催化重整裝置的案例
大慶石化│催化重整裝置工控參數調節實現效益提升
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 大慶石化煉油廠 煉油與化工
作 者 | 李 莜
關鍵詞 | 催化重整 節能 增加效益
共 1832 字 | 建議閱讀時間 8 分鐘
導讀
由于疫情影響，市場對石油化工產品的需求量大幅下降，導致一些化工原料的價格產生較大波動。其中石油苯（以下簡稱苯）的價格下跌幅度較大，已低于生產苯的原料價格。催化重整裝置苯抽提單元如果繼續生產苯，勢必影響企業的經濟效益。今天以大慶石化煉油廠催化重整裝置為例，通過合理調整部分單元的工藝控制參數來實現抽提單元停運，停產苯，增產合格的高辛烷值汽油。
裝置簡介
大慶石化催化重整裝置以常減壓裝置的初頂、常頂石腦油和來自加氫裂化裝置的加氫裂化重石腦油為原料，主要產品有高辛烷值汽油、苯，副產品有氫氣、戊烷油、瓦斯氣。裝置設計操作時間為8000h/a，重整部分處理量為30×104t/a，抽提部分處理量為8×104t/a。
展開 芳烴重整必讀│連續重整催化劑種類、功能及優勢分析
PS-VI、PS-VII都為低堆比（0.56g/cm3）催化劑，PS-VI鉑質量分數0.28%，PS-VII鉑質量分數0.35%。
PS-VI是通用型催化劑，不僅適用于新建大型連續重整裝置，且由于積炭速率降低，還適用于再生能力受到限制的老裝置擴能改造，從而增加裝置綜合效益。
PS-VII催化劑適合高苛刻度的芳烴型連續重整裝置，特點是高鉑、高活性、高芳烴產率，同時具有低積炭的特性。在揚子石化139萬t/a連續重整裝置工業應用標定結果表明，PS-VII催化劑具有良好的抗磨損性能、水熱穩定性和持氯能力；與原使用的進口催化劑相比，在原料芳烴潛含量較低的情況下，PS-VII型催化劑的C6+液體收率提高3.32個百分點，純氫產率增加0.61個百分點，芳烴產率增加1.53個百分點，積炭速率降低27.32%，解決了重整裝置擴能后再生能力受限制的問題，使重整裝置保持長期高負荷運轉。下表列舉了揚子石化139萬t/a連續重整裝置PS-VII型催化劑與原進口催化劑的生產運行對比數據。
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由圖2可知，氫分壓對于加氫裂化增產催化重整原料的影響明顯小于裂化溫度的影響，體系壓力每增加1 MPa，重石腦油收率提高0.32%，重石腦油產品選擇性降低0.35%，同時重石腦油產品的芳烴潛含量有所降低，工藝化學氫耗相應增加。通過提高系統壓力來增加加氫裂化重石腦油產品收率是不可行的。圖3對比了全循環加氫裂化工藝與單程通過加氫裂化工藝增產催化重整原料的生產效果，全循環模式下重石腦油的收率可達68%左右，較單程通過模式重石腦油產品收率增加 99.21%，采用全循環工藝模式進行加氫裂化可以實現增產催化重整原料。
為最大程度地解決煉化企業對于優質催化重整原料的需求，中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院(FRIPP)開發了FMN系列最大量生產催化重整原料加氫裂化技術，根據工藝流程特征可細分為FMN1(單段串聯全循環)工藝和FMN2(兩段全循環)工藝。FMN1工藝在低壓下加工直餾柴油，石腦油餾分(輕石腦油+重石腦油)整體收率近93%，其中重石腦油收率為72%，芳烴潛含量為43.9%，輕石腦油鏈烷烴質量分數達到95%，裂解制乙烯效益高；在高壓(A MPa)下加工減壓蠟油，石腦油餾分的整體收率近90%，其中重石腦油的收率為74%，芳烴潛含量為46.0%，為優質的催化重整原料，輕石腦油餾分鏈烷烴質量分數達到95%以上，可以作為優質的蒸汽裂解制乙烯裝置原料。FMN2在中壓[(A-2) MPa]下加工減壓蠟油，可以實現在較低的氫分壓下最大量生產重石腦油餾分。
