连续重整装置脱瓶颈优化改造.doc

连续重整装置脱瓶颈优化改造张培贵，侯培林，王广胜，马胜泽(中国石油吉林石化公司 炼油厂，吉林 吉林 132022）摘要： 连续重整装置设计能力为40万t/a，长周期运行暴露出立式混合进料换热器换热效率低，重整加热炉炉膛温度高，炉效率低等隐患和瓶颈问题。通过改造重整“四合一”加热炉，优化预加氢工艺流程并应用高效板式换热器新技术，既达到了降低能耗和清洁生产的目的，又消除了装置瓶颈，重整加工能力提高到50万t/a。关键词：连续重整 ；消瓶颈；加热炉；催化剂 中图分类号：TE682- 1 -连续重整装置隶属于吉林石化炼油厂,装置于1996年建成投产，其中预加氢加工能力为42.8万t/a，连续重整加工能力为40万t/a。预加氢采用先加氢再分馏流程，连续重整采用UOP低压重整工艺，催化剂连续再生采用UOP的CYCLEMAX专利技术。装置加工原料由68%的常压直馏石脑油，28%的加氢裂化重石脑油，4%的加氢裂解汽油抽余油组成，主要是生产高辛烷值芳烃产品供给抽提单元和二甲苯精馏单元，最终生产出目的产品苯（B）、甲苯（T）、二甲苯（X）。BTX是石油化工重要的基本原料，其产量和规模仅次于乙烯和丙烯。苯的最大用途是制取苯乙烯，经聚合可以得到聚苯乙烯，其次是用于生产尼龙。二甲苯中用量最大的是对二甲苯（PX），PX经高温氧化可制得对苯二甲酸，是合成聚酯(涤纶)的主要原料，在世界合成纤维的产量中涤纶占63%1。 生产BTX具有较好的经济效益。炼油厂千万吨炼油项目投产后，新增汽油加氢装置和柴油加氢装置，这样导致公司内部氢气严重不足，催化重整副产氢气是氢气的廉价来源，但是连续重整装置设计规模小，生产瓶颈问题多，如果能够通过工艺优化改造，应用新型节能设备，消除装置的瓶颈问题，提高装置加工规模，那么氢气供应不足的问题将迎刃而解，在提高氢气供应的同时增产高附加值的芳烃产品，增加企业创效水平。1 重整装置存在的瓶颈问题1.1 预加氢部分预加氢混合进料换热器换热效率低，使预加氢反应进料加热炉、反应产品冷凝器负荷增加，导致加热炉和空冷器卡边操作，反应只能降量运行。1.2 重整反应部分（1）重整加热炉负荷不足重整反应加工负荷为91%时，重整进料加热炉炉膛温度已达到795，排烟温度202.5，加热炉效率仅为87.5%。（2）重整立式混合进料换热器换热效率低重整混合进料换热器设计高温端温差为49，换热效率为88.26%，长周期运行后实际高温端温差为63，换热效率为79.89%，换热效率降低8.4%，导致重整进料加热炉燃料消耗增加，能耗上升。（3）重整催化剂活性低重整催化剂连续使用周期过长，比表面积已经降至148 m2/g，w（Fe）达到4800g/g，催化剂再生注氯量增加，催化剂持氯能力下降，重整芳烃产率70.6%，较新剂降低2.7%，催化剂活性明显降低。1.3 重整氢气提纯部分氢气再接触部分纯净气冷却器、1#再接触冷却器、2#再接触冷却器冷却负荷不足，增压氢气压缩机级间温度偏高。1.4 重整分馏部分脱丁烷塔塔盘为30层筛板塔，分离效率低，分离能力不能满足生产要求；重整液分离塔精馏段塔经小，分离精度低。2 装置改造内容2.1 预加氢部分（1）预加氢催化剂撇头预加氢催化剂采用抚顺石化公司催化剂厂生产的FH-40C，选用器外载硫预加氢催化剂，缩短开工时间，可有效避免氧化态剂硫化过程中存在的安全隐患2，该催化剂具有较好的性能，可以在较高的空速下满足脱杂质要求，反应器装剂量可以降低20%，因此对原催化剂床层进行撇头处理就可以满足生产需要，撇掉旧剂6t，装填新剂10t。（2）增加混合进料换热器面积更换两台混合进料换热器，将两台进料换热器换热面积提高1.5倍。