石脑油加氢装置反应器床层差压快速上升原因分析及对策*

王 巍，吴 军

（中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂，山东淄博255400）

石脑油加氢装置反应器床层差压快速上升原因分析及对策*

王 巍，吴 军

（中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂，山东淄博255400）

石脑油加氢装置床层差压迅速上升严重影响装置长周期安全运行。通过对各部位垢样分析，发现原料携带钠盐造成反应器顶部结盖及保护剂级配缺陷，是造成前述现象的两个主要原因。目前已采取级配完善措施，装置运行6个月尚无压降问题。

石脑油加氢；差压；反抽提；级配

齐鲁炼厂50万t/a石脑油加氢装置第3周期于2009年5月17日开工，7月21日发现反应器R101床层总压降由原0.05MPa急升至0.16MPa，一床压降0.124MPa；7月22日床层总压降继续增至0.22MPa。为防止床层压降上升过快，采取了原料分流、适时提大循环油及降低反应器入口温度等一系列措施维持装置运转。至2010年1月31日停工前，床层差压持续上升，最高至0.26 MPa。2010年1月31日～2月5日对该反应器进行了撇顶处理。

本文对该装置第3周期反应器差压上升过快的原因进行了分析，并提出了对策和建议。

1 装置简介

50万t/a石脑油加氢装置系由80万t/a柴油加氢装置改造而来，系统设计压力3.8 MPa。装置采用焦化汽油直供料方式，上游装置设汽油出装置过滤器；反应器包括2个床层，反应器入口设置分布器、泡罩盘及积垢篮。系统流程简图见图1。目前该装置已运行至第3周期，各周期运行情况及差压情况见表1、2。

图1 石脑油加氢装置反应系统流程简图Fig.1 Flowdiagramofnaphthahydrotreatingunit

表1 石脑油加氢装置各运行周期划分Table 1 Runningperiodofnaphthahydrotreatingunit

表2 石脑油加氢装置反应器各周期差压情况Table 2 Pressure dropofeveryperiodinnaphthahydrotreatingunit

第3周期差压迅速上升出现在运行64 d时，相当于第2周期出现差压问题运行时间的1/10，相当于第2周期开始加工3#焦化汽油后出现差压问题运行时间的1/5。

2 第3周期差压快速上升原因分析

2.1 分布器结垢情况分析[1]

第3周期开工不足9个月，第2周期开工22个月，对照2个周期分布器结焦情况可以发现第2周期分布器内外壁均有3 mm左右的结焦物挂壁，而第3周期内外壁非常干净，所以第3周期压降快速上升不是分布器原因。

2.2 分配盘结焦情况分析[1]

第2周期结束取出反应器分布器后发现分配盘已全部结焦覆盖至近泡帽顶部，高度近20 cm；第3周期取出分布器发现分配盘焦高20 mm，泡帽齿缝的70%被堵住。第3周期反应器床层最高压降为上周期的93%，泡罩盘焦高为第2周期1/10；由此推断第3周期压降形成分配盘不是主要原因。2.3 积垢篮结焦情况分析[1]

第2周期积垢篮外侧壁已全部结焦覆盖，第3周期开工时间虽为第2周期的41%，但积垢篮顶部1/3处以下（约70%高度）均被结焦覆盖。由此推断反应器床层压降主要集中在积垢篮部位。

2.4 垢样数据分析

因第1周期无垢物样品，故只对第2、3周期进行比较。2周期反应系统垢样采用元素半定量X射线-荧光光谱分析法进行分析，分析数据见表3。

表3 石脑油加氢装置第2、3周期垢样分析数据Table 3 Analysis dataof scales of secondandthirdperiods innaphthahydrotreating unit

加氢反应器积垢篮第Ⅱ周期下部插入主催化剂201 mm，第Ⅲ周期（1）插入主催化剂110 mm，所以这两次积垢篮底部垢样主要成份钴、钼、钨、镍与催化剂组成吻合不属异常；铝、氧（部分）、磷、硅4元素主要异常偏高数据也出现在催化剂床层部位，催化剂担体主要为Al2O3，磷为催化剂助剂，所以此两类数据在此部位出现也不属异常；明显异常的两类元素为钠和硅。

2.4.1 垢样中钠含量异常情况分析

垢样分析数据钠元素的质量分数高达20%之多，集中在分配盘及保护剂垢样中，2010年积垢篮垢样中钠含量显著高于2009年。

如此多的钠元素来源只可能由上游原料携带，分析发现焦化液化气脱硫醇装置存在汽油反抽提过程，并且两套脱硫醇装置反抽提汽油溶解二硫化物后，经界控方式抽出均并入两套焦化装置稳定汽油出装置流程，见图2。

图2 液化气脱硫醇汽油反抽提流程示意图Fig.2 Flow diagramof converse extractionof naphthain gasoline sweetening unit

反抽提过程携带碱液应该是钠最可能的引入过程。从两套焦化液化气脱硫醇反抽提汽油投用时间观察，3#焦化反抽提汽油投用于2008年底，此后2个月石脑油加氢装置差压即出现拐点并迅速上升至0.108 MPa，直至2个月后停工换剂差压未再下降；2#焦化反抽提汽油投用于2009年5月25日（石脑油加氢装置第3周期开工初期），64 d即出现前面述及的差压快速上升问题。石脑油加氢装置压降上升时间与两套脱硫醇反抽提汽油并入时间基本一致。即反抽提汽油携带碱液形成钠盐结盖[2]是石脑油加氢装置压降快速上升的主要原因。

