316318855.5639.603.842.由于常压装置根据生产需求，直馏汽油干点170，原料组分发生变化。具体数据如下：项目恩氏蒸馏族组成初馏点10%50%90%干点烷烃环烷烃烯烃芳烃数值285910113215847.1746.7706.063.装置原料组分发生了变化。根据以生产高锌烷值汽油为目的的重整原料适宜馏程为：90-180。而C6的环烷烃本身已具有较高的辛烷值，C6 环烷烃转化为苯后其辛烷值是下降的，而且有部分被裂解成C3、C4或更小的分子烃，即降

4、低重整液体产品收率，也使装置经济效益降低。因此，我认为重整原料应尽量切除C6的轻组分，即初馏点应控制在90左右比较适宜。同时，也可有效降低重整汽油的苯含量。二、原料组分的选择综合上述和为了满足原料预处理塔的平衡操作，我认为重整原料应选择切割后的馏程为85-170的馏分，即预处理塔塔底油初馏点应控制为85。三、预处理单元优化操作一、原料预处理塔的优化操作1.预处理塔的物料平衡（以140吨/班计算）：项目流速（/h）对进料（m%）合计（）进料底循环量3500080%（最大量）280000塔顶回流量5000-55003.5-3.041600拔头油外甩量350020%2800

5、0塔底抽出量1380079%1100002.操作参数：项目原指标现指标塔底温度（）150-170152±3炉出口温度（）160-180160±5塔顶温度（）55-8555±5塔顶压力（Mpa）0.35±0.020.3±0.02回流比2.5-3.0（相对拔头油）2.5塔底循环量（/h）4235进料温度（）13350±5塔底液面50±1045±5回流罐压力（Mpa）0.25±0.020.23±0.02回流罐温度（）5030回流罐液面50±1045±53.说明：（1）由于原料组分变

6、轻，C-101操作参数根据实际最佳运行效果可调整为现指标。（2）以安全运行最低液面控制塔底、回流罐液位，减少油品在系统过程中的停留时间。（3）以塔的物料平衡、热平衡为主要控制手段，即控制好塔底液面、塔顶温度参数平稳，减少因操作波动对系统的影响。（4）减少或停止塔顶不凝气的外排，即尽量控制低压瓦斯系统排放量，减少塔顶气体中C5的损失，控制好塔顶后冷器冷后温度30，使塔顶气中C5组分充分回收，拔头油外甩量控制在定量，可以保证塔顶压力平稳。（5）由于塔顶气不外排，易造成塔顶空冷器管束介质流速降低，塔顶注有缓蚀剂，长时间低速流动易使管束保护膜增后或堵塞，使塔顶压力升高，造成塔操作波动。因此，当塔顶压力

7、与回流罐压差0.07Mpa时，必须采用缓蚀剂泵出口接除氧水反冲洗处理（缓蚀剂用除氧水稀释后注入的），保证空冷器管束畅通，平稳塔顶压力。注意操作时，回流罐现场必须加强脱水，保证塔顶回流不带水。（6）由于地处北方，气候对塔的操作温度影响较大，尤其是塔顶冷后温度。夏、秋季节气温较高，冷后温度易升高，塔顶气冷却回收损失增大，应及时调整空冷风机供风量或冷却器冷却水量，使冷后温度控制在指标范围内。冬、春季节气温较低，易使冷后温度过低，增加了冷却能耗，应及时关停空冷风机或降低冷却水量，在保证冷后温度达标的情况下减少能耗损失。（7）装置循环水质量的好坏对冷却效果影响很大。在质量变差时，冷却器应经常采取系统增压

8、反冲洗或装置内增设冷却器增压冲洗设备进行冲洗，保证冷却效果，使系统油 气很好的分离和回收，降低C5组分的损失。4.产品质量的控制（1）塔底油：初馏点85±2（在生产方案以降低重整汽油苯含量为方案时可提高至90以上）。（2）塔底油C5、 C6环烷烃含量可控至在20-25%。二、原料预精制的优化操作1.预加氢反应器的作用（1）除去重整原料中的非烃化合物（S、N、O等化合物）和金属有机化合物（As、Pb、Cu等化合物），使之符合重整催化剂对原料的要求。（2）使原料的烯烃等不饱和烃通过加氢生成饱和烃。2.预加氢操作参数：项目原指标现指标反应温度（）280-330285反应压力（Mpa）2.4