（3）优化原料加工流程降低反应负荷原料加氢裂化重石脑油中w（硫）0.5g /g，砷等金属含量合格的情况下，将其直接经过汽提塔进料换热器进入汽提塔，这样可以根据原料性质，合理选择加工流程，能够有效降低预加氢反应空速和加热炉燃料消耗。（4）回收利用汽提塔塔顶热量优化原预加氢汽提塔换热流程（见图1），增上一台汽提塔顶气相与塔进料换热器，预加氢反应生成油与罐区来加氢裂化重石脑油混合后先进入汽提塔顶气相与塔进料换热器，然后再经过汽提塔进料出料换热器后进入汽提塔（见图2），回收利用汽提塔塔顶热量，提高装置能源综合利用率，极大改善了汽提塔进料和产品温度控制调节的灵活性。图1原汽提塔流程图图2 优化后汽提塔流程图2.2 重整反应部分（1）重整四合一加热炉重整进料及中间加热炉在原炉位置改造，炉集合管由D=550mm增加到D=610 mm，1#炉、3#炉和4#炉管规格不变，炉管间距由原来的280mm变为242mm，每炉炉管根数由原来的26根增加到30根，1#炉管直管长度由原来的9.5m加长到12.5m， 3#炉和4#炉炉管直管长度由原来的7.5m加长到9.5m。2#炉炉管由原D101.6mm5.74mm更换为D88.9mm5.49mm，炉管间距为180mm，炉管根数为40根。余热回收系统，增加两排炉管，充分吸收烟气余热，副产3.5MPA蒸汽，降低排烟温度，提高热效率3。应用国内高效燃烧器，提高燃料燃烧效果，降低燃料消耗。其中修补利旧22台原燃烧器。新增18台燃烧器，2#炉选用YX/CQZ-1.765MW侧壁气体燃烧器12台，3#炉选用YX/CQZ-1.307MW 侧壁气体燃烧器6台。该燃烧器具有火焰刚直有力，火焰短，燃烧完全，低NOx，燃烧器100%运行噪音低，燃烧器火盆砖采用LZ-65高铝砖，含65%AL2O3，耐热温度1750等优点。（2）重整混合进料换热器由板式替代立式重整进料换热器系重整进料和反应产物之间的换热器，其换热性能和压力降直接影响重整进料加热炉和重整循环氢气压缩机的负荷。选用一台换热面积近2900 m2板式换热器替换原管壳式立式换热器，板式换热器更有利于深度换热，减少重整进料加热炉和重整产物空冷器负荷，降低能耗4-5。选用法国Packinox公司生产的板束，此板束采用水下爆破法成型，减少了焊接应力，同时应用较薄的板材，增加了换热效率，长周期稳定性能更优，在国内进行组装降低了设备一次投资成本。工艺上增加紧急情况下保护板式换热器操作的低流量加热流程。产品分离器更新，新增液位高高开关并引入联锁系统。（3）更新PS-重整催化剂6原反应使用的PS-重整催化剂全部更新，PS-是石油化工科学研究院研制的低积碳速率、高选择性催化剂，此催化剂在不降低比表面积的前提下，通过引入新助剂来调节催化剂的酸性功能和金属功能，具有更高的比表面积、更长的寿命、更好的持氯性。采用独特的处理工艺，使新助剂最大限度地发挥对双功能的调节作用，催化剂在保持高活性的同时降低其裂解、氢解和积碳性能，利用其具有低积碳和高选择性的特性提高反应空速，满足装置扩能的需求。2.3 重整氢气提纯部分1#再接触罐和2#再接触罐更换，新增液位高高开关并引入联锁系统，氢气提纯净气冷却器、1#再接触冷却器、2#再接触冷却器更换，相应的地下循环水线扩径更换。2.4 重整分馏部分7脱丁烷塔改脱戊烷塔，塔盘由30层增加到40层，采用高效浮阀塔盘替代筛板塔盘，塔顶空冷器管束更新，电机利旧，塔底再沸器更换，脱丁烷塔顶泵更换两台。重整液分离塔增加精馏段塔径，由D1800 mm改为D2400 mm，维持60层浮阀塔盘，塔顶增加一组空冷器，塔顶泵更换两台。分馏部分脱丁烷塔改脱戊烷操作，塔顶组分经过净气氯化处理后，送乙烯装置作为裂解原料，塔底组分送重整液分离塔进行组分切割。重整液分离塔塔顶分离出轻重整油送往环丁砜抽提单元生产中间芳烃产品，塔底液送往二甲苯分离单元作为精馏原料，最终生产出邻二甲苯和混合二甲苯。