重整分馏系统波动原因分析及处理

2014-05-10胡泉

化工技术与开发 2014年11期

关键词：灵敏铵盐塔顶

胡泉

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

重整分馏系统波动原因分析及处理

胡泉

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

对某炼厂催化重整稳定塔的波动现象进行了分析，认为结盐是造成波动的主要原因。提出了相关改造措施和水洗方案，介绍了在处理结盐问题中遇到的问题，并提出了解决问题的建议和方法。

稳定塔；波动；结盐；处理方法

催化重整(Catalytic Reforming)，是石油炼制的主要过程之一，是在一定温度﹑压力﹑临氢和催化剂存在的条件下，使石脑油转变为富含芳烃的重整生成油，并副产氢气的过程。长期的运行过程中，结盐作为重整装置生产上存在的一种现象，在格尔木石化﹑克拉玛依石化﹑大连石化等我国多数大型炼厂都普遍出现过，造成了换热器堵塞﹑反应系统压降增大﹑分馏塔顶压力失控﹑压缩机气阀动作失灵导致无法运行等故障。广西某炼油厂重整装置以精制石脑油为原料，生产高辛烷值汽油调和组分，同时副产氢气﹑液化气等产品。经过原料预处理[1]之后，重整进料中杂质应该达到以下要求：硫含量≤0.5mg·kg-1，氮含量≤0.5mg·kg-1，砷含量≤1.0μg·kg-1，铅含量≤10μg·kg-1。装置于2010年投产，经过一个检修周期的生产运行，装置分馏操作在2012年6月出现了波动，影响了装置正常生产。

1 分馏系统操作情况

1.1 工艺流程

在催化重整中，典型的分馏工艺是指重整反应产物经过再接触系统，在高压﹑低温条件下提纯氢气和增加汽油收率后进入分馏塔。经过分馏塔的分离作用，塔顶得到液化气和燃料气，其中液化气出装置，燃料气送入燃料气管网；塔底得到符合要求的稳定汽油，送往下游装置再处理。

1.2 操作状况及存在问题

经过一个检修周期的生产运行，该装置在2012年6月，分馏系统的操作开始剧烈波动，通过和5月相关数值进行比较，主要表现在灵敏板温度﹑塔顶温度﹑塔顶压力波动大，塔底液位﹑塔顶回流罐液位波动大，难以维持平稳操作。在2012年5月～6月期间，该装置灵敏板温度﹑回流罐液位，每天最大波动具体如下图所示。其中图1是灵敏板温度波动，图2是回流罐液位波动。

图1 灵敏板温度

从图1和图2可知，5月份灵敏板温度很稳定，一直在允许范围内；回流罐液位波动也很小。而6月份灵敏板温度每天的波动都超过允许范围，随着灵敏板温度的变化，塔的回流罐液面也做周期性的变化，说明塔顶汽相流量在发生变化，当灵敏板的温度开始上升的时候，正是汽相流量开始增加的时候，而回流量是相对稳定的，所以回流罐的液面也开始上升。

1.3 问题分析

由于塔底温度基本保持不变，而回流罐液位有很大波动，可以看出顶部雾沫夹带现象非常严重，可作为塔顶部发生液泛的标志[2]，导致分离效果变差。考虑到原料含氮﹑催化剂注氯的特点，结合上述分析和以往经验，初步判断在稳定塔内部形成了铵盐。在稳定塔操作波动的这段时间，塔顶产品外送泵和回流泵多次出现机封泄漏故障，并且发现回流罐液位计因为堵塞无法使用。在维修机泵和液位计的过程中，均发现有白色粉末状晶体，经过化验分析后确认其主要成分是氯化铵。

稳定塔操作异常，正是由于铵盐结晶在塔板和降液管上积累﹑堵塞，致使部分塔板开孔率变小所引起的。

1.3.1 氯化铵生成机理分析

催化剂上要保持足够量的氯，来保证催化剂良好的活性和选择性，这是氯的一个重要来源。由于原料带水和反应生成水等途径，导致系统内有一定量水的存在，催化剂上的氯在反应过程中会随着水的存在不断流失。为了维持催化剂上的氯含量，在催化剂进行再生时采取不间断注氯。从催化剂上流失的氯，一部分随着重整生成油进入下游装置，一部分融入重整氢气，汇进氢气管网。此外，催化重整作为一个复杂反应体系，对进料中的氮含量一直有着严格的要求，微量的氮经过反应后生产氨气，在低温部分与氯化氢反应生成氯化铵，其反应机理如下。

氯化物随同原料油经过预加氢催化剂转化过程，被转化为无机物HCl，其反应式为：

除转化有机氯化物外，还可将有机氮化物转变成无机氮化物：

无机氯化物和有机氮化物又会在低温或常温下互相发生反应，生成铵盐：

生成的氯化铵从整体上减少了催化剂中氯化物的量。

1.3.2 塔板堵塞分析

在低温部分生成的氯化铵，在反应热的影响下变成雾状微粒，通常会悬浮在油中，并随其流动。当氯化铵晶体进入稳定塔之后，随液相油流经塔体时，部分晶体会吸附在塔表面，特别是流速很低的地方，如塔板体﹑浮阀﹑降液管等处。剩余的晶体随液相逐层进入塔下部温度稍低处沉积。高气速的气体在沿塔板上升时，将塔板上的晶体带到上层塔板，并遇冷冷凝下来，沉积在上部塔板处。随着时间的推移，塔板表面的晶体不断堆积，使浮阀卡死，塔板开孔面积减少，塔板压降增大，气相过孔线速增高，进而发展为液泛﹑淹塔，操作紊乱，无法正常生产。

2 结盐的处理

2.1 处理方法

为了保证生产的平稳，消除结盐造成的影响，我国各大炼厂提出了很多解决方案，包括降低重整氢油比，降低反应温度，调节注氯量，更换重整催化剂，降低塔底加热炉出口温度，增加回流比，降低操作负荷和从塔底通蒸汽进行吹洗等。本装置根据问题的分析结果，结合其他炼厂处理经验和自身生产的实际情况，制定了了以下解决方案：

1)在稳定塔进料线上增加重整生成油脱氯罐，以脱出稳定塔进料中的氯，从原料上减少氯含量，防止铵盐在稳定塔内大量聚集。

2)在塔顶空冷器前增加注水点，对空冷管线﹑换热器管线进行水洗。此外，少量的水还可经由回流泵打回稳定塔，对塔板进行冲洗。

2.2 处理结果及存在的问题

1）增加脱氯罐并将操作调整稳定之后，生产车间对脱氯后油样进行取样分析，并与未脱氯前数据进行了对比，对比情况见表1。从表1中数据可见，稳定塔进料经过脱氯罐进行脱氯之后，油品的氯含量有了较大幅度下降，表明处理达到了预期效果。

表1 氮含量的分析

2）车间对稳定塔进行了一次时长12h的注水试验，在注水的过程中稳定塔产生了小幅度波动。其中灵敏板温度最大偏差19℃，塔底液位最大偏差14%，塔顶压力最大偏差0.159MPa，回流罐水包液位上涨5%。经过分析后确定，注入的水在回流罐中停留时间过短，大部分水随着回流进入稳定塔，之后又迅速被蒸发，导致塔顶负荷突然变大，最终引起波动。由于只有少量水留在回流罐中，溶入水中的铵盐主要随着产品被送出装置。停止注水后，操作逐渐恢复稳定。