中石油催化重整装置运行情况调研

中石油催化重整装置运行情况调研

2005年6月，中国石油天然气有限公司（以下简称“中石油”）组织相关专家对有限公司8家公司的强大改造装置进行了现场研究。调研组通过与生产企业工程技术人员进行技术交流、装置现场实地考察、资料收集和整理,基本掌握了中石油系统催化重整装置的现状。1催化重整装置的生产能力截止到2005年底,国内共有连续重整装置20套,加工能力为12.69Mt/a,其中中石油系统有7套,加工能力为3.50Mt/a;国内共有固定床重整装置48套,加工能力为10.00Mt/a,其中中石油系统有17套(停工4套),加工能力为4.47Mt/a。中石油系统催化重整装置的加工能力为7.97Mt/a,仅占原油总加工能力的7%,装置的平均加工能力为0.33Mt/a。目前正在运行的催化重整装置最大设计加工能力为0.60Mt/a,加工能力在0.15Mt/a以下的装置有6套,占现有装置总数的25%,大部分装置加工能力在0.20～0.40Mt/a,占现有装置总数的54%。中石油系统催化重整装置采用汽油方案的设计能力为4.52Mt/a,占总加工能力的64.66%;采用芳烃方案的设计能力为1.05Mt/a,占总加工能力的15.02%;采用汽油/芳烃方案的设计能力为1.42Mt/a,占总加工能力的20.32%,2装置总加工量和总能耗2004年中石油20套重整装置的实际加工量约6.18Mt/a,占原油一次加工量的5.97%(2004年中石油原油加工量为103.50Mt/a,设计加工能力113.74Mt/a),平均运行负荷率为88.35%,综合能耗平均为5767.2MJ/t。其中连续重整装置加工量为3.29Mt/a,占总加工量的53.24%,固定床重整装置的加工量为2.89Mt/a,占总加工量的46.76%。中石油系统催化重整装置基本情况及2004年生产运行情况详见表1～2。3问题和建议从8个企业催化重整装置的现场调研情况看,总体运行情况良好,但也暴露出一些共性问题,限制了重整装置技术水平的发挥,应该引起足够的关注。3.1催化裂化汽油原料的筛选调研的8个企业的重整装置中,只有大连、吉林和大庆的重整装置在满负荷运行。造成运行负荷偏低的主要原因是原料不足,因此扩大重整装置的原料来源非常重要,如可把加氢裂化重石脑油、焦化汽油和一定馏程的催化裂化汽油作为重整原料。加氢裂化重石脑油环状烃(环烷烃和芳烃)质量分数在40%～50%,是理想的催化重整原料;焦化汽油的硫和氮含量较高、辛烷值较低、安定性差,一般都要通过深度加氢精制后才能作重整原料,目前国内许多企业的重整装置都在掺炼焦化汽油,取得了很好的效果。催化裂化汽油作为重整原料既可提高汽油的辛烷值,还可以解决汽油的硫和烯烃含量高的难题。催化裂化汽油中中间馏分的辛烷值最低,可以通过催化重整对其进行改质。对于较高苛刻度的催化重整装置来说,采用82～154℃馏分作原料,对于较低苛刻度的催化重整装置来说,采用82～173℃馏分作原料。大港石化分公司的重整装置做了尝试,掺炼比例为18%,并取得了良好的效果。目前正在建设的大连石化分公司2.20Mt/a和华北石化分公司0.60Mt/a催化重整装置均掺炼催化裂化汽油,其中大连石化分公司掺炼量约为15%,华北石化分公司掺炼量为50%,预加氢均采用美国标准公司的DN-200催化剂。对于有乙烯裂解装置的企业,应进一步优化重整和乙烯装置的原料,做到“宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”。焦化汽油芳烃潜含量比较低,适合于裂解,不适合于重整;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,不应作为裂解的原料。重整抽余油基本上是直链烷烃,辛烷值比较低,是非常理想的裂解原料,目前绝大多数企业把它作为高辛烷值汽油调合组分,是不合理的。目前中国石化上海、扬子石化股份公司等企业已经将乙烯裂解汽油的抽余油作为重整原料,取得了较好的经济效益。利用重整抽余油替代乙烯裂解抽余油是优化石油化工原料、扩大重整原料来源的有效途径。3.2组分含量所占比例的确定随着我国加工进口原油数量的不断增加,加之重整原料来源的不断扩大,原料中的轻组分含量所占的比例也在增加。现有重整装置的原料预处理部分的拔头油量一般是按照10%～20%进行设计的,可是在实际生产中有些装置的拔头油量高达25%以上,部分设备不能满足生产需要,因此建议对原料预处理系统的设备进行核算和改造。3.3减少预加氢反应器床层压力降在调研的8个企业中,有多半企业的重整装置预加氢反应器床层压力降高,直接影响重整装置的正常运行。为了解决反应器床层压力降大的问题,往往采用“撇头”的方法来去除催化剂床层顶部的积垢物,采取此措施后发现,反应器顶部和管线内壁均有沉淀物,沉淀物为黑色,沉淀物中铁含量最高,同时还有硫、氮、氯等的有机物盐类聚集物。