3改造后运行情况为了考核重整脱瓶颈改造后的装置生产能力，产品收率、产品质量、综合能耗以及设备能力等方面能否达到设计水平，掌握分析重整催化剂的性能特点，进一步调整优化生产操作条件，分析装置存在的问题和今后的优化生产方向，为装置今后的长周期运行提供技术指导依据，连续重整运行3个月后，于2012年10月19日进行了装置标定。3.1装置规模标定考核装置加工量1495.5t/d，其中直馏石脑油1084 t/d，加氢裂化重石脑油411.5 t/d，预加氢负荷100.5%，重整负荷100.6%。预加氢反应原料加工能力达到了54.8万 t/a，连续重整反应加工能力达到了50万t/a。3.2操作条件预加氢反应操作条件改造前后对比见表1，重整反应操作条件改造前后对比见表2，改造后预加氢反应系统，连续重整反应系统运行平稳。在保证产品质量的前提下，对脱丁烷塔进行了降压操作，塔压由原来的0.98MPa降至0.86MPa，塔底温度由215.6降至206.1，再沸器加热蒸汽量由7.92m3/h降至6.93m3/h，节能效果明显。表1预加氢反应操作条件改造前后对比项目改造前改造后进料量/(t.h-1)56.5565.23反应空速/h-12.32.64反应温度/280280反应器入口氢油体积比10793表2重整反应操作条件改造前后对比项目改造前改造后进料量/( t.h-1)52.960反应空速LHSV/h-11.181.35WAIT/530.2531.5WABT/501.1503.6反应器入口氢油物质的量比2.862.45总温降/288292产品分离器压力/MPA0.240.24w（纯氢）产率/ %3.933.97C5+产品辛烷值102103w （C5+）产品液收/ %87.589.13.3催化剂性能3.3.1预加氢催化剂原料经过预加氢处理后w(硫)=0.1g/g，w(砷)1g/kg，精制油指标合格。3.3.2铂重整催化剂重整反应生成油辛烷值RON为103，芳产率为74.4%，重整液收率为89.1%，氢气产率3.97%（纯氢），催化剂具有较好的活性和选择性。催化剂再生循环速率为100%，待生催化剂最高w(碳)为4.64%，再生催化剂w(碳)为0.03%，再生器烧焦区的峰值温度为550.7，说明该催化剂具备低积碳速率特性。催化剂注氯量为80mL/min，待生剂w(氯)为1.08%，再生剂w(氯)为1.2%，说明催化剂的持氯性较好。催化剂粉尘量为1.0kg/d，低于考核指标，说明新催化剂的强度较高。3.4加热炉运行情况在装置满负荷工况下运行，从表3重整“四合一”加热炉数据表可以看出，最高炉膛温度738.3，较改造前降低了56.7，排烟温度降低了22.2，加热炉热效率提高1.98%，说明加热炉热负荷及热效率较改造前有了明显提高，限制重整反应的瓶颈问题得到了有效解决。表3 重整“四合一”加热炉数据表炉位号运行热负荷/kw炉出口温度/炉膛温度/排烟温度/炉效率/%1#炉5857531.5657.4180.389.482#炉9486531.5738.3180.389.483#炉5542531.5710.7180.389.484#炉4098531.5709.1180.389.483.5经济效益预加氢混合进料换热器改造前后热负荷对比见表4，从表4可以看出，换热器增加换热面积后，预加氢反应加热炉热负荷降低0.45 MW，反应空冷器热负荷降低0.74 MW。重整混合进料换热器改造前后热负荷对比见表5，从表5可以看出，连续重整应用板式换热器后，换热器热端温差降低22，换热效率提高9.2%，重整进料加热炉热负荷降低0.4MW，反应空冷器热负荷降低0.11 MW。增加汽提塔顶气相与塔进料换热器前后热负荷对比见表6，从表6可以看出，优化预加氢工艺流程后，汽提塔再沸炉热负荷降低1.24 MW，汽提塔顶空冷器热负荷降低1.25MW，汽提塔塔顶热源得到充分利用，装置用能结构更加合理。