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來(lái) 源 | 青島煉化、煉油技術(shù)與工程
關(guān)鍵詞 | S Zorb裝置 低負(fù)荷運(yùn)行 問(wèn)題對(duì)策
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S Zorb裝置累計(jì)處理國(guó)內(nèi)50%以上的催化裂化汽油，是汽油供應(yīng)中的重要環(huán)節(jié)。人們一直努力追求裝置的高負(fù)荷運(yùn)行，卻少有關(guān)注如何維持裝置長(zhǎng)期低負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行。中國(guó)石化青島煉化1.5Mt/a S Zorb裝置自2015年首次開(kāi)工即實(shí)現(xiàn)了四年一修的長(zhǎng)周期運(yùn)行目標(biāo)，2020年2月，因新冠肺炎疫情影響，裝置逐漸從181t/h降至116t/h，維持65%的低負(fù)荷運(yùn)行，但在降量過(guò)程和維持低負(fù)荷運(yùn)行期間，裝置出現(xiàn)了一些影響生產(chǎn)的設(shè)備瓶頸和操作難題。對(duì)裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的設(shè)備瓶頸和操作難題進(jìn)行分析并提出對(duì)策，為同類(lèi)裝置提供經(jīng)驗(yàn)參考。
裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題
S Zorb裝置進(jìn)料由汽油（催化裂化汽油或儲(chǔ)運(yùn)汽油）和氫氣（循環(huán)氫和新氫）兩部分組成，原則上降量以氫油比為參考比例同時(shí)降低汽油和氫氣進(jìn)料量，但是過(guò)低進(jìn)料量將會(huì)對(duì)設(shè)備造成以下影響。
（1）進(jìn)料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱器（E101）兩列并聯(lián)換熱器在低負(fù)荷下易發(fā)生偏流，一旦發(fā)生偏流，將會(huì)引起反應(yīng)器進(jìn)料溫度的劇烈波動(dòng)和因局部溫度過(guò)高產(chǎn)生結(jié)焦結(jié)垢、高溫法蘭泄漏等，從而影響裝置的處理量和長(zhǎng)周期運(yùn)行。
（2）反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（F101）進(jìn)料分4路進(jìn)入加熱爐，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)存在物料在各進(jìn)料管線(xiàn)分布不均的問(wèn)題，易導(dǎo)致?tīng)t管物料偏流，一旦發(fā)生偏流，將會(huì)引起爐管局部過(guò)熱結(jié)焦或者局部空管加熱使?fàn)t管破損。另外低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)反應(yīng)所需加熱爐提供的熱量降低，導(dǎo)致加熱爐煙氣氧含量難以控制，熱效率下降，由平常95.5%降至91.3%；加熱爐煙氣排煙溫度過(guò)低，存在露點(diǎn)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
（3）低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器底部分配盤(pán)泡罩壓力差由正常33~37kPa降至17~22kPa，若長(zhǎng)時(shí)間低于17kPa運(yùn)行，容易導(dǎo)致吸附劑進(jìn)入泡罩。一旦吸附劑進(jìn)入泡罩會(huì)造成泡罩嚴(yán)重磨損，甚至磨穿、破裂或掉落，從而使反應(yīng)器內(nèi)局部流化態(tài)被破壞，造成吸附劑大量破損并倒串至進(jìn)料管線(xiàn)，導(dǎo)致脫硫能力下降。
