连续重整装置预加氢反应器压力降升高原因分析

连续重整装置预加氢反应器压力降升高原因分析
徐西娥;吴小园
【摘要】对陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂1.2 Mt/a连续重整装置预加氢反应器压力降升高的原因进行了分析.分析原因为:①预加氢反应器床层上部的催化剂颗粒物及床层上部粉末中Fe2O3含量较高,粉末状垢物沉积到催化剂床层中,阻塞了催化剂颗粒间隙,引起反应器压力降上升;②未及时有效处理床层上部粉末状垢物(沉积的铁锈、焦粉等粉尘),致其随原料带入到反应器床层顶部;③装置非计划停工.采取的主要措施:①对预加氢反应器顶部进行了催化剂撇头(共撇出旧催化剂4.5t,补充装填催化剂2.1 t);②对预加氢加热炉炉管进行了13次爆破吹扫,直到无黑色烟尘排出为止.装置抢修开工后,预加氢反应器压力降一直保持在117 kPa 左右,压力降升高的问题得到了有效解决.%The causes of high pressure drop in the pre-hydrotreating reactor of the 1.2 MM TPY continuous catalytic reforming unit in the Refining & Petrochemical Company of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.,Ltd.are analyzed.The causes are found to be:(1) the Fe2O3 in the powders in the reactor and upper section of reactor bed is higher,the powder foul deposits in the catalyst bed,which plugs the spaces between the catalyst particles and causes the rise of pressure drop of reactor;(2) the powder fouls (deposited Fe rust,coke powder,etc) have not been removed from the upper section of reactor bed in the timely manner and are carried over to the overhead of reactor with feedstock;(3) unscheduled shutdown of the unit.The major countermeasures taken are:(1) the catalysts in the overhead of pre-hydrotreating reactor are skimmed (the 4.5 tons of spent catalysts are
skimmed and 2.1 tons of make-up catalysts are added.);(2) the furnace tubes of pre-hydrotreating unit are blasted for cleaning for 13 times until there is no black flue gas emission.After re-start-up of the unit,the pressure drop of pre-hydrotreating reactor is maintained at about 118 kPa and problem of high pressure drop has been effectively solved.
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2018(048)004
【总页数】4页(P33-36)
【关键词】连续熏整;预加氢反应器;压力降;爆破吹扫
【作者】徐西娥;吴小园
【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司,陕西省延安市 727406;陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司,陕西省延安市 727406
【正文语种】中文
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(延安石化
厂)1.2 Mt/a连续重整装置以常压装置所产的直馏石脑油和柴油加氢装置所产的少量粗汽油为原料，经预处理、重整反应后生产高辛烷值汽油调合组分，同时副产氢气及液化石油气。

预处理部分采用全馏分加氢即先加氢后分馏、预分馏塔与蒸发塔“合二为一”的工艺流程。

装置自2009年8月开工以来，运行平稳，产品质量合格。

预加氢催化剂先后使用过中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院(抚研院)研发的FH-40A，FH-40C和FHUDS-2型催化剂。

预加氢系统曾因部分石脑
油原料溶解氧含量高(因汽车运输导致)，反应器顶部结焦严重导致压力降升高。

2011年8月，实施了原料热力除氧塔技术改造项目,成功解决了该问题。

但自2014年以来，预加氢反应器压力降又出现偏高现象，多次被迫停工抢修，对催化剂撇头、过筛或卸剂更换，但压力降升高的问题始终没有得到有效解决。

特别是2017年4月8日，装置刚检修完,开工反应器压力降就达354 kPa，装置提量后
压力降持续上升，预加氢部分的加工量为3 550 t/d(仅为设计负荷的87%)，压力降达438 kPa。

预加氢反应器压力降增大后，循环氢压缩机出口压力升至
2.98 MPa，已接近压缩机最高设计压力，对循环氢压缩机及装置平稳运行造成很
大安全隐患。

2017年7月3日再次对预加氢部分进行停工抢修。

1 预加氢反应器压力降上升情况
2014年4月装置大检修时，开始使用FH-40A预加氢催化剂。

该剂在使用过程中，精制油硫含量等各项质量指标一直合格，但预加氢反应器压力降一直缓慢上升。

2014年5月11日至6月4日反应器压力降由开工初期0.21 MPa上升至
0.45 MPa。

压力降上升情况见图1。

图1 开工初期预加氢压力降上升情况(2014)Fig.1
Pressure drop rise of prehydrogenation reactor at start-up
为解决反应器压力降升高的问题，2014年7月22日对预加氢催化剂进行了卸剂、过筛，打开反应器后，顶部未出现板结，顶部和积垢篮内基本无杂物，过筛出粉尘约280 kg。