9、52.45氢油比（Nm3/m3）267200空速（hr-1）44进料量（T/h）11.5-2313.8高分罐压力（Mpa）2.02.0高分罐液面40±1040±5高分罐冷后温度（）40353.说明：（1）反应温度通常是用反应器入口温度控制的，用以调整必须的脱硫、脱氮率。通常控制在所需的最低值，过高的入口反应温度是无益的，它将导致过高的生焦量，而且有裂化反应发生，缩短装置安全运转周期和增加液体收率损失。现指标反应温度为285±1，可以满足重整原料对S、N含量的要求。调整反应温度可根据预加氢精制后原料油S、N含量的高低进行。（2）反应压力的提高可以增加预加氢反应的深度

10、，有利于脱除杂质，并可以减缓催化剂积碳速率。但是，反应压力是根据装置安全、操作费用设计的，设计好的操作压力是一个定值。操作过程中反应压力通常不做调节，由高分罐控制压力决定的。现指标2.3Mpa是因为通过技术改造在反应器后增设了脱氯罐，减少了由于原料含氯反应产物生成氯化铵结晶堵塞预加氢换热器管束的几率，消除了系统安全运行的隐患。（3）氢油比的提高，也就是提高氢分压，有利于加氢反应，减缓催化剂积碳速率，利于反应热的导出，避免或减少反应床层温升。但是，氢油比过大，将会影响装置处理量，增加能耗，不利于装置经济运行。预加氢氢气由重整反应单元提供的，保证预加氢脱S、N效率的氢纯度最小允许值为70-80%（

11、摩尔），目前重整循环氢氢纯度在85%以上、H2S含量5%（摩尔），不会影响预加氢脱S、N效率，而且在加工直馏石脑油新氢补充量保持在200Nm3/m3油也不会影响预加氢脱S效率，因此将氢油比调整为200Nm3/m3即满足生产需要，同时降低了能耗。（4）降低高分罐冷后温度有利于反应产物气液分离，利于气体提纯、液体回收。三、蒸发脱水塔的优化操作1.蒸发脱水塔的作用：进一步脱除原料油中的微量S和微量H2O，保证重整原料油S、H2O含量在控制指标内，生产合格的精制油。2.操作参数：项目原指标现指标塔底温度（）268210±3炉出口温度（）278215±5塔顶温度（）9850-70塔顶

12、压力（Mpa）1.470.9-1.2回流比0.3-0.5（对进料）0.3-0.5（对进料）塔底循环量（/h）4242进料温度（）20250±10塔底液面50±545±5回流罐压力（Mpa）1.421.0回流罐温度（）5035回流罐液面50±545±53.说明：（1）现指标在实际运行中能满足重整原料油各项质量控制指标的需要。（2）在搞好塔的平稳操作和质量指标控制外，主要是控制好塔顶温度在下限和塔顶油气的冷后温度达标，加强塔顶油气冷却回收工作，减少C5组分的损失。（3）当装置满负荷运行时，塔底油拔头油组分含量15%时，塔顶负荷增大时，可考虑蒸发脱水

13、塔塔顶外甩部分拔头油掺入稳定汽油中的技术改造，增加装置处理能力，降低负荷增大后的液体损失。项目数值密度（kg/m3）730恩式蒸馏HK（）85恩式蒸馏10%（）95恩式蒸馏50%（）110恩式蒸馏90%（）135恩式蒸馏KK（）170砷（As） ppb1铅（Pb） ppb硫（S） ppm0.5氮（N） ppm0.5铜（Cu） ppb10水（H2O） ppm5族组成烷烃环烷烃烯烃芳烃48.446.2205.38四、重整反应的优化操作一、重整反应原料的要求：项目数值入口（）出口（）温降（）反应温度（）R-20148039090R-20248543550R-20348946920R-20449348

14、310反应压力（Mpa）反应器入口入口（Mpa）压差（Mpa）R-2011.60.04R-2021.50.05R-2031.40.01R-2041.30.03空速（h-1v）2氢油比（v：v）一段1200二段600循环氢纯度（m%）85高分罐D-201压力（Mpa）1.2高分罐D-201液位（m%）40±5高分罐D-201冷后温度（）30二、操作参数：重整反应操作参数及原料性质对产品收率的影响：操作参数变化状态产品收率反应压力升高下降反应温度升高下降空速增大上升氢油比增大无变化原料性质芳烃潜含量升高升高初馏点升高升高终馏点升高升高三、.重整反应过程控制1.反应温度：是用来控制产品质量

