连续重整装置大型化的新技术分析

连续重整装置大型化的新技术分析
摘要：随着连续重整装置规模的大型化，越来越多的新设计被采用，使连续重
整技术日趋完善。

从新建炼厂的运行情况来看，连续重整装置新技术的应用，能
有效地节省装置建设期的投资，提升了装置整体的安全性，降低在事故状态下的
潜在风险，有利于装置的长期稳定运行。

关键词：连续重整、大型化、新技术
近30年来，石油化工产业迅猛发展，随着世界各国炼油规模的大型化和一
体化，以及市场对汽油辛烷值要求的逐步提高，催化重整作为石油炼制中不可或
缺的关键环节，也在逐步得到优化和完善。

目前国内引入较多的是美国UOP公司连续重整工艺（以下简称UOP连续重整），工艺机理是通过临氢催化反应将较低辛烷值的直馏石脑油改质为高辛烷值汽油调合组分，并采用催化剂连续再生工艺。

通过预加氢、重整、催化剂再生和芳烃抽提等工艺单元，生产出高辛烷值调和组
分油及氢气，副产高纯度苯、甲苯、混合二甲苯等产品。

一、概述
催化重整是体现炼油厂加工深度的重要装置之一，用于生产成品汽油的调和
组分重整汽油，并副产氢气和液化气。

重整生成油既可以作为低硫、低烯烃和高
辛烷值汽油的调和组分，也可用于生产重要的化工原料苯，是现代炼厂的主要加
工工序之一。

而连续重整工艺则更是催化重整技术发展的里程碑，具有液体收率高、产品辛烷值高、氢气收率高和装置连续运行周期长等优势，成为新建重整装
置的首选工艺。

随着国内大型炼油基地的建设，重整装置的规模越来越大，新问题、新困难不断涌现。

以某厂120万吨/年连续重整装置为例，该装置采用UOP
超低压连续重整催化剂连续再生工艺专利技术、应器并列式布置、“梯形”扇形筒、氯吸附技术、冷却模式催化剂提升系统、低流量低燃烧模式等先进技术，具有一
定的优越性。

其中预处理部分采用先加氢后分馏的技术，重整反应器采用重叠布置，催化剂再生部分采用UOP的CYCLEMAX专利技术，以直馏石脑油与加氢重石
脑油为原料，主要产品是高辛烷值汽油组分拔头油、液化气、含氢气体和燃料气等。

二、UOP连续重整布置
1、反应器布置。

UOP连续重整装置通常采用反应器重叠式设计方式，该方
式具有可以减少催化剂的磨损，减少通过反应器后的压降和占地面积小等优点。

但是随着装置规模的扩大，重叠式设计也带来了一些弊端，如随着处理量的增加，反应器及反再框架钢结构的总体高度和重量不断增加，同时，炼厂考虑风力载荷
大的影响，这直接造成了设备制造和施工安装的投资也相应增加，为解决问题，UOP提出了反应器布置方案，该方案将还原段、一反、二反叠在一起，缓冲段、
三反、四反叠在一起，并设计一套催化剂器间提升，可以有效减少反应器高度，
降低投资及施工难度。

已建成的某连续重整装置也选用了该技术，在达到生产规模。

2、扇形筒。

连续重整反应器均为径向反应器，其内件扇形筒是关键部件之一，是高温原料进入催化剂床层并均匀分配的通道。

传统的扇形筒为“D形”结构，机械强度低，扇形筒间催化剂存在死区，催化剂利用效率低。

针对这种情况，UOP公司设计了优化后的“梯形”扇形筒。

优化后的“梯形”扇形筒有如下优点：机
械强度更大，能够满足在更差的工艺条件下使用，使用寿命长。

催化剂在每一水
平床层都是均匀的厚度，有利于重整反应物料均匀分配。

在扇形筒之问没有死区，
无堆积炭，减少了催化剂高积炭导致结块的可能，装置运行安全性提高。

3、Chlorsorb氯吸附技术。

为了替代碱洗技术，减少含碱含盐污水的排放，UOP开发出了Chlorsorb氯吸附技术，利用重整催化剂在低温比高温时能吸附更
多氯元素这一原理，把重整催化剂高温烧焦时放空气体从再生气顶部抽出并冷却
到高于水蒸气露点的合适温度，并送入分离料斗低温氯吸附区，放空气体中氯化
物被催化剂吸附回收，脱氯后的放空气放空。