反應(yīng)器溫升過(guò)高/過(guò)濾器壓差升高
（1）裝置降量至120t/h時(shí)，反應(yīng)器溫升快速升高，一段床層溫升由正常時(shí)5.3℃升至10.1℃，二段床層溫升由6.5℃升至12.5℃，反應(yīng)器存在“飛溫”風(fēng)險(xiǎn)。
分析原因：低負(fù)荷下運(yùn)行，吸附劑載硫量下降，活性逐漸增強(qiáng)，反應(yīng)深度加大，到達(dá)臨界點(diǎn)后，反應(yīng)器內(nèi)脫硫反應(yīng)減弱，烯烴加氫反應(yīng)加劇，是反應(yīng)器溫升升高的主要原因。加上低負(fù)荷下為了防止E101和F101的偏流問(wèn)題和為避免調(diào)整負(fù)荷時(shí)循環(huán)氫流量波動(dòng)觸發(fā)低流量聯(lián)鎖（聯(lián)鎖值不大于6400m3/h），裝置不得已采用“低負(fù)荷、高氫油比”的操作方式，使反應(yīng)器氫分壓增大，從而促使烯烴加氫反應(yīng)的發(fā)生，烯烴加氫反應(yīng)的加劇不但造成反應(yīng)器溫升加快，還導(dǎo)致產(chǎn)品汽油辛烷值損失加大。
（2) 在低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中反應(yīng)器過(guò)濾器ME101的壓力差相對(duì)有上漲趨勢(shì)。分析原因：頻繁提降量使反應(yīng)器穩(wěn)定工況被破壞，壓力和線(xiàn)速的不斷變化使反吹壓力和反應(yīng)器壓力的壓力差不穩(wěn)定，導(dǎo)致ME101的永久濾餅受到?jīng)_擊，從而影響過(guò)濾器的使用壽命。
低負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后，再生器溫度突然降低，由正常生產(chǎn)時(shí)510~530℃降至237~380℃，并且再生煙氣氧含量也隨之升高。
隨后再生器底部下料滑閥出現(xiàn)多次下料不暢，化驗(yàn)分析，再生吸附劑粒徑下降較快。分析原因：由于低負(fù)荷運(yùn)行，待生吸附劑載硫明顯降低，再生器再生過(guò)程中容易出現(xiàn)過(guò)燒，使硫、碳含量降低，導(dǎo)致吸附劑可燃物含量急劇下降，從而使再生器溫度下降，再生氧含量隨之升高，并且富氧環(huán)境將導(dǎo)致吸附劑硅酸鋅含量增加。當(dāng)吸附劑碳含量較低時(shí)，吸附劑的流動(dòng)失去潤(rùn)滑劑，造成下料不暢，并使吸附劑磨損增大，導(dǎo)致吸附劑粒徑下降較快。
（1）低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器接收器（D105）收料困難，使吸附劑循環(huán)收料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且吸附劑循環(huán)出現(xiàn)卸料不完全現(xiàn)象，導(dǎo)致閉鎖料斗運(yùn)行出現(xiàn)故障。分析原因：裝置在前期為提高效益，采取反應(yīng)器低藏量運(yùn)行，但在降量過(guò)程和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器線(xiàn)速較低，導(dǎo)致D105收料困難；在反應(yīng)器降壓過(guò)程中，循環(huán)氫壓縮機(jī)出口壓力調(diào)整不及時(shí)，使壓縮機(jī)出入口壓差小于0.5MPa，導(dǎo)致吸附劑出現(xiàn)多次卸料不完全現(xiàn)象。
（2）因?yàn)榻盗窟^(guò)程和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)D105收料困難，因此當(dāng)卸料至閉鎖料斗后，其錐部無(wú)法被吸附劑完全覆蓋，容易導(dǎo)致錐部法蘭受氣提及松動(dòng)氫氣沖刷磨損，存在泄漏著火風(fēng)險(xiǎn)。
（3）當(dāng)吸附劑碳含量較低時(shí)，吸附劑流動(dòng)失去碳潤(rùn)滑，導(dǎo)致吸附劑在管線(xiàn)中流通不暢，特別是再生器接收器（D107）下料滑閥容易堵塞，也是導(dǎo)致閉鎖料斗運(yùn)行故障的一個(gè)重要原因。
