安庆石化蜡油加氢装置开工过程及问题处理

安庆石化蜡油加氢装置开工过程及问题处理
余春文,李继炳,袁德明
(中国石化股份有限公司安庆分公司,安徽 安庆 246001)
摘 要:着重介绍了蜡油加氢装置反应系统的主要开工步骤,以及在开工过程中出现的主要问题及解决方法,为装置的一次试
车成功提供了保障,同时优化了催化、裂解装置的原料性质,改善了全厂生产汽柴油生产方案。

关键词:蜡油加氢;反应系统;开工步骤;问题;方法
The Starti ng Process and Proble m s Solvi ng ofW ax O il
H ydrogenation Unit of Anqi ng Petroche m ical
YU Chun -w en,LI J i -bing,YUAN D e -m ing (Anqing Co m pany ,SI N OPEC ,Anhu iAnq i n g 246001,Ch i n a)
Abst ract :The w ax o il hydrogenation un it reacto r syste m of the m ajor starti n g step wasm ai n ly focused on .M any m a i n
proble m s i n the starting step and the m easures w ere introduced .It prov ided a guarantee for the first starting process suc ceeded .The ra w m aterials of the catalytic unit and cracked un itw ere opti m ized .And the production progra m of the gaso li n e and d iese l opti o ns w as i m proved.
K ey w ords :w ax o il hydrogenati o n ;reactor syste m ;startling steps ;prob le m ;m ethod
作者简介:余春文(1966-),男,工程师,现从事炼油技术管理工作。

通讯作者:袁德明。

2.2M t a -1蜡油加氢装置是安庆石化8M t a -1炼油扩建改造工程的配套主体装置之一,诣在满足我厂含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程扩建后急剧增加的含硫蜡油处理量的需求,为即将新建的3M t a -1催化裂化装置提供新鲜原料。

目前装置生产的精制蜡油作为现有1.2M t a -1催化裂化装置和0.6M t a -1催化裂解装置提供原料。

装置采用冷热高、低分流程,增设循环氢脱硫及低分气脱硫系统流程。

装置采用北京石油化工研究院(简称石科院)RVHT 工艺技术进行设计,选用RN -32V 型催化剂作为主催化剂。

装置设计原料比例为:m (焦化蜡油):m (热直馏蜡油):m (冷直馏蜡油)=15.8 75.9 8.5。

生产硫含量1200 g g -1以下,氮含量900 g g -1
以下的催化裂化原料,副产少量柴油及石脑油。

装置于2009年7月28日高标准中交,10月17日一次试车成功,生产出硫含量低于1000 g g -1的合格产品,大大改善了我厂催化裂化装置的原料性质,满足未来市场对低硫柴油供运的需求,优化了全厂生产汽柴油加工方案。

1 装置开工主要步骤
装置建成后,进入开工的起步阶段,各项工作稳步推进,除
反应系统外,其余系统进行水冲洗、水联运。

针对我厂氮气少的现状及降低开工成本,反应系统引入中压风(1 6M Pa)进行吹扫及气密,合格后引氮气置换,充压气密至反应系统的操作压力11 04M Pa 。

1.1 催化剂装填
装置用于加氢脱硫和脱氮的主催化剂为RM S -1和RN -32V 催化剂,为减缓反应器顶部因沥青质、残炭等结焦前驱物遇
热生焦造成主催化剂结焦,减少金属在主剂床层的沉积和尽可能促进沥青质的解聚。

在反应器上床层顶部依次装填RG -10系列保护剂,保护剂下装填部分大孔径RD M -2脱金属剂,针对我厂原料的沥青质含量偏高的特点,装填RG -10序列保护剂可有效降低进入主催化剂物流中金属、残炭和沥青质含量,减缓主催化剂的聚炭速率,延长装置运转周期(设计3年)。

