国产连续重整技术的开发与发展(正文).doc

国产连续重整技术的开发与发展洛阳石化工程公司 徐又春1 国产连续重整技术开发历程连续重整技术主要包括重整反应技术、催化剂再生技术和反应系统与再生系统之间的连接技术，其难点在催化剂再生技术。洛阳石化工程公司(LPEC)和石油科学研究院(RIPP)经过多年潜心研究与合作，与长岭、洛炼、广州等单位的联合攻关，成功开发出了具有自主知识产权的连续重整成套技术，其开发历程分为以下三个阶段：1.1 低压组合床重整技术洛阳石油化工工程公司（以下简称LPEC）、石油化工科学研究院（以下简称RIPP）和长岭分公司联合开发的低压组合床重整技术，并成功运用于长岭15万吨/年固定床重整装置改造项目上。该技术采用了两个固定床反应器、两个移动床反应器和催化剂再生系统。装置已于2001年3月23日进油，实现开汽一次成功。2001 年11月23日该技术通过总公司技术鉴定，2002 年1月12日该项目通过国家计委的工程验收。长岭50万吨/年低压组合床重整装置因包含有“一套由两个反应器和一个再生系统构成的连续重整装置”，代表了我国第一代连续重整技术水平。该技术的成功开发标志着我国已拥有具有自主知识产权的重整催化剂连续再生技术，为开发具有自主知识产权的连续重整成套技术提供了有力的技术支撑。中国石化长岭分公司50万吨/年低压组合床重整项目被列为1998年国家计委 “国家重点工业性试验”项目、中石化集团公司98年度“十条龙”科技攻关项目。该项目获得中石化科技进步二等奖、中石化优秀工程设计一等奖、国家级优秀工程设计银质奖。长岭分公司50万吨/年低压组合床重整装置的不足之处表现在：不是全连续重整（仅有后面两台反应器为连续技术，而前面两台反应器为固定床技术）、再生规模较小（催化剂循环量仅为260公斤/时）及反应压力太高（高分压力为0.7Mpa，目的是为了保护前面两个反应器的铂铼催化剂）。1.2 洛阳分公司连续重整改造在第一代连续重整技术的基础上， LPEC、RIPP和洛阳分公司联合开发了完全连续重整技术，并在洛阳分公司70万吨/年连续重整装置改造项目上实施。该项目于2003年9月立项、2004年12月完成施工图设计、2005年7月12日重整进油、7月20日生产出合格产品、8月3日催化剂再生系统投用，实现全装置投料试车一次成功。装置主要改造内容为：增加一台反应器（第三重整反应器）和一台加热炉（第二重整加热炉）、采用国产连续再生技术更换原再生系统。装置开工顺利、运转平稳，经标定考核各项指标均达到或超过攻关目标。该项目实现了我国拥有完全连续的重整技术，代表了我国第二代连续重整技术水平。中国石化洛阳分公司70万吨/年重整项目被列为中石化集团公司2003年度“十条龙”科技攻关项目，该项目已获得2006年度河南省勘察设计行业工程勘察设计“创新奖”特等奖、2007年中石化科技进步一等奖，正在申报国家级科技进步奖项及国家级优秀工程设计奖项。洛阳分公司70万吨/年重整装置虽然已将再生规模放大至500公斤/时，但仍然存在不足之处，其表现是：由于受原装置现有条件的限制，反应压力偏高（高分压力为0.46MPa）、各项技术性能指标不先进，如产品质量、液收、芳产及氢气产率均与当今国际最先进的连续重整技术存在差距。1.3 国产超低压连续重整技术为了推动我国国产连续重整技术的进一步发展，LPEC和RIPP在第二代国产连续重整技术的基础上，分别进行了大型冷模试验研究、工程技术开发和通过中型试验装置和模拟软件来优化重整反应条件及确定合适的再生规模，联合开发出了超低压连续重整技术，编制出了100万吨/年超低压连续重整成套技术工艺包，并于2006年4月通过石化总公司组织的技术评审，评审意见为：该技术具有自主知识产权，已达到国际同类技术水平，该工艺包可以作为工业装置设计的技术基础。