表4预加氢混合进料换热器改造前后热负荷对比项目改造前改造后混合进料换热器热负荷/MW13.621.5预加氢进料加热炉热负荷/MW2.371.92预加氢反应空冷器热负荷/MW2.401.66表5 重整混合进料换热器改造前后热负荷对比项目改造前改造后高端温差/6341混合进料换热器热负荷/MW25.8927.59重整进料加热炉热负荷/MW6.095.69重整产品空冷器热负荷/MW7.076.96表6增加汽提塔顶气相与塔进料换热器前后热负荷对比项目改造前改造后汽提塔顶气相与塔进料换热器/MW-1.26汽提塔再沸炉热负荷/MW5.654.41汽提塔顶空冷器热负荷/MW2.901.65装置主要产品为四苯，其中苯产品公司内销，甲苯、混合二甲苯产品部分调汽油，邻苯和重芳烃外销，因此仅计算外销产品效益，脱瓶颈改造后每年增产邻苯9804 t/a，增产混苯20867 t/a，增产重芳烃3453t/a，邻苯毛利润2053元/t，混苯毛利润1811元/t，重芳烃毛利润1673元/t，混苯增量50%外销，则年增加利润为6369.46万元。3.6社会效益积极应用节能板式换热器等新设备，选用低积碳催化剂等新技术，降低了燃料消耗，减少了二氧化碳排放，符合国家节能减排政策，具有显著社会效益。4 结论（1）装置加工量在满负荷的情况下，预加氢加热炉炉膛温度降低50，重整加热炉排烟温度降低22，炉膛温度降低至738，加热炉瓶颈问题得到解决。（2）重整装置经过隐患治理和瓶颈消除后，加工量能力由改造前仅90%的负荷，提高到113%，达到50万t/a，设备运行良好，装置创效水平得到有效提升。副产氢气增加4500m3/h，缓解了公司氢气供应不足的现状。（3）重整PS-催化剂性能良好，在不改造重整反应器和再生器的情况下，催化剂积碳量较低，催化剂活性、选择性、强度等指标运行良好，能够满足装置提高空速的要求。（4）重整板式进料换热器换热效果明显优于立式混合进料换热器，大大降低了重整进料加热炉的热负荷，新技术和新设备的应用有利于降低装置能耗，满足节能减排，高效节约、清洁生产的环保要求。参考文献1戴厚良.芳烃生产技术展望J.石油炼制与化工，2013,44（1）：1-7.2国海峰，董群，杨春亮. 预硫化加氢催化剂液体钝化工艺研究J.化工科技，2008,16（4）：29-32.3钱家麟. 管式加热炉M. 北京:中国石化出版社,2009.390-3944邵文，刘传强，刘廷斌.2.2Mt连续重整装置的设计与开工J.炼油技术与工程，2011,41（1）：1-4.5何文全.连续重整装置扩能改造问题探讨J. 炼油技术与工程，2010,40（3）：10-13.6马爱增，徐又春，赵振辉. 连续重整成套技术的开发及工业应用J. 石油炼制与化工，2011,42（2）：1-4.7乔楠森，陈吉门，佟俊鹏. 加氢裂化装置扩能改造技术方案的选择J.化工科技，2004,12（2）：44-46.作者简介：张培贵(1969-)，男，汉族，吉林市人，中国石油吉林石化公司炼油厂联合芳烃生产主任，主要从事联合芳烃生产技术管理工作。联系电话E-mail：jh_zhangpgpetrochinacomcn- 2 -Optimization and bottleneck removal of CCR unitZhang Pei-gui,Hou Pei-lin,Wang Guang-sheng,Ma SHeng-ze(Oil Refinery of Jilin Petrochemical Co.Ltd.,PetroChina,Jilin 132022,China）Abstract: The design capacity of the aromatic CCR unit is 400kt/a.