15、和产品收率的主要参数。选定适宜的反应温度通常要催化剂的活性和稳定性考虑，催化剂活性、稳定性好的一般选用较低的反应温度。由于本装置是新更换的催化剂，其活性和稳定性都在高水平，因此反应温度选用较低温度控制比较适宜，分别为480、485、489、493，反应生成油辛烷值可达到95以上，满足生产需要。选定适宜的反应温度还应考虑保证有一定的液体产物的收率。提高反应温度不仅能使各主要的化学反应速度加快，而且对强吸热的环烷烃脱氢反应的化学平衡有利； 但是，提高反应温度会使加氢裂化反应加剧，使液体产物收率降低。特别是当反应温度超过适宜温度后，不希望发生的副反应加剧，所以操作温度不能过高。根据重整反应所发生的各

16、主要反应来看，环烷烃脱氢反应反应速度最快，在一反、二反基本上是定量完成的，并且产生大量的氢气，其在480-485时就可达到平衡，为重整提供了所需的氢气，因此一反、二反反应温度保持480-485基本不变，只有随运转周期延长和催化剂活性下降产氢量低时在作调整，操作中注意保持 温度平稳。三反、四反反应温度的调整是根据生产指标、加工量的变化而调整的，一般调整范围在1-3/次，不能过频，以满足生产指标的最低温度为最佳，严格遵循“降量先降温，提量后提温”原则。各反应器反应温度是通过入口温度来控制的，也就是控制好各反应炉出口温度，因此反应炉出口温度平稳、达标是关键。2.反应压力：装置催化剂和原料选定后，操作

17、压力也就选定了，通常保持不变，不作为调节手段。因为，提高反应压力对环烷脱氢、烷烃环化脱氢反应都不利，但对加氢裂化反应有利，这是生产中不希望的，而且提高压力还受到循环氢压机等设备的限制。低压操作可以获得较高的汽油收率和芳烃收率，氢气产率和氢纯度也较高，但是在低压下催化剂的保护程度下降，积碳速度较快，使操作周期缩短，而且增加了循环氢压机的动力能耗。因此，选用适宜的操作压力要综合考虑。3.氢油比：循环氢的目的（a）抑制生焦反应，减少催化剂上积碳，起到保护催化剂作用。（b）起到热载体作用，减小反应床层的温降，使反应温度不致降得太低。（c）稀释原料， 使原料更均匀分布于催化剂床层。因此，重整反应过程要保

18、持一定的循环氢和原料油混合比例。操作中，氢油比调整是根据加工量来调整的，通过改变氢气循环量来实现的。原料油流量一定，总压不变，提高氢油比，意味着提高了氢分压，有利于抑制催化剂积碳，但是增加了循环压缩机的功率消耗。氢油比过大，减少了反应时间，降低了重整转化率。因此，氢油比也是一个不调节参数，根据生产保持平稳就可以了。4.空速：是一个不作为调节手段的参数。空速大小是通过进料量大小来改变的（因为正常生产催化剂填装量是一定的），一般进料量不能低于设计值的50%。空速大小反映原料与催化剂接触时间的长短，空速过小，接触时间延长，反应深度增加，加氢裂化反应加快，产品收率降低，导致氢气消耗和催化剂结焦加快。

19、空速是影响产品收率和产品辛烷值的重要因素。在同样的操作苛刻度下，空速不同，产品收率和产品的辛烷值差异很大。因此，根据生产质量控制目标和保证一定的产品收率的前提下，控制好进料量的平稳是很重要的。一般规定好的进料空速没有装置主管指示，操作员不得随意变更。降低进料空速时，先降温后降空速，以保护催化剂。提高进料空速时，注意效验循环氢的流量，以保证必要的氢油比；同时，为了保证产品质量应适当提高反应温度。5.水氯平衡：现代铂-铼重整催化剂具有双功能特性，即金属功能和酸性功能。酸性功能是由担体AI2O3和酸性组分氯提供的，通常在正常运转过程中，如不适时补充被水洗掉的氯，就会使催化剂双功能作用失调，使催化剂的

20、活性降低。因此，控制好催化剂上的水-氯平衡是很重要的，是保证重整催化剂高效发挥作用的必要条件。进入反应系统的水（微量水）包括原料中的水、循环氢中的水、原料中注水；进入反应系统的氯（微量氯）包括原料中的氯、循环氢中的氯、原料中注氯。在运转过程中，由于水的存在，催化剂失氯的倾向很大，必须适时进行补充一定的氯，维持催化剂上有适宜的氯含量，这种适宜的氯含量是指运转过程中保持催化剂活性、稳定性和选择性处于最佳状态的氯含量，而不是初始含氯量。催化剂含水、氯有以下几种倾向：水、氯状态现象原因调整过氯1.所需加权平均温度降低，总温降减少2.稳定塔排气量增加，C5液体收率下降3.循环氢纯度下降，产氢量减少，循环