该工艺包技术代表了我国第三代连续重整技术水平，与国际上最先进的连续重整技术水平相当。100万吨/年国产超低压连续重整技术正运用于中石化广州分公司重整项目上。该项目已于2007年完成基础设计并通过审查，2008年5月完成详细设计，计划将于2008年底建成。目前，洛阳石化工程公司正在与石油化工科学研究院继续合作，在100万吨/年国产超低压连续重整技术的基础上开发大规模连续重整技术150万吨/年国产超低压连续重整技术并将形成工艺包，其目标是使新开发出的大规模连续重整技术能够与原油加工能力在1000万吨/年以上的当今特大型炼化企业相匹配，各项技术性能指标达到（部分指标超过）国际先进水平，使国产连续重整技术形成规模系列；另一个目标是采用新的再生系统氯处理技术，在避免再生器内构件腐蚀问题的同时避免碱洗系统相关设备的腐蚀。2 重整技术专利洛阳石化工程公司在重整技术方面经过多年的研究开发和工程经验积累，提出了一系列专利技术，目前已获得受权的中国发明专利共10项，其中重整反应及再生工艺6项（详见表1）、重整反应及再生设备专利4项（详见表2）。表1 重整反应及再生工艺专利（6项）序号专利名受权日受权号备注1烃转化催化剂再生方法2002.08.28ZL98112916.1LPEC第一代再生工艺，含氯气体抽出，单独碱洗，再生气体不碱洗。2一种烃转化催化剂的再生工艺2002.08.28ZL99106878.5LPEC第一代再生工艺，含氯气体抽出，与换冷后的再生气混和碱洗。3一种烃转化催化剂的再生方法2002.08.28ZL99106877.7LPEC第一代再生工艺，含氯气体抽出，与换冷后的再生气分别除碱。4烃转化催化剂的再生方法及其设备2003.02.05ZL00101537.0LPEC第二代再生工艺及设备，增设预干燥区及其流程，取消下碱洗塔。5含有四个反应区的连续重整装置2004.06.09ZL01115290.7“2+2”反应器与再生器构成三构架流程。6一种烃类催化转化工艺2005.08.17ZL03114517.5再生后的催化剂分为两路回到反应部分，每路可通过一个或两个反应器表2 重整反应及再生设备专利（4项）序号专利名受权日受权号备注1烃转化催化剂移动床连续再生设备2000.12.22ZL98112931.5LPEC第一代再生设备，包括缓冲区、烧焦区、氯化区、干燥区。2一种气固径向反应器2003.02.05ZL99104594.7侧进上出径向反应器3固体颗粒的输送方法及其装置2004.02.25ZL99104300.6LPEC的无阀输送技术，催化剂输送管靠“L阀”连接。4一种移动床气固反应器2004.03.03ZL01128724.1中心管带裙座的反应器,有利于消除反应器死区。3 连续重整比较3.1 连续重整技术比较将三种国产连续重整技术（包括：组合床重整、连续重整及超低压连续重整）与国外最先进的连续重整技术进行对比，从对比结果可以看出： a) 从组合床重整技术到目前的超低压连续重整技术，装置规模在不断扩大（如：重整规模由50万吨/年扩大到100万吨/年，再生规模由260kg/h扩大到1135kg/h），各项技术参数在不断优化（如：反应压力已由0.9MPa(g)降低至 0.35MPa(g)，技术水平在不断提高。b) 目前的国产超低压连续重整技术水平已经完全达到甚至超过国际先进水平。3.2 连续重整工艺流程比较UOP的Cyclemax技术工艺流程见图1。IFP 的Regen C2技术工艺流程见图2。国产超低压连续重整技术工艺流程见图3。低压组合床重整技术工艺流程见图4。