黃澎等研究了加氫裂化處理低溫熱解焦油生產催化重整原料的工藝，其將懸浮床加氫裂化、固定床加氫裂化以及催化重整裝置有機結合，進一步擴大原料范圍,實現將劣質、低附加值的低階煤熱解焦油定向轉化為優質、高附加值的BTXE(苯、甲苯、二甲苯、乙苯)產品。
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設計氣固換熱，化學反應。
其中氣固換熱使用UDS方法實現，請參考： http://www.cfluid.com/forum.php? ... d=111720&extra=
化學反應使用文獻中的宏觀反應速度，通過UDF添加。
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為何連續重整裝置都要“脫氯”？
編 輯 | 化工活動家
作 者 | 路則超等
來 源 | 煉油工程與技術
關鍵詞|氯 連續重整 影響
共 2799 字 | 建議閱讀時間 8 分鐘
導 讀
某煉廠連續重整裝置由預處理、重整、催化劑再生和苯抽提4個部分及公用工程與余熱鍋爐等組成。該裝置以常減壓裝置、柴油加氫裝置、加氫處理裝置提供的石腦油為原料，生產高辛烷值汽油組分、混合二甲苯和苯等芳烴產品，同時還副產含氫氣體、脫異戊烷油、C6抽余油、液化石油氣及燃料氣等產品。隨著裝置長時間運行，裝置內氯腐蝕、結鹽所帶來的生產問題日益增多，給裝置的平穩運行和安全生產帶來隱患。
氯從哪里來？
"
連續重整裝置中氯的來源主要有兩方面：一是原料中攜帶的氯，二是催化劑再生注入的氯。近年來，原油品質劣化且采油過程中加入大量含氯的輔助溶劑，造成石腦油中氯化物含量增加。該裝置原料為C6~C11石腦油組分，采用預加氫的方式進行脫氯，工藝卡片中要求預加氫原料中氯的質量分數小于2.0μg/g，氮的質量分數小于2.5μg/g，為保證重整催化劑的活性，需持續向催化劑再生器氯化區注氯。該裝置所注氯化劑為四氯乙烯，隨著裝置長期運行，催化劑持氯能力不斷減弱。為了保證催化劑活性就要不斷提高注氯量，導致系統內的氯含量越來越高。系統內注入的氯最終會跟隨原料油進入分餾裝置和苯抽提裝置，影響裝置的正常生產。
展開 京博石化│催化重整生成油加氫脫烯烴技術的工業應用
導 讀
催化重整生成油富含芳烴組分，既可作為高辛烷值汽油調合組分，也是生產苯、甲苯、二甲苯的重要原料。京博石化現有連續重整裝置定位為多產芳烴和氫氣的重要二次加工裝置，因此提高裝置苛刻度，在低壓、高溫下操作是必然的趨勢，但在苛刻的操作條件下會導致重整生成油中的烯烴，特別是二烯烴等性質活潑烴類不可避免地增多。重整生成油中烯烴含量增加，不僅會影響芳烴產品的溴指數、酸洗比色等指標，而且還會對苯、甲苯、二甲苯的下游利用單元造成不同程度的影響。