装置开工运行后，反应器初期压力降为0.10 MPa， 2015年4月检
修前反应器压力降已上升为0.54 MPa。

2015年4月25日装置抢修，29日对预
加氢催化剂进行了卸剂、过筛，打开反应器后，顶部未出现板结，顶部和积垢篮内基本无杂物，过筛出粉尘约700 kg。

5月4日开工后，预加氢反应器压力降快速
上升，5月16日压力降达0.44 MPa。

装置两次抢修反应器顶打开情况见图2。

图2 预加氢反应器顶部情况Fig.2 Top of prehydrogenation reactor
2015年11月初，预加氢反应器系统再次因反应器压力降升高而停工抢修，将催
化剂更换为抚研院开发的柴油加氢精制催化剂FHUDS-2，用于400 kt/a柴油加
氢装置。

2014年榆林炼油厂新建2 Mt/a柴油加氢装置投产后，由于FHUDS-2
催化剂还未到使用寿命，为了盘活全公司内部资产，节约加工成本，通过对再生后FHUDS-2性能评估，将该剂调至延安石化厂重整预加氢装置使用，共装剂约38 t。

预加氢装置开工后，反应器床层压力降缓慢升高，2015年11月装置开工初期及2017年3月检修前压力降情况见图3～4。

2017年3月大检修期间，打开预加氢反应器后发现，顶部未出现板结，顶部和积垢篮内基本无杂物，故仅对FHUDS-2进行了过筛重装，共筛出催化剂粉尘约
200 kg，同时补充装填1.5 t FH-40C精制催化剂。

图3 开工初期预加氢压力降上升情况(2015)Fig.3
Pressure drop rise of prehydrogenation reactor at start-up
图4 停工前预加氢压力降上升情况Fig.4
Pressure drop rise of prehydrogenation reactor before shutdown
2017年4月7日预加氢装置开工后，反应器床层压力降就出现快速上升的现象，5月10日加工量152 t/h，反应器压力降达0.460 MPa。

预加氢压力降持续上升，严重制约装置提量生产及长周期安全平稳运行。

装置开工初期预加氢压力降上升情况见图5。

图5 开工初期预加氢压力降上升情况(2017)Fig.5
Pressure drop rise of prehydrogenation reactor at start-up
2 预加氢系统抢修反应器顶部情况
2017年7月3日，预加氢系统停工抢修，4日预加氢反应器顶部打开(见图6)，
开始催化剂撇头，瓷球和顶层催化剂刚开始缷出时，粉尘较大。

当床层挖至
300 mm后，粉尘明显减少，挖至空高3 090 mm处，床层疏松，无积炭和粉尘，
回装催化剂、保护剂、瓷球及积垢篮，7月5日7∶30撇头结束。

7月6日预加氢装置开工后反应器压力降117 kPa,循环氢压缩机出口压力为2.71 MPa。

图6 2017年7月3日预加氢反应器顶部情况Fig.6
Top of prehydrogenation reactor on 3rd,July,2017
3 预加氢反应器压力降升高原因分析
3.1 反应器顶部沉积物分析结果
装置抢修期间催化剂撇头前，采集了反应器前颗粒状垢物及催化剂床层上部粉末垢物进行分析，结果见表1。

表1 催化剂样品分析结果
Table 1 Sample analysis result of catalyst w，%
项目颗粒物粉末
Na2O0．51．0MgO0．61．2SO331．312．1K2O3．819．3Cr2O34．12．8 MnO0．30．5Fe2O359．463．1
3.2 预加氢系统中固体颗粒物等杂质较多
预加氢系统中固体颗粒物包括铁及其他金属颗粒，易在催化剂床层顶部过多沉积，从而造成反应器压力降上升，原料中铁的来源有原料中固有的铁、系统腐蚀生成的环烷酸铁、硫化氢腐蚀生成的硫化铁[1]。

