混合式换热器
换热器种类
新闻动态
重整预加氢脱砷反应器床层压力降高的对策点击：1924 日期：[ 2014-04-26 21:13:53 ] |
| 重整预加氢脱砷反应器床层压力降高的对策 杨建成 （中国石化集团洛阳石油化工工程公司，河南省洛阳市４７１００３） 摘要：某连续重整装置预加氢反应器催化剂床层压力降急剧升高，影响了循环氢压缩机的平稳运行和正常生产，装置被迫平均每３个月进行一次“撇头”操作。分析发现，该反应器压力降高的直接原因是原料携带的腐蚀性产物和预加氢系统在高温条件下反应产生的结焦物在开停工或操作异常波动时被带到反应器床层顶部，并形成滤饼和硬盖。对此，采取了以下措施：①对预加氢进料加热炉炉管进行通球清焦；②对预加氢进料换热器进行化学清洗；③增设预加氢循环氢流量低低切断进料联锁系统。运行结果表明，该反应器压力降维持在４００ｋＰａ以内，装置无需撇头已连续平稳运行了８个月以上。提出了长周期运转的建议。 关键词：预加氢反应器 压力降 撇头 措施 效果 国内某炼化企业６００ｋｔ／ａ连续重整装置预加氢脱砷反应器（Ｒ１０１）自２００１年１１月首次投用以来，一直存在催化剂床层压力降高、“撇头”频繁的问题，经分析主要原因是换热器高温部位管壁积炭、非直供原料腐蚀物的携带及炉管结焦造成反应器顶部床层堵塞，装置被迫平均每３个月必须进行一次“撇头”操作。由于在“撇头”的处理过程中需避免反应器内壁及催化剂遇到空气产生硫化亚铁自燃，每次专业人员不得不在氮环境下进入反应器进行特种作业。Ｒ１０１催化剂床层压力降高的问题一直是重整装置安全生产的重大隐患，查清原因，采取针对性的处理措施非常重要。本文从设计和生产运行管理的角度，在大量运行数据、运行经验及设计对比分析基础上，进行了深入研究，提出了处理措施，实施后效果显著。 １ 原因分析 通过对该装置预加氢系统全方位的分析，发现该反应器压力降高的直接原因是原料携带的腐蚀性产物和预加氢系统在高温条件下反应产生的结焦物在开停工或操作异常波动时被带到反应器床层顶部，并形成滤饼和硬盖。油气在通过反应器时阻力增大，造成床层压力降的升高。Ｒ-１０１撇头时在床层顶部表面发现大量焦块黏附在催化剂上。 分析表明，结焦产物主要是碳黑、铁的硫化物和氧化物，不是聚合物。炭黑中吸附了少量有机物。从样品分析结果看，结焦产物的主要成分是腐蚀性产物和高碳物。 腐蚀性产物产生的主要原因是原料中的硫腐蚀。通常该装置预加氢原料硫质量分数一般在１００μｇ／ｇ，循环氢硫质量分数一般在５００μｇ／ｇ左右，装置长周期运转时管线和设备都产生一定程度的腐蚀。该装置罐区的原料存储没有制定严格的存储时间限制，个别时间长达一两个月，罐区在设计上也没有设置氮封保护设施，在低液位条件下增加了油品与氧的接触机会，使进料中溶解氧增加；同时直馏汽油中的硫含量随着原油品质的恶化也在不断增加，造成其储油罐及上游蒸馏装置直馏石脑油的腐蚀问题加剧；在开停工或出现异常波动时，腐蚀性产物就会不断被带到反应器床层表面并逐渐形成滤饼。 高碳物主要是无定形碳，产生的原因是有部分重组分进炉前未能完全汽化，在低氢油比条件下在炉管内壁结焦生炭，在处理量大幅度波动时，被不断携带到反应器床层顶部。有资料表明，如果原料进炉前温度过低、没有完全汽化，或者氢油比过低，油品就容易在炉管内结焦。因此，保持合理的原料进炉前温度、原料干点、提高循环氢量，保证原料进炉前完全汽化，对于抑制炉管生焦是非常必要的。由于该装置建成较早，设计上没有设置联锁保护系统，缺少预加氢循环氢流量低低切断进料的联锁，在运行中多次出现压缩机故障或意外停机，造成氢油比极低的工况，在操作上未能实现在第一时间切断进料，因此大量重组分进炉前没能完全汽化，在低氢油比和无循环氢的特殊工况下，在油品炉管内壁形成结焦，随着负荷的变化及循环氢量的波动，结焦物质被石脑油和氢气不断携带至反应器床层顶部，造成压力降逐渐升高。 ２ 应对措施 根据以上的分析，为彻底解决困扰该装置多年的预加氢脱砷反应器压力降高的难题，２０１１年停工检修期间提出并实施了以下措施。 ２．１ 对预加氢进料加热炉炉管进行通球清焦 该预加氢系统由于进料加热炉Ｆ-１０１炉管使用周期较长（１０ａ），且多次发生循环氢流量低的情况，推断出炉管内部管道结焦严重。为确保装置平稳长周期运行，２０１１年停检期间对Ｆ-１０１炉管进行清焦处理，清焦对象为Ｆ-１０１对流段及辐射段４根炉管，其中辐射管规格为１６８ｍｍ×８ｍｍ×２６６ｍ，对流炉管规格为１６８ｍｍ×８ｍｍ×１４１ｍ。 采用机械清焦方法，以清焦球作为清焦工具用水推动其在炉管内运动，用清焦球上安装的螺钉将附着在炉管内壁上的焦及锈刮除掉。垢物被水带出炉管并收集在桶内，未对环境造成污染。与传统的蒸汽清焦方法相比，彻底清除了炉管内的结焦及锈垢，同时减少了烧焦带来的烟气排放。机械清焦炉管总长度（包含所有弯头的长度）为１６２８ｍ，炉管结焦最厚处达３ｍｍ。清焦过程中发现炉管内结焦严重，总计清理出结焦产物０．６ｔ。清焦后的炉管内壁非常干净。 经分析，Ｆ１０１炉管内结焦物主要成分为碳黑和硫铁化合物。 ２．２ 对预加氢进料换热器进行化学清洗 该装置预加氢进料换热器采用卧式Ｕ形管换热器，原料走壳程，反应产物走管程，这样的设计为壳程结焦物质的清洗提供了方便条件。２０１１年停工检修打开该换热器时，发现壳程高温部位结焦情况比较严重，停工检修期间对其进行化学清洗，清洗效果非常理想。 ２．３ 增设预加氢循环氢流量低低切断进料联锁 由于该装置建成较早，没有设置联锁保护系统，停工检修时对预加氢循环氢流量低低连锁进行了改造，扩充部分联锁动作功能。 改造后当循环氢流量低低连锁被触发时，强制执行下列动作： （１）切断加热炉燃料气（原有功能）； （２）停预加氢进料泵；关闭进料泵出口调节阀及切断阀；打开泵出口回流线（新增功能）。改造借鉴了其他加氢装置的设计理念，在泵出口设置了回流线及安全阀，将原料返回至原料缓冲罐，以确保开工时原料的汽化温度。 ３ 改造后的情况 采取了以上措施后，反应器床层压力降在正常范围内（不大于４００ｋＰａ）已维持了８个月以上，实现由原来每３个月一撇头到目前超过８个月不需撇头、平稳运行的飞跃。 ４ 存在的问题 在运行周期内，反应器床层压力降虽然一直在正常范围，但也有两次阶跃式的上涨（与以往缓慢增长不同），不过这两次上涨均发生在切换循环氢压缩机之后（循环氢量波动较大），这说明残存在Ｆ-１０１炉管集合点前端（未能进行炉管通球清焦的死角）的结焦产物在循环氢量变动的特殊工况下又被携带至反应器床层。 ５ 小 结 （１）预加氢进料联锁的设计存在缺陷是重整预加氢脱砷反应器Ｒ-１０１压力降急剧升高的一个主要原因，解决的措施为增设预加氢循环氢流量低低切断进料联锁。 （２）炉前进料温度和氢油比的合理控制可有效抑制预加氢系统结焦。 （３）对上游原料指标的监控和腐蚀性产物的控制应有足够的重视。 ６ 建 议 （１）确保预加氢循环氢流量低低切断进料（停进料泵、关闭进料控制阀）联锁投用正常。 （２）开工进料前，最小流量线控制阀至少保持５０％阀位，并根据预加氢原料进炉前温度变化增点Ｆ-１０１火嘴和调整阀位，确保整个开工过程中预加氢原料进炉前温度高于原料石脑油的汽化温度。 （３）在原料控制上，一方面要降低原料硫含量（确保其在０．０３％以下），减少硫腐蚀；另一方面控制预加氢原料干点在１７５℃以下，减少系统生焦。 （４）预加氢进料增设过滤精度适宜的过滤器可有效过滤进料中的腐蚀性产物及机械杂质，可以缓解反应器床层压力降的升高。 （５）建议进料储罐设置氮封，以减少腐蚀性产物的产生。 （６）建议取消积垢篮和瓷球传统容垢模式，采用工业化成熟的新型保护剂分级装填技术方案。（编辑：漆萍） |
| 上一篇：套管式地埋管换热器换热性能实验研究 | 下一篇：江阴检验检疫局助推换热器出口保持高增长 |