120 万吨 / 年连续催化重整装置低氢浓度开工实践

赵国旭 1 简宏伟 2 吴小科 3

1 . 陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂 陕西延安 727406

2.陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司 陕西延安 727406

3.陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂 陕西延安 727406

摘要：本文介绍了延安石油化工厂120万吨/年连续重整装置在低氢气浓度工况下的开工过程，开工前后重整反应工艺条件、重整生成油的性质与催化剂的待生/再生前后的性质，对开工过程进行客观分析与总结。

关键词：连续催化重整;低氢浓度;催化剂;重整生成油

催化重整技术是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在条件下，将石脑油馏分中的链烷烃经过脱氢、异构、环化反应与环烷烃经过脱氢反应，转变为富含芳烃的重整生成油，同时副产低成本氢气^[1]。该技术是实现从炼油到化工转变的桥梁，已成为现代化炼化一体化企业主要工艺装置之一。

陕西延长石油集团有限责任公司炼化公司所属延安石油化工厂（以下简称延安石化）拥有一套120万吨/年连续重整装置，该套装置由原料预处理、重整反应再生、催化剂再生、再接触氢气提纯四个部分及公用工程和余热锅炉等组成。重整装置以延安炼油厂常压蒸馏装置提供的低辛烷值直馏石脑油和延安化工厂柴油加氢精制装置提供的少量石脑油为原料，经过加氢预处理与重整反应，生产清洁高辛烷值汽油调和组分（其C₅⁺重整生成油的辛烷值按RON值102设计），同时生产少量的苯产品，并副产氢气及液化气；副产的氢气作为柴油加氢、柴油精制、聚丙烯等装置的氢源。该装置中重整反应和催化剂再生部分只购买美国UOP公司的专利使用权，所有工程设计全部由中国石化工程建设公司完成，除部分专利商指定的专有设备和国内生产不过关的关键设备外，其余所有设备均按国产考虑。重整装置于 2009年8月建成投产，装置使用的催化剂为石油化工科学研究院的PS-VI型催化剂。

本装置采用石油化工科学研究院研发的石脑油制氢技术，即精制石脑油在370℃氮气工况下通过高铂金催化剂，发生脱氢反应，反应系统内氢气逐渐置换氮气达到高纯度氢气环境，富余氢气通过重整循环氢压缩机进口依次进入重整反应系统。催化重整装置反应部分开工时，首先需要对系统进行氢气置换并建立氢气循环，该过程需控制一定的循环氢纯度（≧75%），避免装置开工初期催化剂严重积碳，影响装置的运行。根据UOP公司的开工程序，装置进料前反应系统循环氢纯度需达到75%以上，以保护催化重整催化剂。

2018年8月18日，全厂停电，装置紧急停工，重整循环氢压缩机停运。恢复供电后，8月20日锅炉产蒸汽正常，重整反应升温，由于无外部氢气供应，系统氢气纯度低降至39v%，为了降低损失，节省开工时间，采用重整反应部分采用循环氢低氢浓度工况下开工，装置整体开工过程较为顺利，从装置开工后的运行效果来看，循环氢纯度较低情况下的开工对装置催化剂未造成较大影响。本文对低氢浓度下重整装置的开工实践进行总结与分析。

1.低氢浓度工况下开工过程简介

2018年8月21日开启重整装置循环氢压缩机，随后重整反应加热炉点火，反应系统开始升温，开工初期由于循环氢压缩机负荷过重，将压缩机进口的压力由0.24 MPa逐步降至0.15 MPa。8月22日四个反应器的分别升至400/405/411/412℃，开始引精制石脑油进蒸发塔，塔底油通过自压方式进入重整进料缓冲罐，重整进料后控制流量85t/h，进料后反应温度降至372℃。反应系统继续升温，同步将高分压力逐步升至0.24MPa，并通过压控将高氮气体排放至低压瓦斯系统，高分罐底油顺流程送入后续再接触与分馏系统。当反应温度分别升至450/452/460/468℃时，系统温降分别为96.3/64.6/43.5/37.7℃，高分氢纯度95v%，当反应温度升至495℃时，系统温降分别为123.1/83.2/50.8/37.2℃，总温降297.4℃，氢纯度92%，继续升温至510℃，系统温降分别为131/90/52/39℃，总温降312℃，氢纯度91.5%，产品各项指标正常满足要求。