當(dāng)進(jìn)料量達(dá)到120t/h時(shí)，穩(wěn)定塔塔頂溫度由正常生產(chǎn)時(shí)120℃左右降至55℃左右，甚至出現(xiàn)塔頂氣相冷凝器（E202）用循環(huán)水倒加熱的現(xiàn)象，隨后精制汽油檢測(cè)出微量水，分析原因如下。
（1）穩(wěn)定系統(tǒng)由于前期節(jié)省蒸汽，停運(yùn)了塔底再沸器和進(jìn)料加熱器。
（2）由于裝置負(fù)荷低，穩(wěn)定塔冷、熱進(jìn)料溫度各降低10℃左右。
（3）為了維持穩(wěn)定塔正常操作，防止“沖塔”現(xiàn)象的發(fā)生和防止汽油輕組分的損失，塔壓不能降至0.55MPa以下。
以上3個(gè)原因使穩(wěn)定塔溫度降低，當(dāng)穩(wěn)定塔塔頂溫度降至60℃以下時(shí)，塔頂回流罐脫液頻次明顯降低，導(dǎo)致汽油中微量水不能通過(guò)塔頂汽提出去，造成塔底精制汽油產(chǎn)品帶水現(xiàn)象的發(fā)生。
低負(fù)荷運(yùn)行應(yīng)對(duì)措施及建議
（1）為了防止E101，F(xiàn)101偏流和泡罩的磨損，同時(shí)為了避免低負(fù)荷時(shí)循環(huán)氫流量波動(dòng)觸發(fā)低流量聯(lián)鎖，裝置降量以降低汽油進(jìn)料量為主，適當(dāng)提高氫氣進(jìn)料量，即“低負(fù)荷、高氫油比”的操作方式來(lái)進(jìn)行；當(dāng)進(jìn)料量低于120t/h時(shí)回?zé)挷糠志破停ＷC反應(yīng)進(jìn)料量不低于130t/h。
（2）通過(guò)調(diào)整反應(yīng)器壓力提高反應(yīng)器線(xiàn)速，控制線(xiàn)速在0.28~0.34m/s，從而提高E101管程線(xiàn)速和泡罩壓力差，防止膠質(zhì)在E101管束內(nèi)結(jié)焦，防止泡罩壓力差低于18kPa；亦可在原料中注入防結(jié)焦劑，降低E101結(jié)焦速率。
（3）加強(qiáng)監(jiān)控：加強(qiáng)E101G和E101H管程出口溫度監(jiān)控，確保兩溫度點(diǎn)溫差不大于20℃，確保E101A和E101D殼程出口溫度點(diǎn)溫差不大于30℃。
（4）由于F101負(fù)荷低，氧含量、熱效率難以控制。解決措施：及時(shí)調(diào)整反應(yīng)器壓力和吸附劑活性，適當(dāng)提高加熱爐負(fù)荷；現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整二次風(fēng)門(mén)，確保加熱爐效率不低于93%；加熱爐排煙溫度低，可以適當(dāng)開(kāi)大空氣預(yù)熱器煙氣跨線(xiàn)閥。
防止反應(yīng)器升溫過(guò)高/過(guò)濾器壓差升高
（1）控制反應(yīng)器溫升的根本辦法是控制反應(yīng)深度，其主要方法是降低吸附劑活性，吸附劑載硫?qū)Ψ磻?yīng)的影響見(jiàn)表1。
操作中遵循“反應(yīng)器高藏量高載硫”“再生器低藏量低配風(fēng)”“閉鎖料斗低料位快循環(huán)”的操作思路。
（2）在反應(yīng)進(jìn)料提、降量操作時(shí)，嚴(yán)格遵循“提量先提壓、降量后降壓、控制好線(xiàn)速”的原則，根據(jù)反應(yīng)進(jìn)料量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)壓力，控制反應(yīng)線(xiàn)速0.28~0.34m/s。由于反應(yīng)器內(nèi)影響烯烴飽和反應(yīng)的因素是吸附劑活性及高的氫分壓，因此在控制辛烷值損失的操作中優(yōu)先確保反應(yīng)器的良好流化，再控制較高的待生吸附劑載硫，然后調(diào)節(jié)氫分壓。
（3）為了保護(hù)ME101的設(shè)備和濾餅在不斷調(diào)量和調(diào)壓過(guò)程中不受沖擊，提降量不應(yīng)大于5t/h；控制反應(yīng)器線(xiàn)速在以上規(guī)定范圍內(nèi)，并及時(shí)調(diào)整反吹壓力，按反應(yīng)器壓力PI2101的2.06倍控制；控制反吹溫度不得低于240℃。