21、气中C3、C4增加4.生成油发黄、苯含量增加、辛烷值升高1.检查实际注氯量大于适宜注氯量2.检查实际注水量小于适宜注水量3.原料油含氯量升高1.减少注氯量2.增加注水量缺氯1.氢纯度上升2.稳定塔顶气量减少3.生成油芳烃和辛烷值下降，C5液体收率增加4.提高反应温度无明显效果1.检查实际注氯量小于适宜注氯量2.检查实际注水量大于适宜注水量3.原料油含水量升高1.减少注水量或停注水2.平稳蒸发脱水塔的操作，加强回流罐切水，保证精制油含水达标5PPm3.增加注氯量过干1. 氢纯度下降，C5液体收率下降2.生成油芳烃含量增加，辛烷值升高，但芳烃产率、液体收率下降3.循环气C1/C1+C2+C3比率下

22、降4.第四反应器减少1.水含量较低，氯含量增加导致催化剂对氯积聚1.增加注水量过湿1.反应器温降全面下降，提高反应温度无明显效果，生成油芳烃含量和辛烷值短期升高后，很快下降2.氢纯度不见上升多少，而氢产率下降3.循环气中C4以下烃产率减少，稳定塔顶气产量减少1.反应系统含水量过大1.平稳蒸发脱水塔的操作，校验油中水和气中水分析数据加强回流罐切水，保证精制油含水达标5PPm2.气中水含量较高，投用分子筛干燥罐降低系统水含量3.必要时降低反应温度，处理系统含水环境4.说明：（1）以上水、氯状态是在原料油性质、反应压力、空速、氢油比及产品辛烷值不变的情况下分析的。（2）以上水氯偏差是在适宜水氯比已确

23、定的情况下分析的。适宜水氯比的确定要根据装置催化剂类型、原料油组成和性质，特别是操作苛刻度来综合分析考虑。一般注水量可按气中水与油中水比为3.5：1考虑，注氯量参考循环氢C3含量与C2含量比值介于1.4-2.5考虑。四、重整反应生成油的分离和稳定汽油的吸收、解析： 1.重整反应生成油经过换热、空冷、水冷后进入高压分离罐，分离出气相和液相，气相包括大量的氢气，部分甲烷、乙烷、和少量的丙烷、丁烷、戊烷等；液相包括C5C9重整汽油组分和部分丙烷、丁烷。气相经高分罐顶部去氢压机缓冲罐和燃料气系统，液相做吸收剂自压与稳定塔回流罐顶油气混合、水冷后进入吸收灌，在经离心泵输送到稳定塔。在这个过程中，注意：（

24、1）控制重整反应产物进入高压分离罐的冷后温度30，有利于反应产物的气液分离和循环气的提纯。（2）高分灌顶部氢气至氢气压缩机循环系统由于冷后温度较高时会带液应及时脱液、回收。（3）控制好高分罐压力、罐底液位、流量平稳，有利于吸收剂冷后温度的平稳和气相的吸收。（4）在重整反应高分罐底油与稳定塔回流罐顶油气（主要为不凝气、液化气和少量的C5+）混合吸收过程中，不仅要控制好冷后温度适合，而且要控制好混合气的压力，这样有利于吸收完全。2.稳定塔的作用：脱除重整生成油中的氢气、甲烷、乙烷、丙烷和部分丁烷，保证重整生成油的蒸汽压在规定的指标；生产出合格的重整汽油和副产品液化气、燃料气。3.稳定塔操作参数：项

25、目原指标现指标塔顶压力（Mpa）1.230.9-1.0塔顶温度（）7445塔底温度（）204153-170炉出口温度（）220170-185回流比4.02.5-3.0塔底循环量（/h）3200036000进料温度（）14770塔底液面50±10%45±5%回流罐压力（Mpa）1.180.95回流罐温度（）4035回流罐液面50±10%45±5%塔底油干点200200蒸汽压冬季88KPa85KPa夏季74KPa70KPa说明：1.稳定塔的操作受稳定汽油蒸汽压指标变更的影响。执行夏季指标74KPa时，塔底温度靠上限操作(165-170)；执行冬季指标88KPa时，塔底温度靠下限操作(153-157)。由于夏季生产时，塔底温度升高（165-170），塔顶温度也升高，这样塔的损失增加。为了保证液化