由表1分析结果可知，该装置预加氢系
统颗粒状垢物和粉末状垢物主要含有铁、铬和钾等金属，其中铁和铬是不锈钢材质的主要成分。

系统内颗粒物和床层上部的垢物主要是容器或管线腐蚀后形成的金属硫化物，粉末状垢物沉积到催化剂床层中，阻塞催化剂颗粒间隙，最终引起反应器压力降上升。

国内石化企业同类装置为了防止原料油中固体颗粒物在床层顶部沉积，在重整原料罐抽出口、除氧塔进料口等位置增设了过滤器，以减少带入预加氢反应器顶部的杂质。

3.3 炉管内积存较多铁锈及焦粉等粉尘
自2011年装置检修运行后，一直未对预加氢进料加热炉F-102炉管进行爆破吹扫。

表1中反应器顶粉末Fe2O3的质量分数高达63.1%，7月初装置抢修时F-102爆破吹扫出大量烟尘，也充分说明炉管内多年腐蚀形成了大量铁锈、焦粉等粉尘，带入反应器床层顶部，阻塞了催化剂颗粒间隙，引起反应器压力降升高。

3.4 装置非计划停工切料
2015年5月13日重整装置因蒸汽管网压力低，装置切料停工9.5 h，预加氢反应器压力降由0.36 MPa上升至0.42 MPa，压力降增加了0.06 MPa。

所以装置非计划紧急停工后，系统内垢物极易带入反应器床层，引起压力降升高。

3.5 催化剂堆积密度大及装入量多
原设计预加氢催化剂堆积密度为0.75～0.85 t/m3，一次装入量约32.6 t。

FH-40A预加氢催化剂实际装入量约32.1 t，FHUDS-2催化剂由于装填堆积密度大(0.95 t/m3)。

2015年11月首次装入量约38 t，2017年3月过筛重装时装入量约36.38 t。

为了减少反应器顶空高，又补充装入了3.45 t FH-40C催化剂，总装剂量39.83 t(装填方案见表2)。

2017年7月初，装置抢修时催化剂撇头4.5 t，又补充装入2.1 t，反应器内催化剂量约37.43 t。

但通过对催化剂撇头及炉管爆破吹扫，压力降大的问题得到了有效解决，说明催化剂本身特性及装填量多少不是引起压力降大的主要原因。

表2 2017年3月预加氢反应器催化剂装填方案Table 2
Catalyst loading scheme for prehydrogenation reactor on March,2017项目装填高度/mm装填体积/m3装填质量/t堆积密度/(t·m-3)ϕ13mm瓷球200 FZC⁃102B3302．001．000．50再生FH⁃40C8004．933．450．70再生FHUDS⁃2622038．2936．380．95ϕ3mm瓷球100 ϕ6mm瓷球100
ϕ13mm瓷球200
4 解决措施
4.1 反应器顶部催化剂撇头
该次抢修预加氢反应器顶部共撇出FHUDS-2催化剂约3 t,FH-40C精制催化剂
1.5 t，同时补充装填了
2.1 t FH-40C催化剂，床层空高调整为200 mm。

4.2 全面爆破吹扫预加氢进料加热炉炉管
2017年7月5日，对预加氢进料加热炉炉管进行了13次爆破吹扫，前10次炉
管爆破吹扫时，大量黑色烟尘从炉管口排出，说明F-101炉管内脏物较多，又爆
破了3次，直到无黑色烟尘排出。

4.3 加强重整原料管理
为了防止重整原料油中杂质带入预加氢反应器顶部，储运车间加强了重整原料油日常管理，并计划在下次检修时，采取以下整改措施：①提高重整原料罐抽出口位置；
②在原料罐抽出口、重整装置除氧塔进料口增设过滤器，尽量避免原料中的杂质带入预加氢反应器。

5 结论
延安石化厂预加氢系统通过催化剂撇头、预加氢加热炉炉管爆破吹扫等措施，重整预加氢压力降升高的问题得到了有效解决。

2017年7月6日预加氢开工后反应器压力降117 kPa，循环氢压缩机出口压力2.71 MPa。

装置运行至今，预加氢反应器压力降一直保持在118 kPa左右。

今后还应加强预加氢系统运行管理，特别是
每次装置检修时，应对预加氢加热炉炉管进行爆破吹扫，同时加强预加氢原料精细化管理，避免系统内颗粒物、粉尘等脏物带入反应器引起压力降升高。

参考文献
【相关文献】
[1] 阳振.重整装置预加氢反应系统压降增大的原因分析及处理措施[J].石油石化节能与减排，2014，4(5)：19-21.。