（1）再生器在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)容易使吸附劑過(guò)燒，過(guò)燒后吸附劑因失去碳潤(rùn)滑而下料不暢，通過(guò)及時(shí)觀察再生器燃燒溫度、煙氣氧含量和化驗(yàn)分析吸附劑硫、碳含量判斷吸附劑的燃燒程度；以反應(yīng)器床層的溫升變化為導(dǎo)向，配合進(jìn)料和產(chǎn)品的在線(xiàn)硫含量分析儀和配風(fēng)系數(shù)（總硫的10~12.5倍）及時(shí)調(diào)整配風(fēng)量；通過(guò)調(diào)整再生器氮?dú)馀淞亢驮偕鲏毫?，維持再生器線(xiàn)速大于0.25m/s。
（2）控制再生溫度不過(guò)低，以保證再生效果。應(yīng)對(duì)措施：控制再生器低料位（30%~35%）；降低取熱盤(pán)管取熱水量，必要時(shí)將取熱盤(pán)管取熱介質(zhì)改為蒸汽或氮?dú)?，避免盤(pán)管干燒，造成盤(pán)管損壞泄漏；根據(jù)吸附劑硅酸鋅含量調(diào)整新鮮吸附劑置換頻率，保證吸附劑活性。
（3）控制吸附劑載硫、碳含量在合理范圍內(nèi)，可以在低負(fù)荷運(yùn)行條件下保證辛烷值損失可控，也可以減小吸附劑循環(huán)對(duì)管線(xiàn)及過(guò)濾器的沖刷腐蝕，保護(hù)吸附劑，防止過(guò)燒。
（1）適當(dāng)提高反應(yīng)器藏量，延長(zhǎng)閉鎖料斗循環(huán)時(shí)間（從25min/次延長(zhǎng)至35min/次），保證D105收料正常，在反應(yīng)器藏量和線(xiàn)速能滿(mǎn)足D105收料的情況下可恢復(fù)或縮短閉鎖料斗循環(huán)時(shí)間，遵循低負(fù)荷下“反應(yīng)器高藏量、高載硫、低料位、快循環(huán)”的操作思路。
（2）降低吸附劑循環(huán)量，閉鎖料斗收料設(shè)定不大于7%/次，防止料位過(guò)低造成錐部法蘭過(guò)度磨損和降低吸附劑的循環(huán)磨損；降低D105橫管吹掃氫氣量，由40m3/h下調(diào)至15m3/h，錐部松動(dòng)氫氣量由40m3/h下調(diào)至10m3/h，氣提氫氣量由660m3/h下調(diào)至560m3/h，以降低管線(xiàn)沖刷腐蝕。
（3）在反應(yīng)系統(tǒng)降壓過(guò)程中，緩慢操作，避免造成循環(huán)氫量波動(dòng)觸發(fā)聯(lián)鎖；為了保證閉鎖料斗循環(huán)，及時(shí)調(diào)整循環(huán)氫壓縮機(jī)K101出口壓力，控制壓力差在0.6MPa以上，使循環(huán)氫量控制閥FIC1102大于8%閥位，給自動(dòng)調(diào)控留出可控范圍。
低負(fù)荷運(yùn)行對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)的影響及措施
（1）穩(wěn)定塔頂溫度低和產(chǎn)品帶水的問(wèn)題，首先選擇降低塔壓，減小回流，降低精餾段負(fù)荷的常規(guī)操作，使氫氣和水從塔頂蒸出，控制塔頂壓力在0.57~0.75MPa，回流量可根據(jù)情況間斷性停止，控制塔頂溫度70℃以上。
（2）由于塔壓過(guò)高將無(wú)法汽提，塔壓過(guò)低（低于0.55MPa）將造成汽油中輕組分大量氣化，增加沖塔風(fēng)險(xiǎn)和影響產(chǎn)品收率，還將影響產(chǎn)品辛烷值損失?；亓鹘抵?后，問(wèn)題依然沒(méi)有徹底解決，考慮精制汽油部分循環(huán)，將進(jìn)料量提至140t/h。
（3）投用塔底再沸器以保證穩(wěn)定塔溫度，或者建議將穩(wěn)定塔進(jìn)料換熱器E205進(jìn)料蒸汽在穩(wěn)定塔底重沸器上增加跨線(xiàn)，單獨(dú)投用E205進(jìn)料換熱器，增加穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度。