本装置设一台反应器,反应器分三个催化剂床层,保护剂下装填RD M -2脱金属;二床层和三床层主要装填主催化剂RN -32V 。

所有催化剂均由石科院开发,中国石化催化剂长岭分公司生产。

催化剂装填工作于9月17~21日完成,装填工作相对比较顺利。

本次催化剂装填全采用普通装填法进行,主催化剂的物性见表1,装填数据见表2。

表1 主催化剂主要物化性质
项目数据尺寸/w t % 1.3
化学组成/w%
WO 23.0M oO 3 2.3N i O
2.3孔体积/(m L g -1) 0.24比表面积/(m 2 g -1) 150堆密度/(g c m
-3
)
~0.95压碎强度/(N mm -1)
18
表2 反应器催化剂装填数据
床层
理论装填量实际装填量堆比装填物质高度/mm体积/m3高度/mm体积/m3重量/t g/c m3
一床层料面到梁底250160
13RG-102503.14240 3.012.50.8293 6RG-10A93011.6884010.555.40.5118 3.5RG-10B140017.58136017.089.60.5620 2.2RD M-2309238.84307038.5619.80.5135 3mm瓷球1001.26100 1.261.65
6mm瓷球1001.26100 1.261.525
冷氢箱内构件
二床层料面到梁底250200
6mm瓷球1001.26100 1.261.75
2.2RD M-26808.5484010.555.20.4928 1.3RM S-1166520.91175021.98140.6369 1.3RN-32V563270.74527066.1966.030.9975 3mm瓷球1001.26100 1.261.675
6mm瓷球1001.26100 1.261.5
冷氢箱内构件
三床层料面到梁底250160
6mm瓷球1001.26100 1.261.775
1.3RN-32V978912
2.309690121.70121.971.0022 3mm瓷球1501502.8
6mm瓷球1501502.5
13mm瓷球高于收集器200高于收集器2004.75
由表2可见:RG-10/RG-10A/RG-10B催化剂的装填堆
比分别为0.82、0 51、0 56t/m3,RRD M-2催化剂在一床层的装填堆比为0 51t/m3,RN-32V在二床层和三床层的平均装填堆比约为1 00t/m3。

RN-32V催化剂在二、三床层的装填堆比相当,表明催化剂的装填过程较为均匀一致。

各催化剂实际装填堆比和理论值基本吻合,开工后径向温差小于3!,表明催化剂的装填过程控制较为理想。

1 2 催化剂干燥
加氢催化剂具有吸水性,在运输、装填过程中吸收空气中的水分。

易使催化剂的机械强度降低,使其易破碎。

装置在9月24日开始催化剂干燥,26日结束,干燥用时43h,其中160!恒温阶段为20h。

干燥期间反应器入口压力为2 12~2 85M Pa(理论2 5M P a),循环气量111000~131000Nm3/h,气剂比为400v/v 左右。

此次干燥采用冷高分V6105初始垫水到界位一定高度,然后干燥,根据玻璃板高度计算干燥出水量,由于循环氢量较低,发现床层温度穿透速度缓慢,干燥期间,反应器下床层底部温度未达到150!,干燥结束,催化剂脱水不明显。

理论干燥曲线及实际干燥曲线见图1。

1 3 系统气密及紧急泄压试验
1 3 1 反应系统气密
催化剂干燥结束后,10月3日,系统引氮气置换,充压至1
5M Pa气密,合格后,撤压至微正压,4日引氢气,开新氢机气密升压至4 0M Pa检漏,处理。

图1 催化剂干燥曲线
装置初次运行后再次开工,12Cr2M o1R(H)、12Cr2M o1锻材料在低温条件下回火脆化和氢脆破坏设备,在开工升压过程中,在设备温度不大于93!时,12C r2M o1R(H)、12Cr2M o1锻材料的设备应力应严格限制不大于20%设备材料的屈服极限,具体压力限制要求见表3[1]。

由于反应器使用的材质在高压下需要一定的温度,因此继续氢气升压前,要求点炉F6101升温,同时开循环机,温度控制在93!~120!,系统升压至8 0M P a,检查无漏点。

1 3
2 紧急泄压试验
表3 开工升压时的压力限制
设备名称部位限制压力/M Pa
加氢反应器全部∀4 817热高压分离器
全部∀4 83反应流出物/混合进料换热器(3台)
管、壳程
∀5 84
为考察全厂火炬排放系统能力,进行一次事故状态的实际
演练。

10月9日,进行8 0M Pa 紧急泄压实验,此次泄压准备充
足,泄压时联锁按预期动作,火炬系统无明显位移,孔板经设计
院核算能满足要求。

实验数据见表4。

实验结果表明:(1)8.0M P a 条件下,系统管网能承受目前的泄压速度,并未对火炬系统造成太大的冲击;(2)相关联锁动作正常;(3)经设计院核算,在系统压力达到11.0M P a 时,目前的孔板能够满足0 7M Pa /m i n 泄压要求,无需扩孔。