脫烯烴工藝主要有顆粒白土、分子篩精制和選擇性加氫3種。京博石化原有芳烴精制工藝采用常規工業顆粒白土，對混合芳烴及C8+混合餾分進行處理，以確保芳烴產品的指標滿足下游裝置的使用要求。在裝置運行過程中，出現白土失活快，需要頻繁更換的問題，不僅增加了崗位人員的勞動強度，而且也增加了白土消耗和危廢處理等棘手問題。鑒于此突出問題，京博石化于2020年檢修期間進行了技術改造，采用中國石化石油化工科學研究院（簡稱石科院）和盤錦浩業化工有限公司聯合開發的HER加氫脫烯烴技術，該技術采用盤錦浩業化工有限公司生產的的專有反應器，裝填石科院開發的重整生成油選擇性加氫脫烯烴TORH-1催化劑。HER技術可以在較為緩和的工藝條件下，對重整生成油進行深度選擇性加氫脫烯烴，替代原有白土工藝，提高裝置運行的平穩度，節約裝卸劑產生的購買新劑、施工、能耗投入、危廢處理等費用，同時大幅度降低崗位人員的勞動強度。
展開 催化重整和輕烴芳構化兩種工藝在芳烴生產領域深度對比分析
02
輕烴芳構化
輕烴芳構化催化劑為金屬元素改性的HZSM-5分子篩催化劑。研究表明，M/ZSM-5型芳構化催化劑對丙烷芳構化活性和選擇性有積極的影響，活性的作用順序為：Pt＞H＞Zn＞Th＞Ni＞Co≈V＞Ga＞Pd＞Ru＞Mn；對芳烴選擇性的作用順序為：Zn＞Ga＞Ni＞Pt＞Th＞Cr＞Co＞V＞Ru＞Mn＞H＞Pd。從研究結果可以得出PtZSM-5、ZnZSM-5和GaZSM-5改性催化劑都具有較高的活性和選擇性、綜合催化劑性能和單金屬的價格，研究主要集中在Ga和Zn改性的HZSM-5分子篩催化劑上，并取得了較好的效果。由于催化重整采用Pt等貴金屬作為催化劑主要活性組分，因此對催化劑的保護顯得非常重要，從而使其對原料的要求進一步提高，所以催化重整的原料一般要進行預處理，而且再生過程比較復雜，要求非常嚴格；而輕烴芳構化催化劑主要活性材料HZSM-5分子篩以及Zn等改性金屬都比較便宜，同時該催化劑具有良好的抗硫、抗氮能力，原料不需要深度精制，再生過程只是簡單的燒焦再生。
芳構化和重整催化劑對比見下表。
在工藝過程上，兩種反應有什么不同？
01
催化重整主要工藝
催化重整按催化劑再生方式分為半再生的固定床催化重整和連續再生的移動床連續重整。隨著煉油規模的大型化，2000年以后我國基本上不再建設半再生重整裝置。催化重整典型流程如下圖所示。
展開 大型重整芳烴聯合裝置反應進出料換熱器選型分析
反應進出料換熱器選用
01
石腦油加氫反應進出料換熱器
石腦油加氫裝置反應進出料換熱器通常選用數臺U型管換熱器，隨著裝置不斷大型化，進出料換熱器熱負荷不斷增大。以某2.6Mt/a石腦油加氫裝置為例，進出料換熱器回收熱量可達70MW，若選用U型管換熱器，需要8臺串聯，臺數過多；選用繞管換熱器時，僅需要1臺繞管和2臺管殼式換熱器串聯即可滿足換熱需求。選用繞管換熱器時串聯2臺管殼式換熱器主要是在反應產物低溫端注水去除產物中的銨鹽，若不考慮洗銨鹽，1臺繞管式換熱器完全可滿足換熱需求。
以下分別為該2.6Mt/a石腦油加氫裝置進出料換熱器選用多臺管殼式及繞管和管殼式串聯選型情況。
02
重整反應進出料換熱器
重整裝置進出料換熱器熱負荷與重整反應加熱爐輻射段熱負荷相當，甚至更大，是重整裝置回收熱量大戶，近期設計大型化重整裝置進出料換熱器熱端溫差約32℃。目前已投產重整裝置中最大的繞管式換熱器應用于某3.3Mt/a重整裝置，換熱器熱負荷190MW，選用1臺殼徑Φ5050mm繞管式換熱器。裝置運行初期熱端溫差20℃，比設計值低15℃，換熱性能較好。