通过分析,认为预加氢反应器床层压力降高的主要原因如下:(1)由于炼油厂加工的原油品种比较复杂,硫、氮、氯含量越来越高,从而造成重整装置加工的原料比较复杂,尤其是重整装置掺有二次加工油,原料中含有烯烃或胶质,通过加氢反应后也会形成沉淀物。(2)预加氢系统腐蚀产生的腐蚀物被携带至反应器的上部。目前预处理原料的硫化物质量分数在200～1000μg/g,氯化物质量分数在10～40μg/g,原料中的硫化物和氯化物在临氢条件下形成H2S和HCl,与材质为碳钢的设备和管道很容易反应生成硫化铁和氯化铁。随着时间的推移,这些物质被带到预加氢反应器。(3)催化剂本身强度差,粉尘量大,使催化剂表面积炭量增加。另外在操作中,有时反应器可能超温和氢油比偏小也会造成反应器床层压力降高。可采取下列措施来防止或者降低预加氢反应器床层压力降:(1)加强对原料的分析,尤其是原料中的硫化物和氯化物的分析。若原料中的氯化物质量分数超过5μg/g,建议在预加氢反应器后增加脱氯反应器,这是降低预加氢反应器床层压力降的最有效办法。(2)对于加工二次加工油的重整装置,尤其是加工催化裂化汽油和焦化汽油的重整装置,建议在预加氢进料泵后增设过滤器。(3)加强装置的平稳操作,减少反应温度的大幅波动,杜绝超温现象,在条件允许时,尽量提高氢油比。(4)每次装置预加氢系统停工时,对反应器入口管线进行爆破吹扫,消除腐蚀物及杂物。3.4设备的运行级别需要改进3.4.1装置反应条件调整催化重整反应非常复杂并且是很强的吸热反应,反应深度和产品分布与原料的性质和族组成密切相关。当装置原料变化时,需要对反应条件做出及时调整。目前部分重整装置的原料种类变化频繁,但对原料分析的频次不够,分析手段不全,分析结果严重失真,甚至还有的企业为了控制生产成本而大幅度减少分析频次,在发现重整反应异常后才调整操作,结果产品质量不合格,严重时还可能造成催化剂失活和中毒。3.4.2系统调度分析结果进行准确的水氯平衡控制需要有准确的水含量分析数据,但由于采样、分析误差等原因,水含量的分析数据不准确在所调研的企业中是非常普遍的现象。大多数装置的在线水分析仪表长期失灵,数据失真,形同虚设,只能根据生产操作经验进行调整。同一种重整催化剂,有的厂家使用得好,有的厂家使用得不好,除了存在原料性质的差别以外,最重要的是水氯平衡控制问题。3.4.3进料换热器内漏压缩机是重整装置的关键设备之一,许多企业都出现过压缩机故障停车,有些装置一年内压缩机非计划停车达到几次,使重整催化剂寿命明显缩短。特别是有些装置在设备出现故障时,没有及时切断进料,造成比较大的经济损失。重整进料换热器内漏也是重整装置常见的设备问题,出现这种情况,一般会导致产品质量不合格,严重时还会导致催化剂失活和装置停工。对重整装置内使用的在线分析仪表,普遍存在维护不到位的问题。3.4.4催化重整装置能耗过高原因分析中石油系统的重整装置的能耗普遍偏高,装置规模小和操作负荷低是造成能耗偏高的因素之一。但在调研中发现加热炉效率偏低是能耗偏高的主要原因,因为对于催化重整装置来说,燃料气的消耗占重整装置能耗的70%以上,为此,必须下大力气调整加热炉操作,保证加热炉效率能够达标。加热炉普遍存在的问题是排烟温度高、烟气中氧含量高,燃烧器、烟道挡板、吹灰器、常明灯、氧化锆分析仪、空气预热器系统等设备也都存在不尽人意之处。这些问题的产生,有技术、管理、资金投入等原因,亟待解决。3.4.5技术交流的必要性随着催化重整装置的数量和规模的不断增加,技术水平相应也要提高,因此在系统内同类装置之间有组织地进行技术交流显得十分重要。从本次调研来看,重整装置重复事故出现较多,如果企业之间进行技术交流,完全可以通过预防措施,及时避免一些事故的发生。3.4.6能耗计算的问题(1)能耗计算基准不统一。目前,重整装置的能耗计算基准有的企业采用预处理进料量,有的企业采用重整反应进料量,这样计算出来的能耗在同类装置中没有可比性。为此,建议重整装置的能耗计算以重整反应进料量为准。(2)能耗计算方法不统一。重整装置能耗应按照《石油化工设计能量消耗计算方法》(SH/T3110—2001)要求计算。其中燃料气和燃料油应按其低发热值折算成标准燃料油计算。3.5催化剂回收回用回收兰州石化分公司连续重整-芳烃抽提联合装置采用美国AspenTech公司的DMC多变量预估控制软件,对该装置全面实施先进控制后降低了催化剂循环速度,减少了催化剂的磨损和再生次数,使催化剂使用寿命延长,年直接经济效益可达600×104RMB￥以上;芳烃收率提高了0.51%,年经济效益在300×104RMB￥以上。我们应充分认识先进控制技术的重要性,提高生产过程自动化水平。3.6采用低积炭速率的高活性重整催化剂对现有老装置进行经济上合理、技术上先进的扩能改造是非常必要的。对于连续重整装置扩能改造的幅度应以充分利用原有加热炉和压缩机为依据,重整反应部分扩能可以通过采用低积炭速率的高活性重整催化剂来实现。对于固定床重整装置的扩能改造,若处理量要求提高50%～100%,可以采取更