2.4.2 垢样中硅含量异常情况分析

第2、3周期石脑油加氢反应器主催化剂顶部均装填了捕硅剂且装填量基本一致，但积垢篮处垢样2009年5月硅的质量分数达到4.24%，2010年2月达到1.21%，并且下部催化剂中硅的质量分数达2%。说明捕硅剂并未发挥应有的作用。

焦化装置消泡剂的使用引起焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油中含硅，以焦化汽油含硅最多。少量硅沉积即可使催化剂孔口堵塞、活性下降、床层压降上升。2个周期捕硅剂未发挥应有作用的原因分析有二：其一，捕硅剂装填量不足；其二，因捕硅剂在积垢篮外侧全部结焦，造成捕硅活性未如期发挥。从第二周期高负荷运行696 d并未出现催化剂硅中毒失活问题，判定捕硅剂量不足原因可以排除，而捕硅剂结焦才是造成捕硅剂活性发挥不足的主要原因。

加氢保护剂的设计原则是需要兼顾粒度级配和活性级配[3-4]，粒度级配不足会造成保护剂和主剂的交界处因空隙率降低过快导致原料油在此积累造成局部结焦严重引起床层压降；活性级配不足会造成尚失温度梯度，局部温升高结焦速度加快。石脑油加氢装置第Ⅱ周期及第Ⅲ（1）周期均仅装填一种脱铁剂，缺少必需的孔径及空隙过渡，说明保护剂级配存在不足；其次，两次积垢篮均插入催化剂床层，使得积垢篮外侧二烯烃聚合生焦、烯烃饱和及脱硅活性增强，积垢篮快速堵塞压降上升。即级配缺陷是石脑油加氢装置压降上升的原因之一。

3 结论

（1）两套焦化液化气脱硫醇装置反抽提汽油携带碱液进入石脑油加氢装置，形成钠盐结盖是石脑油加氢装置压降快速上升的主要原因。

（2）反应器顶部催化剂级配缺陷造成积垢篮外侧壁结焦速度快形成压降上升。

4 对策与建议

4.1 解决反抽提汽油去向

两套焦化液化气脱硫醇反抽提汽油如果硫含量不影响汽油质量可直接调和汽油（加氢裂化装置石脑油辛烷值不低，加氢裂化反应机理与催化裂化相仿）；如果硫含量影响汽油质量，增加水洗措施，水洗后可再进入焦化稳定汽油出装置去加氢；也可以将反抽提汽油并入焦化急冷油使钠转移至水相中实现分离。

4.2 完善催化剂级配方案[5]

级配方案应在粒度级配上优化过度，活性级配上满足脱金属、脱硅及双烯烃饱和需要的同时有效减缓压降上升，同时积垢篮外侧壁避免过多与活性强的保护剂接触。第Ⅲ（2）级配方案基本满足了上述要求，现运行6个月未出现压降问题。

4.3 增设二烯烃饱和反应器[4]

增设二烯烃饱和反应器，流程见图3。

图3 增设二烯体饱和反应器流程示意图Fig.3 Flow diagramof diolefinsaturationreactor

焦化石脑油比直馏石脑油硫量多10～20倍，且含有更多的烯烃、氮和氧化硅。其中含有的共轭二烯经在通常的加氢处理条件下会发生叠合，叠合产物会引起反应器压力降增大。焦化石脑油生成叠合产物的潜在能力大约是直馏石脑油的300倍，在烯烃饱和控制不当时，因为催化剂床层顶部生成过量焦炭，会导致装置过早停工。增上二烯烃饱和反应器对主催化剂实现保护并可在线切除更换，减少装置停工造成的损失，操作灵活、经济效益好。

[1]韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2001.

[2]李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2004.

[3]高金龙.焦化汽油加氢精制系统差压上升原因分析及对策[J].炼油与化工，2008，19（3）：20-22.

[4]翟琦.焦化汽油加氢精制过程中存在的问题与对策[J].炼油技术与工程，2009，30（10）：29-32.

[5]张孔远.焦化汽油加氢精制催化剂的级配及其评价[J].石化技术与应用，2008，26（4）：297-300.

Cause Analysis and Countermeasures of Fast Rise of Bed Pressure Drop in Naphtha Hydrotreating Unit

WANGWei，WU Jun
（SINOPECQiluBranch,Shandong Zibo 255400，China）

Fast rise of bed pressure drop in naphtha hydrotreating unit has serious effect on long-term safe operation of the unit.By analyzing scale samples from different parts，sodium salts in raw material forms coverat the top of reactorandcauses gradationdefectof protective agent，whichare two main reasons to result in fast rise of bed pressure drop.Afterimproving gradationof protective agent，the unithas well runforsix month.

Naphthahydrotreating；Pressure drop；Converse extraction；Gradation

TE624

A

1671-0460（2010）04-0419-04

2010-06-16

王 巍（1975-），女，辽宁锦州人，工程师，1997毕业于抚顺石油学院精细化工专业，现于齐鲁石化胜利炼油厂从事中压加氢工

艺管理。E-mail：qllcww@sohu.com。