國內已投產單套最大重整裝置，某3.8Mt/a重整裝置進出料換熱器熱負荷231.34MW，選用2臺殼徑Φ3280mm并聯PACKINOX焊接板式換熱器。裝置運行初期2臺板換熱端溫差均值26℃，比設計值低2℃，換熱性能較好。
當換熱器大到一定程度，由于受到板寬的限制(最寬2m)，板束橫截面的長寬比差別較大，為了保證換熱，板長要加長，又會引起壓力降過大的問題，所以裝置規模大到一定程度，板式換熱器需要2臺并聯。
展開 連續重整裝置實現長周期運行技術改造，十分有借鑒意義
編 輯 | 化工活動家
作 者 | 韓瑞杰
等
來 源 | 化學工程與裝備
關鍵詞 | 連續重整 技改
共 2354 字 | 建議閱讀時間 7 分鐘
導讀
某煉廠1.0Mt/a連續重整裝置以常壓直餾石腦油、DCC裂解輕油加氫石腦油為原料，連續重整單元采用UOP的超低壓連續重整工藝分離出混合二甲苯和重整汽油，同時副產含氫氣體及液化氣，切割C6餾分作苯抽提單元原料，苯抽提單元采用撫研院的環丁砜抽提蒸餾技術生產苯產品，催化劑再生單元是采用UOP的“CycleMax”，實現催化劑連續循環，重整循環氫壓縮機與重整增壓機采用3.5MPa凝汽式透平驅動的離心式壓縮機。
1
加熱爐火嘴堵塞
該連續重整裝置自投運以來，先后出現過10次加熱爐火嘴堵塞問題，經分析調查，主要原因為：重整單元內管網燃料氣和還原尾氫含氯、含水量較高，對重整循環氫微水指標控制及系統腐蝕均影響較大，同時該部分燃料氣、氫氣回收至燃料氣管網，所以容易對加熱爐火嘴產生堵塞。
因此針對以上問題，采取以下改造措施：
新增燃料氣脫氯設施，選用停用裝置脫硫罐、過濾器及其附屬管線，選擇合適的脫氯劑，確定裝填數量，同時根據技改流程，選擇現場位置、管線等，完成技改配置，將還原尾氫和裝置內燃料氣引至脫氯罐進行脫氯后，回收至D-501（燃料氣分液罐），進行利用。
展開 遼河石化│連續重整裝置增壓機組結焦分析及對策
01
工藝運行條件
（1）本周期采用PS-Ⅵ重整催化劑，與上周期催化劑相比，新催化劑的比表面積大，持氯能力強，同時由于再生注氯量偏大，催化劑氯含量高，如圖3所示。
從圖3可以看出，再生催化劑氯含量有較長時間超過上限指標（1.3%）。催化劑酸性功能增強，造成反應產物中烯烴含量增加。
（2）柴油改質重石腦油干點偏高（大于180℃），進入重整反應后，重整催化劑積炭量增大（見圖4），造成催化劑活性損失，從而需要較高的反應溫度，裂化反應加劇，烯烴含量增加。
（3）再接觸空冷器冷后溫度偏高，氣液分離效果不好，氣相中C3，C4組分增多，導致不飽和烴含量增加，同時還會出現壓縮氣體帶液，進一步加劇了增壓機積炭問題。
02
設備部件結構型式
原增壓機氣閥采用網狀閥片，為面密封型式，當閥片上出現結焦后，閥片極易因受力不均勻而損壞，造成機組排氣超溫。
采取措施
01
工藝調整
（1）降低再生注氯量以降低再生催化劑氯含量，合理控制裝置的水氯平衡，減少裂解反應的發生。從2019年8月2日開始裝置多次降低再生注氯量，已從0.36kg/h降低至0.28kg/h。再生催化劑氯含量調整情況如圖5所示。
從圖5可以看出，催化劑氯質量分數已逐漸下降至1.1%~1.2%，維持在適宜的范圍。可以在保證產品質量合格的前提下，盡量降低重整反應溫度，減少重整反應中的裂化反應，從而減少烯烴的生成。
展開 中石油PPT│130萬噸/年連續重整裝置工藝技術培訓
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 中石油