表3 连续重整技术比较项 目UOP的CyclemaxIFP 的Regen C2国产超低压连续重整国产连续重整低压组合床重整（1）工艺参数辛烷值，RONC10210510210510210510298催化剂型号R-234、R-274、R-264CR401、AR501PS-、PS-PS-CB-7 / GCR-100反应/高分压力MPa(G)0.35/0.250.35/0.250.35/0.250.62/0.460.90/0.75氢油分子比2.03.52.03.52.52.54.0空速 重量/体积 h-1/1.51.8/1.3/1.25/1.151.8/催化剂装填比15：20：25：4012：18：25：4515：20：25：4010.5：21.0：29.9：38.610：20：25 ：45（2）反应器结构特点结构丝网中心管+冲孔板扇形筒丝网中心管+丝网外套筒丝网中心管+丝网扇形筒丝网中心管+丝网扇形筒丝网中心管+丝网扇形筒布置方式叠置式并列式两-两重叠式并列式并列式气/固物流方向径向径向径向径向径向气流进出口流向上进上出上进下出上进下出上进下出上进下出反应器间催化剂输送靠重力由上至下提升器提升重力流动+提升器提升重力流动重力流动（3）催化剂再生特点压力，MPa(G)0.250.550.550.770.96烧焦方式一段烧焦两段烧焦一段烧焦一段烧焦一段烧焦气/固物流方向径向逆流径向顺流径向逆流径向逆流径向逆流再生器结构两层筛网套筒（内网为倒梯形）两层圆套筒型筛网两层圆套筒型筛网两层圆套筒型筛网两层圆套筒型筛网再生器材质OCr18Ni12Mo2Ti（高水高氯）1Cr18Ni9Ti（低水低氯）OCr17Ni12Mo2（低水低氯）OCr17Ni12Mo2（低水低氯）OCr18Ni10Ti（低水低氯）再生器气中水，ppm35000高水，影响催化剂寿命2000低水，可延长催化剂寿命2000低水，可延长催化剂寿命2000低水，可延长催化剂寿命2000低水，可延长催化剂寿命氯化区尾气流向直接进入烧焦区抽出去碱洗抽出去碱洗抽出去碱洗抽出去碱洗循环气输送动力高温热鼓风机冷态压缩机冷态压缩机冷态压缩机冷态压缩机表3 连续重整技术比较（续一）项 目UOP的CyclemaxIFP 的Regen C2国产超低压连续重整国产连续重整低压组合床重整循环流程再生器鼓风机空冷（电加热）再生器再生器换热冷却洗涤干燥压缩换热电加热再生器再生器换热冷却洗涤干燥压缩换热电加热再生器再生器换热冷却洗涤干燥压缩换热电加热再生器再生器换热冷却洗涤干燥压缩换热电加热再生器提升方式“L”阀组件提升器提升器提升器提升器提升介质： 待生剂N2N2N2N2N2 再生剂H2N2H2H2N2（4）闭锁料斗安装位置再生器的下方再生器的上方再生器的上方再生器的上方再生器的上方工作介质氢气氮气氮气氮气氮气工作方式通过压力平衡控制再生催化剂流动，用无阀操作实现催化剂循环量控制通过上下特阀控制待生催化剂流动，用有无阀操作实现催化剂循环量控制通过压力平衡控制待生催化剂流动，用无阀操作实现催化剂循环量控制通过压力平衡控制待生催化剂流动，用无阀操作实现催化剂循环量控制通过压力平衡控制待生催化剂流动，用无阀操作实现催化剂循环量控制（5）催化剂还原安装位置一反顶部一反上方一反上方一反上方三反上方还原方式两段还原一段还原一段还原一段还原一段还原 对还原氢气纯度要求可直接采用重整氢需要高纯氢需要高纯氢需要高纯氢需要高纯氢（6）粉尘淘析 工作介质N2N2N2N2N2 粉尘收集系统数量，套12112表3 连续重整技术比较（续二）项 目UOP的CyclemaxIFP 的Regen C2国产超低压连续重整国产连续重整低压组合床重整 （7）自动控制除一套DCS系统控制外，还设有一套由UOP提供的催化剂再生控制系统（CRCS）独立控制，可与DCS通讯。催化剂再生逻辑控制程序直接编入DCS控制系统，不需其它控制软件。除一套DCS系统控制外，还设有一套专门的催化剂再生控制系统独立控制，可与DCS通讯。