紧急泄压结束后,系统继续升压至11.0M Pa 进行气密。

表4 紧急泄压实验数据
泄压时间/s 0153045607590105120135150165180系统压力/M Pa 7 987 917 857 787 727.667.67.537.487.427.367.37.24泄压速度/(M Pa/m i n)00.280.240.280.240.240.240.280.200.240.240.240.24反应器压降/M Pa
1.4 催化剂预硫化
催化剂硫化采用湿法硫化,具体操作过程按石科院提供的方案执行。

硫化剂用DM DS ,硫化油用常一线油。

10月12日系统引油后升至8.0M P a 、进油量提至1601t /h ,
循环氢量控制在150000Nm 3
/h 左右。

开始注硫化剂并升温,初始注硫量720kg /h 。

由于循环氢压缩机干气密封自增压系统问题(进出口差压小造成密封气压力小),床层停止升温并停止注硫。

经石科院确认,反应系统5.0M Pa 左右硫化。

主要操作条件为:系统(冷高分)压力:5.13M P;硫化油进料量:160t/h 循环氢
量:110000~140000Nm 3
/h ;反应器压降:0.15M P a 。

由于硫化阶段系统压力只有5.0M P a ,造成硫化剂分解产生甲烷占系统中气体比例较高,导致循环氢纯度下降。

13日分析循环氢纯度为70.6v %,为提高循环氢纯度,加大废氢排放,排废氢过程中硫跑损量较大。

14日反应器入口温度升至290!,6h 后,硫化剂注完,此时床层仍有温升,且出水速度还较高,判断硫化未完成。

同时耗硫量较大,而预备的硫化剂已经注完,为避免催化剂高温下氢还原,床层温度降至200!等待硫化剂。

此间循环氢压缩机干气密封检修完成,将系统压力提高至8 0M Pa 。

15日0:00补注硫,并以15!/h~20!/h 的速率升温,6:00反应器入口温度升至290!开始恒温,11:00高分出水量接近0,循环氢中硫化氢浓度高于10000 g g -1,判断硫化结束。

硫化总用时60h(包括200!等硫时间),共消耗D M D S 44t 。

实际预硫化期间反应温度和循环氢中硫化氢浓度变化如图2,反应温度与出水率的变化见图3。

图2
预硫化过程反应器温度及循环氢硫化氢浓度变化
如图2所示,在预硫化阶段,反应器升温平稳,没有出现飞
温;另外,在预硫化阶段循环氢浓度持续下降,在预硫化约17h 后
,循环氢氢纯度降至70v %左右,开高分排放氢气,同时补充新
氢,虽然加大了DM DS 注入量,但仍造成第24~29h 阶段硫化氢浓度低于10000 g g -1,后加大DM DS 注入量,硫化氢浓度高于10000 g g -1。

图3 催化剂预硫化过程反应器温度及反应生成水速率变化
如图3所示,当反应器入口温度升至215!左右时有水生成,并保持相对稳定的出水速率,至230!恒温3h 后出水速率开始下降,在向290!升温过程中出水率加快,在290!恒温阶段出水量逐渐降低。

在预硫化50h 后的补充硫化阶段,从200!向290!升温过程中出水量不断增大,并在290!恒温的前3h 保持相对稳定的出水率,290!恒温3h 后出水量开始快速下降,290!恒温6h 后出水量接近0,硫化结束。

1.5 催化剂初活稳定
硫化结束后系统升压、切进常二线柴油、分馏系统油外甩流程、床层升温,10月15日15:50反应器入口温度升至300!,开始钝化。

反应系统进油量控制在120t/h 左右,反应器出口温度328!,系统(冷高分)压力9 0M P a 。

引油后床层出现明显温升,三个床层的温升为8.4/19.6/16.4!(指标各床层温度不大于20!),初活稳定41h 结束,等待切换蜡油。

1.6 引原料蜡油及初期反应效果
10月17日9:00引直蜡油,调整操作:控制进料量190t/h ,床层平均温度351.5!(初期369!)、压力9.03M P a 、氢油比770v /v 、总空速0.8h -1(主剂空速1.03h -1)的条件下,分原料/产品分析数据见表5,精制蜡油硫含量降至600 g g -1,脱硫率89 43%。

