高壓加氫裂化裝置運行問題分析與對策

1、高壓加氫裂化裝置運行問題分析與對策王慶峰郭仕清（揚子石化股份公司芳烴廠，江蘇南京210048）摘要針對揚子石化高壓加氫裂化裝置近幾年生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的有代表性的影響裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行的問題，如換熱器結(jié)垢、液化氣銅片腐蝕超標(biāo)以及精制催化劑床層壓力降高等。對這些問題進行了原因分析并提出了相應(yīng)的解決辦法，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞高壓加氫裂化換熱器液化氣床層壓力降分析對策揚子石化股份有限公司芳烴廠加氫裂化裝置于1990年2月建成投產(chǎn)

2、，采用美國聯(lián)合油公司技術(shù)專利，1993年進行了擴容改造，由兩段全循環(huán)工藝流程改造為兩個系列一次通過流程，處理能力由120104ta擴大到200104ta。實際生產(chǎn)中該裝置以減壓蠟油（VGO）、重焦化柴油（HCGO）為原料，經(jīng)過加氫精制和加氫裂化反應(yīng)，生產(chǎn)出輕、重石腦油、噴氣燃料調(diào)和組分及加氫尾油等產(chǎn)品，為重整裝置、乙烯裝置提供原料。裝置流程簡圖如圖1。圖1加氫裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)流程簡圖1運行問題描述1.1高壓換熱器結(jié)垢、加熱爐負荷過高隨著

3、裝置原料油處理量的提高，特別是裝置改造之后，原料油的性質(zhì)開始逐步變差，原料油換熱器的結(jié)垢問題日益突出。1995年大檢修起，每年大檢修均需要對一系列原料油換熱器EA114AB、EA101AB進行堿洗和重芳烴清洗，雖然暫時取得了一定的效果，但一般投用后三個月，上述換熱器會很快開始結(jié)垢，隨著運行時間的延長，結(jié)垢速率逐步加快。EA114AB、EA101AB結(jié)垢，換熱效果降低，其出口溫度下降，導(dǎo)致一系列循環(huán)氫加熱爐BA101熱負荷增加，受其管壁溫

4、度的制約，裝置不得不降低進料負荷，經(jīng)濟效益受到明顯影響。表1為EA114AB、EA101AB結(jié)垢情況統(tǒng)計。表1為EA114AB、EA101AB結(jié)垢情況統(tǒng)計日期01.901.1001.1101.1202.102.202.302.402.502.602.7一系列進料流量，m3h160160175165160170170150165160160二系列進料流量，m3h120120120120120120120120120120120EA114A

5、B殼層出口溫度，℃199193181185180178176174173170163EA114EA1012.3DC101A催化劑床層壓力降高催化劑床層累計處理原料油量越大、原料油中的雜質(zhì)越多，則存留下來的機械雜質(zhì)就越多，導(dǎo)致床層部分或全部被堵塞，催化劑自由通道減少，壓降就會上升。因此，隨著運行時間延長，催化劑床層壓降會逐步增加。催化劑床層壓降與催化劑的形狀、裝填方法、原料油性質(zhì)、進料速率以及上游裝置的操作及設(shè)備、管線使用材料的抗腐蝕性能

6、有關(guān)。1990年7月加氫裂化裝置DC101A進行的第一次催化劑撇頭，打開反應(yīng)器頂部人孔，發(fā)現(xiàn)進料管線較臟，管內(nèi)壁附有一層3—4mm厚焦層，進料分配盤上也有一層3—4mm厚焦層，集垢蘭7目網(wǎng)眼全部被焦?fàn)钗锒氯?，床層頂部催化劑有局部結(jié)塊現(xiàn)象。焦?fàn)钗锝?jīng)初步分析，F(xiàn)e占29.31%，S占30.67%，Cr占6.2%。此次DC－101A精制反應(yīng)器催化劑床層壓降上升主要原因可能如下：2.3.1原料油中攜帶的固體微粒原料油中固體微粒主要是機械雜質(zhì)、油

7、泥、鐵銹等，在加工焦化臘油時還會有焦粉和催化劑粉末。原料油進裝置后首先通過過濾器FD101103，過濾器的濾孔為20～45um，過濾掉大部分固體顆粒。然而，更細的微?？赏ㄟ^過濾器，在換熱器里和催化劑床層上部聚集成更大的粒子，以及在容器中產(chǎn)生鐵銹、焦粉等，最終積聚在反應(yīng)器催化劑床層上部，導(dǎo)致DC101A壓降上升。自2003年以來，過濾器FD101103切換頻繁，一方面反映出原料油變臟，另一方面導(dǎo)致過濾器過濾效果下降，部分顆粒被夾帶通過過濾

8、器，在精制反應(yīng)器DC101A床層上沉積。2.3.2原料油中微量金屬的沉積研究發(fā)現(xiàn)，原料油中的微量金屬多達十幾種，具體微量元素組成見表3。表3加氫裂化裝置原料油近期微量元素組成分析項目S，%N，%O，%酸度Cl，ppmFe，ppmNi，ppmCa，ppmVGO0.360.070.126.5843.10.860.040.59HCGO0.120.1632.9332.40.160.190.44從表3可見，鐵離子所占的比例最大。鐵離子含量過高，進

9、入反應(yīng)器后，與循環(huán)氫中的硫化氫接觸，形成硫化鐵沉積于催化劑空隙中，該硫化鐵一般是指FeS、FeS2、Fe2S3等幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物，相對密度為4.75～5.4，其自燃點為340～406℃。硫化鐵之間的吸引力很強，聚集起來覆蓋在上部床層，造成催化劑床層頂部板結(jié)，使壓降增加。同時，在高溫下這種硫化鐵能促進結(jié)焦母體的生焦反應(yīng)，從而加速床層的堵塞。2.3.3反應(yīng)生成的垢層原料油中的生焦母體，特別是摻煉二次加工油時，如不飽和烴、稠環(huán)芳烴以及雜環(huán)

10、化合物在反應(yīng)器上部，在未接觸催化劑前，在高溫或硫化鐵的促進下迅速發(fā)生以自由基、非自由基或金屬催化下的聚合反應(yīng)，形成有機微粒沉積在反應(yīng)器床層上部。由于DC101A現(xiàn)運行催化劑為2001年7月裝填的二次再生HCK（F）催化劑，至今已處于運行末期，催化劑活性明顯下降，TC1059由開工初期的340℃上升至目前的363℃，平均反應(yīng)溫度由2002年8月的367.8℃上升至2004年6月的380℃。反應(yīng)溫度的提高進一步造成大分子烴類在催化劑床層上發(fā)