2.低氢浓度工况下开工前后运行效果对比

重整装置停电前后，反应工艺条件、重整生成油的性质与待/再生催化剂的物化性质如表1、表2与表3所示。

表1 重整装置停电前后操作工艺条件

表2重整装置停电前后重整生成油的性质

表3 重整装置停电前后重整催化剂的性质

从表中数据可以看出，重整装置在停电前后操作工艺条件基本相同，在进料量相同的工况下，较停电前反应温度高1 ℃，总温降低2℃；停电开工后重整生成油的RON辛烷值与芳烃含量略微低于停电前正常运转条件下，RON辛烷值为100.3，芳烃含量为78.2wt%；停电开工后待生催化剂的积碳含量为4.9wt%，高于停电前的3.1wt%，这是因为低氢浓度开工时，氢分压低加速了催化剂的积碳，而停电前后再生催化剂的碳含量、氯含量与比表面积的性质接近。因此，从整体分析来看，重整装置本次低氢浓度的开工，对催化剂的性能、物性与重整生成油的性质的影响较小。

3.低氢浓度工况开工总结

（1）本次重整反应开工，受无外供氢气条件限制，采取循环氢气低纯度39%开工，依据石油化工科学研究院石脑油制氢技术在本装置应用的开工经验，氮气可部分替代氢气的作用。循环氢作用：(1)改善反应器内温度分布，起热载体作用；(2)抑制生焦反应，保护催化剂活性和寿命；(3)稀释反应原料，使物料更均匀地分布于床层中，氮气替代氢气仅需考虑催化剂生焦问题，连续重整只要及时开启催化剂再生系统，可消除这一问题。

（2）本次开工过程中控制较高进料温度（400℃）进油，严格控制各反应器升温速率（25℃/h），及时泄放重整反应系统压力以置换系统内氮气。在重整反应进油2h后，温度升至450℃时，循环氢纯度即达到 95 %，避免了催化剂结焦过快。在重整反应进油后，若催化剂再生部分能够及时开启，催化剂积碳量会较快恢复正常，若再生部分不能快速开启，则会造成催化剂严重结焦，甚至导致催化剂烧焦床层超温而无法运行，进而影响产品质量。

（3）重整反应进油后，根据高分罐 D-201 泄放情况（即产氢量），通过控制无极调节，逐步提高氢气增压机 K-202 负荷、增大重整废气外排泄放量，实现了再接触及反应压力的平稳过渡，并使反应系统快速由氮气环境转为氢气环境。

（4）重整反应产氢后，预加氢系统及时引氢气，建立氢气循环升温，预加氢反应在较低温度（150℃）时进油，同时预加氢反应进油后，采取闭路循环升温方式，减少了污油产生量，预加氢反应器床层温度达到280℃后，反应生成油即改进蒸发塔C-101，停止了罐区精制油的输送。

3.2存在的不足及措施

（1）在此方案开工过程中，循环氢压缩机负荷大。

建议措施：降低重整高分罐压力，即循环氢压缩机进口压力，以降低压缩机负荷。

（2）催化剂积碳速率较正常时高，对于重整反应苛刻度高的装置

建议措施：1）重整低负荷运行；2）控制反应温度490℃，待催化剂再生系统运转正常后再逐步提量提温。

4 小结

根据本装置在循环氢纯度 39 %条件下顺利开工的经验，对于无制氢或制氢不开的同类装置可采用低循环氢开工。

参考文献

1. 李成栋．催化重整装置操作指南[M]. 北京：中国石化出版社，2001．

2. 许容峰，李进. 60×104t/a 连续重整装置低氢纯度开工总结[J]. 石油与化工应用，2019，38(11)：113-114.

3. 粟维清，仵栓强，包生伟，等．连续重整装置开工过程中的问题分析[J]. 炼油技术与工程，2014，44(11)：14-17.

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