催化剂性质稳定后,10月22日8:00按10%的比例引焦化蜡油,反应总进料量控制在200t/h ,床层平均温度348.8!(初期
369!)、压力9.0M Pa 、氢油比520v /v 、总空速0 8h -1
(主剂空速
1 03h-1)的条件下,精制蜡油硫含量降至890 g g-1,脱硫率83 5%。

原料/产品分析数据见表5。

表5 两种工况下的原料及产品性质
产品名称直馏蜡油精制蜡油混合蜡油精制蜡油密度/(g/c m3)0 90920 89030 90930 8991馏程/!
IBP305295311314
10%381363378377
50%434402411409
90%498453464449
FBP535493509504
硫含量/( g g-1)56806005380890
氮含量/( g g-1)34001600残炭/w t%0 4515290 2270 037
沥青质/w t%0 050 006
在目前的操作压力及反应温度条件下,反应初期RN-32V 催化剂的脱硫率/脱氮率均满足生产要求,当反应压力、温度提高至设计压力、温度时,产品的硫、氮含量还将进一步的下降。

从装置的初期运行来看,RVHT技术完全符合我厂生产低硫催化装置原料的需求。

2 装置开工过程中存在的主要问题及解决措施
自2008年4月起,生产人员返回装置现场,查找装置的各类问题,及时与设计、施工对接,确保了工程质量,为实现装置一次试车成功奠定了基础,同时在开工过衡中遇到以下问题,严重影响装置的安全生产。

2 1 高压玻璃板及液位开关问题
由于装置在开工前期发现高压玻璃板及高压液位开关存在严重制造质量问题,为不影响装置开工,紧急与石科院联系,采取降压操作措施,装置操作压力降至9 0M P a,从目前装置的运行情况开,能够满足装置生产的要求,同时联系更换设备,待装置停工更换。

2 2 高压管线问题
由于高压管线大多为焊接,爆破吹扫的流程长,爆破效果不太好,为此,装置对每根管线、弯头进行检查,对所有高压管线进行检测。

在验收过程中,发现热高分至液力透平管线6道焊缝存在质量问题,需重新焊接,并对所有管训全面检查,消除高压设备管线得安全隐患。

2 3 加热炉问题
装置共有2台加热炉,在检查过程中,对以下进行严格把关,并对其它的一些小的细节问题进行整改,确保加热炉在开工中的正常运行。

(1)加热炉余热回收系统的投用问题:由于装置安全联锁系统(SIS)无法正常投用,在烘炉时,采用自然通风方式进行,确保装置开工,并按要求修改程序,催化剂干燥时投用正常。

(2)对烟道挡板的安装进行确认,提前做好挡板的开关位置标识,并检查挡板能否开关到位,进行现场确认。

2 4 加热炉炉管差压波动问题
装置在试车正常后,发现加热炉差压周期性震荡,处理量达到210t/h(设计261t/h)以上时,炉管差压大幅波动,波幅在0 4 ~0 8M P a,严重影响装置的长周期运行。

同时反应进料加热炉出口有明显的#喘动∃现象,分析可能是炉管出口设计不合理造成或反应流出物换热面积不够造成,通过减少原料换热,提高处理量,上述现象消失,但增加了反应炉的负荷,增加了装置能耗。

2 5 液压拉伸器问题
液压拉伸器的工作原理是通过液压泵加压,指示系统和管路系将把压力传递到液压拉伸系统。

液压拉伸系统中液压拉伸器支撑架、固定外缸、液压油腔、密封装置通过压力使空心活塞向外移动而使螺栓杆伸长,同时通过锁紧套带动螺母旋转,在液压系统的液压泵卸压后,,即完成了一次锁紧或拆卸螺栓的过程[2]。

装置在紧锢反应器头盖时,由于液压油系统接头处漏油,以及锁紧套与螺栓不配套,导致拉伸器无法正常使用,严重影响装置气密进度。

3 小 结
220万t/年蜡油加氢的一次开试车成功,对我厂的汽、柴油性质得到大大改善,满足了产品升级的要求,装置的试车总体而言,比较顺利,出现的问题得到了处理,为装置的高质量运行提供了有力保障。

参考文献
[1] 中国石化安庆分公司220万吨/年加氢处理装置开工导则[M].北
京:中国石化集团安庆石化工程公司,2009.
[2] 韩海英,魏广军.液压拉伸器的应用[J].化工建设工程,2003,25
(3):52-53.
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