这一技术与碱洗技术相比，减少了
氯化剂四氯乙烯消耗量，避免了含碱污水的产生，并且由于不使用独立的脱氯系统，大大节省了设备投资。

但是，根据炼厂使用情况来看，由于氯吸附本身是放
热反应，如果控制不好入口温度，吸附区出口温度会偏高，催化剂氯吸附效果变差，容易造成放空气中HCl含量超标(石油化工大气污染物特别排放限值HCl为
10mg·m-3。

同时由于放空气中水汽含量较高，若分离料斗操作温度低于操作压力
下水汽露点温度时，分离料斗腐蚀严重，针对这一问题，因此，UOP公司开发了
新的氯处理技术Chlorsorb氯吸附技术来替代传统的碱洗工艺。

（1）工艺原理。

Chlorsorb氯吸附技术是通过再生烟气与待生催化剂逆向流
动来回收再生烟气中的氯化物，利用催化剂在低温时吸附较多氯化物的特点，以
补充催化剂在再生过程中的氯损失，实现对再生烟气中HCl和cl，的处理(>97％
的HCl脱除率、100％的cl：脱除率)，取代传统的碱洗塔及其附属设备，既降低
了氯化物注人量，又减少了氯化物对设备的腐蚀。

（2）工艺流程。

自再生器顶部出来的再生烟气经放空气冷却器冷却后，进
入分离料斗下部的氯吸附区，与自分离料斗预加热区下来的重整待生催化剂在氯
吸附区充分接触，回收再生烟气中的大部分HCl和c1：，达到国家排放标准后放空，吸附氯的催化剂进入再生器烧焦见图。

4、冷却模式催化剂提升系统。

装置规模的大型化，使反应器内的催化剂装
填量大大增加，装置在正常操作工况下，反应温度最高达549℃，在高温条件下，反应器在轴向和径向两个方向受热膨胀，还原区的催化剂在重力作用下占据膨胀
的空间。

在发生事故急速降温或正常停工冷却时，反应器及其内件收缩，由于摩
擦力的存在催化剂无法回到还原区，同时催化剂也随着温度的降低而收缩，因催
化剂与反应器、中心管和扇形筒的热膨胀系数不同，催化剂收缩的幅度小，因此
催化剂床层产生较大的挤压力，即所谓的“床层压力”，床层压力进而会传递至扇
形筒和中心管，导致扇形筒变形甚至损坏中心管。

为了避免此类事故的发生，UOP公司重整装置设置了两套冷却模式催化剂提升系统，当反应器温度降至371℃时启动该系统，可以使反应器内催化剂执行反应器自身的外部批量循环，从而降
低了反应器内构件及催化剂在冷却过程中被损坏的几率。

5、低流量低燃烧模式。

装置运行中，由于加热炉熄火、循环气压缩机停车
等原因造成装置停车时，应及时切断进料，尽量使换热器的板程和壳程保持温度
同步变化，避免温差过大。

再次开车时应重点关注换热器内部与反应器内部温度
差异，由于换热器与反应器的热容不同，两者的冷却速率相差较大，根据对多套
装置的实际温度变化过程的监测，一般在紧急停车后7～8h后，换热器内部与反
应器内部的温度差异即可达到100℃以上。

若这时系统重新启动，反应器内的热
量在短时间内被大量带入板式换热器，形成巨大的热冲击，对板换可能造成破坏
性的损伤。

连续重整技术以其操作压力低、液收高、氢气产率高等优点，开创了炼油工
业中重整工艺的新纪元。

尤其是随着全球运输燃料需求的增长和全球环境法规、
条例日趋严格的条件下，催化重整作为当今炼油工业生产清洁燃料和石油化工基础原料必不可少的加工工序之一。

随着催化重整装置的规模大型化，一些新的设计被采用，使其连续重整技术日趋完善，并在越来越多的重整过程中被采用。

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