除一套DCS系统控制外，还设有一套专门的催化剂再生控制系统独立控制，可与DCS通讯。除一套DCS系统控制外，还设有一套专门的催化剂再生控制系统独立控制，可与DCS通讯。（8）优缺点.催化剂比表面积及活性下降快。.氯流失快，对设备腐蚀严重。.催化剂流动“半连续”、再生器内构件易受损；.闭锁料斗高压区压力不稳定、操作易波动。.氯化气及焙烧气氧含量低、水含量高，.铂金再分散效果及干燥效果差。.催化剂及阀门磨损大。.抑制催化剂比表面积下降速度、延长催化剂寿命。.减少再生器氯腐蚀。. 提高催化剂金属颗粒再分散效果及干燥效果。 . 减少催化剂磨损。. 闭锁料斗高压区压力更加稳定，操作更加平稳可靠。. 再生器内催化剂流动严格连续，再生器内构件不会受损。.反-再系统美观大方，投资及占地较少。 .抑制催化剂比表面积下降速度、延长催化剂寿命。.减少再生器氯腐蚀。. 提高催化剂金属颗粒再分散效果及干燥效果。 . 减少催化剂磨损。. 闭锁料斗高压区压力更加稳定，操作更加平稳可靠。. 再生器内催化剂流动严格连续，再生器内构件不会受损。.反应器制造、安装、操作及维护方便。 .抑制催化剂比表面积下降速度、延长催化剂寿命。.减少再生器氯腐蚀。. 提高催化剂金属颗粒再分散效果及干燥效果。 . 减少催化剂磨损。. 闭锁料斗高压区压力更加稳定，操作更加平稳可靠。. 再生器内催化剂流动严格连续，再生器内构件不会受损。.反应器制造、安装、操作及维护方便。 图1 UOP的Cyclemax技术再生部分工艺流程图图2 IFP 的Regen C2技术再生部分工艺流程图图3 国产超低压连续重整技术再生部分工艺流程图图4 低压组合床重整技术重整部分工艺流程图3.3 连续重整投资比较以中石化广州分公司100万吨/年连续重整装置为例，对采用国产技术与采用两种引进技术进行投资比较，比较的前提条件是：相同的原料、相同的产品（重整苛刻度）及采用相同的国产催化剂。a）采用不同技术时引进内容及外汇投资对比：见表4。表4 采用不同技术时引进内容及外汇投资对比序号国产技术投资估算万美元UOP Cyclemax投资估算万美元IFP Regen C2投资估算万美元1反应器内构件和再生器内构件反应器内构件和再生器内构件反应器内构件和再生器内构件2重整进料换热器（板式换热器）重整进料换热器（板式换热器）重整进料换热器（板式换热器）3电加热器电加热器电加热器4氢气提纯系统（膜分离）增压气聚结器和文丘里洗涤器氢气提纯系统（膜分离）5/再生气空冷器再生气干燥器6粉尘收集器粉尘收集器粉尘收集器7除尘风机除尘风机、提升风机、再生风机除尘风机8重整进料加热炉炉管及配件重整进料加热炉炉管及配件重整进料加热炉炉管及配件9高温临氢部位的合金钢管道高温临氢部位的合金钢管道高温临氢部位的合金钢管道10催化剂管线专用球阀、特殊控制阀催化剂管线专用球阀、特殊控制阀催化剂管线专用球阀、特殊控制阀11引进的电动切断阀、防尘调节阀及蝶阀引进的电动切断阀、防尘调节阀及蝶阀等引进的电动切断阀、防尘调节阀及蝶阀12在线分析仪在线分析仪在线分析仪13集散控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）集散控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）、再生控制系统（CRCS）集散控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）合计基准基准+7%基准+27%从表4可见：采用国产技术时所需外汇投资最低；采用UOP技术时所需外汇投资略高，但与采用国产技术时处于同一水平；采用IFP技术时所需外汇投资最高。b）反应器布置型式的投资对比：见表5。表5 反