懇請各位同行，不要不打招呼就“拿走”發到貴公眾號上，感謝！
連續重整裝置有哪些易腐蝕關鍵部位？該如何進行檢查與防護？
重整產物冷凝與分餾系統
01
主要腐蝕問題
重整產物冷凝與分餾系統包括重整產物分離單元、脫戊烷塔單元和脫丁烷塔單元。
（１）重整產物分離罐D-202、重整氫增壓機入口分液罐D-203、一級再接觸罐D-204和二級再接觸罐D-205的材質均為碳鋼（16MnR或20R），腐蝕形貌相同。罐內表面覆蓋一層難清除的黃褐色垢層，清除垢物后發現表面存在輕微腐蝕，罐壁的焊縫無腐蝕，內構件無變形破損，各部位測厚數據正常。
（２）脫戊烷塔頂空冷器運行期間出現過腐蝕泄漏，發生在a-205中下部3根管子，管束材質為10號碳鋼。脫戊烷塔C-201筒體和封頭材質為16MnR，塔盤為0CR13，檢查發現：塔壁和塔盤表面覆著一層易清除的紅褐色垢層，清除后表面光亮，塔壁焊縫無腐蝕；C-201整體腐蝕輕微，各部位測厚數據正常。
脫戊烷塔進料/塔底油換熱器E-204a/B/C為串聯流程，殼體和管束材質分別為16MnR和10號鋼，檢查發現：管束外表面及筒體內表面均覆蓋一層灰黑色垢物，質地疏松易清除，垢物清除后表面光亮；管板和管箱內表面覆蓋一層紅色的垢物，質地疏松易清除，清除后管板及管箱存在輕微腐蝕。
（３）脫丁烷塔單元屬于油品精制系統，工藝條件決定了精制油中含有微量的硫化物、氯化物等介質，腐蝕檢查發現，相關設備腐蝕輕微。
02
腐蝕分析
（１）對重整產物分離罐D-202的垢層進行能譜分析（EDS）和X射線衍射分析（XRD）物性分析。
可以看出，垢物中主要元素為FE和o，還有少量的CL和aL元素。
展開 煉廠輕烴的來源、組成及其綜合利用
1
輕烴來源
煉油廠輕烴主要來自于常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、加氫處理、加氫裂化和催化重整等裝置。據統計，2017年中石化30余家煉制企業的輕烴(C4及以下)產量達到26 Mt/a以上，約占原油加工總量11%，其中主要裝置的輕烴產量見下表。
催化裂化裝置不僅是煉油廠生產油品的核心裝置，也是煉油廠輕烴的主要來源。為了實現催化裂化干氣(催化干氣)和催化裂化液化石油氣的加工利用，相關的輕烴分離技術及轉化技術相繼開發和應用。煉油廠輕烴的第二主要來源也是重油和蠟油加工裝置，如延遲焦化、加氫裂化和加氫處理等。但隨著煉油廠的清潔化生產和轉型發展需求，未來延遲焦化裝置的加工量將會逐步下降，而加氫類裝置的加工量將逐步提升，煉油廠氣體輕烴中的飽和輕烴比例可達到40%～50%。此外，催化重整裝置也是煉油廠副產輕烴的主要裝置，氣體輕烴產量占全廠輕烴總量的9%～10%。對于以生產芳烴為主的煉油廠，重整芳烴聯合裝置副產的輕烴產量可達到全廠輕烴產量的30%～40%。隨著芳烴市場需求和煉油廠氫氣需求量的增加，煉油廠重整輕烴和芳烴歧化/異構化氣體的產量也將會繼續增加。雖然常減壓蒸餾裝置加工規模龐大，但由于蒸餾過程主要是物理過程，除在加熱過程中發生極少量的熱裂解反應產生少量輕烴外，其余均為被加工原油自身所含輕烴。常減壓裝置的輕烴收率較低(小于1%)，并且與所加工原油性質密切相關。
2
輕烴組成
催化裂化裝置的氣體輕烴組成與工藝技術密切有關。下表列出了國內煉油廠幾種典型催化裂化工藝的輕烴組成。
展開 漲知識│如何高效利用C9+重芳烴調合高辛烷值汽油？
分析組成發現，部分C9芳烴轉化為C10芳烴，而且膠質含量也增加了410mg/(100mL)，表明白土罐(用以除去混合芳烴內少量烯烴的裝置)內發生副反應生成了高沸點化合物。經檢查發現，白土罐入口溫度達到了190℃，導致催化劑活性增大，致使白土罐內發生了聚合和烷基化副反應。實際生產中一般控制白土罐入口溫度在150~200℃，為最大程度減少副反應的發生，應將入口溫度控制在最低；但還需滿足有效脫除烯烴的要求，綜合考慮將白土罐入口溫度調至170℃，既實現了白土罐正常的脫烯烴效果，也能有效避免副反應產生的重組分導致C9+重芳烴干點超標。
03
蘭州石化公司C9+重芳烴
中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司C9+重芳烴分離裝置以C9+重芳烴為原料，通過精餾手段實現產物分離，主要產品為高純度偏三甲苯，其余組分用于汽、柴油的調合。
C9+重芳烴經預熱后進入脫輕塔，塔頂分離出的輕組分為輕汽油可用作汽油調合組分，塔底分離出的重組分富含偏三甲苯，再送去偏三甲苯塔；偏三甲苯塔塔頂分離出純度較高的偏三甲苯作為產品輸出，塔底重物料送去脫重塔。脫重塔塔頂為重汽油組分，塔底為柴油組分，其目的是將汽油組分中的柴油組分分離出來，從而保證塔頂汽油組分的干點低于205℃。
04
青島煉化公司C9+重芳烴
中國石化青島煉油化工有限責任公司1.5Mt/a連續重整裝置主要由預處理、重整反應、催化劑再生以及芳烴分離一共4個部分組成，其中分離部分流程如下圖所示。
該重整裝置擴能后，為滿足原料的需求，不斷提高原料終餾點，導致重整生成油、C9+重芳烴終餾點也由此升高，分別最高可達213℃和260℃，無法直接用于汽油調合。二甲苯塔塔底C9+重芳烴餾程見下表。
展開 芳烴抽提裝置腐蝕成因與防護策略
石油系芳烴是芳烴原料的主要來源，芳烴抽提是芳烴生產的重要環節，它以催化重整裝置的重整生成油和乙烯裝置副產的裂解汽油為原料，生產苯、甲苯、對二甲苯和鄰二甲苯等多種芳烴產品。芳烴抽提技術主要分為抽提蒸餾和液-液抽提兩種工藝，芳烴抽提的關鍵是選擇合適的抽提溶劑，其中環丁砜或環丁砜復合溶劑在芳烴抽提裝置中的應用比例超過80%。
目前，國內主要采用環丁砜或環丁砜復合溶劑為芳烴抽提裝置的抽提溶劑，其腐蝕和結垢問題一直存在，環丁砜劣化降解后導致聚合物沉積堵塞塔盤和換熱器，以及分解的酸性物質造成換熱器和管道的腐蝕泄漏，已成為制約芳烴抽提裝置長周期安全運行的一個重要原因。今天的文章就針對芳烴抽提裝置的腐蝕結垢現狀，綜合分析了腐蝕介質的組成、來源及影響規律。
芳烴抽提裝置主要腐蝕問題
以環丁砜為溶劑的芳烴抽提裝置主要存在的腐蝕和結垢問題見表1。
基于芳烴抽提裝置的不同工藝流程，環丁砜溶劑劣化后導致芳烴抽提裝置腐蝕的主要部位包括：抽提蒸餾塔塔盤、塔內件及塔底重沸器、貧/富溶劑換熱器、溶劑回收塔和汽提塔的塔盤、塔內件、塔底重沸器、塔頂空冷器，再生塔塔盤及塔底重沸器和相應的高溫塔底泵、貧/富溶劑管線等部位。環丁砜降解產生的大分子降解聚合物對芳烴抽提裝置影響的主要部位包括：抽提蒸餾塔塔盤、重沸器，汽提塔和回收塔的下部及重沸器，再生塔及重沸器，貧/富溶劑換熱器等部位。表現為塔盤堵塞，降低抽提效率，換熱器管束和機泵過濾網堵塞，或在重沸器管束外表面結焦，降低傳熱、傳質效率。
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