JAF-2 阻垢剂在加氢装置中的应用

张 飞，杨俊华，杨俊凤

1.中国石油化工股份有限公司天津分公司(天津 300271;2.中国石油技术开发公司(北京100028);3.沧州信昌化工有限公司(河北 沧州 061000)

1 装置简介

3.2Mt/a 柴油加氢装置(以下简称2#柴油加氢装置)是中国石油化工股份有限公司天津分公司1 Mt/a 乙烯-炼油一体化项目新建装置之一，由LPEC 设计，生产硫含量符合欧Ⅲ排放标准(S 质量分数不大于350 μg/g)柴油及满足未来更为严格的欧Ⅳ排放标准(S 质量分数不大于50 μg/g)柴油，所加工原料为3 号常减压装置提供的常二线、常三线的混合油及2 号延迟焦化装置提供的焦化汽柴油，产品主要包括石脑油和精制柴油。

该装置主要由反应单元、分馏单元、压缩机单元、公用工程以及辅助系统等单元组成。其中反应单元可以分为原料预处理系统、原料升压系统、原料加热系统，反应器、分离系统和循环氢脱硫系统等。

2 号柴油加氢装置于2012 年8 月26 日至9月20 日进行了停工检修;此次检修对催化剂进行了器外再生，并补充了FHUDS-6 新型加氢精制催化剂，10 月7 日7:00，装置一次开车成功并生产出合格产品。

2 装置现状

天津分公司2 号柴油加氢装置满负荷生产时加工量380 t/h，目前装置负荷率在96%。焦化汽柴油掺炼比例已达到33%。各项参数如下:直馏柴油165 t/h，温度88 ℃;焦化柴油120 t/h，温度112 ℃;罐区柴油80 t/h，温度35 ℃。各股原料油自上游装置来，进入原料油缓冲罐D-116，通过原料油过滤器(SR-101)进行过滤，除去原料中大于25 μm 的颗粒后，进入滤后原料油缓冲罐(D-101)。滤后原料油经加氢进料泵(P-101A/B)升压后，在流量控制下，经原料油/精制柴油换热器(E-103)换热至136 ℃后与混合氢混合。混合进料与反应流出物经反应流出物/混合进料换热器(E-101A/B/C/D)换热至300 ℃后进入反应进料加热炉加热(F-101)加热至320 ℃，再进入加氢精制反应器(R-101)，在催化剂作用下进行加氢脱硫、脱氮、烯烃饱和及芳烃部分饱和等精制、改质反应。该反应器设置两个催化剂床层，床层间设有注急冷氢设施。原料阻垢剂注入点在加氢进料泵P-101 入口管线。

3 换热器结垢的原因及阻垢方法

随着生产周期的延长，原料油/反应产物换热器管束内壁易生成一层结垢物，主要成分是稠环芳烃，而且难溶于水、油、酸、碱等溶液，影响了长周期运行。为了解决这个问题，生产上在换热器前注入一种阻垢剂，它能在空冷管束内壁形成一层保护膜，通常注到反应进料泵入口，从而防止结垢。

加氢装置中，流经高压换热器的物料中存在大量的硫化氢、氨和少量的氯化物等腐蚀介质，在水存在的情况下，形成腐蚀反应，生成硫化铁、氯化亚铁等。另一方面，加氢反应产物物料、换热器前注入的除盐水中均含有一定量的含铁化合物，这些含铁化合物在空冷器水相中与H2S 反应生成FES 沉淀;等固体物在换热器的低温段沉积，逐渐累积形成结垢现象。

柴油加氢装置原料中焦化柴油占有一定比例，而焦化柴油中含有少量细小焦粉，这些小焦粉具有很强的吸附性，易与聚合反应中形成的有机大分子化合物粘结在一起，使焦垢颗粒逐渐长大;当其长大到物流不能携带其继续向前运动时就从物流中析出，沉积在设备表面;设备表面的金属对聚合反应起催化作用，设备腐蚀较重，由此引起腐蚀产物沉积也严重。对这种腐蚀可采取以下工艺防腐蚀措施:①增加反应注水量，可减轻换热器的腐蚀和机构;②注入阻垢剂可从根本上解决原料的结垢和垢下腐蚀。

4 工业应用

4.1 注入方式及注入量

2 号柴油加氢装置自首次开工投入运行后，即开始注入原料阻垢剂。按照技术协议要求，先把阻垢剂(纯剂)加入到阻垢剂储罐，再调整计量泵的冲程，保证连续注入，初期为实现较好的预膜效果，阻垢剂注入量质量分数为150 μg/g，预膜期结束后，控制阻垢剂注入量质量分数为50～80 μg/g。

注:注入量质量分数相对原料油量。

4.2 原料性质及阻垢剂注入位置

装置加工的混合原料油性质见表1。

表1 原料油分析表

原料阻垢剂注入在加氢进料泵入口管线上，随原料油一同进入反应系统(注入位置见图1)。

图1 2 号柴油加氢装置原料油系统流程

5 效果分析

5.1 换热器换热终温的变化

原料阻垢剂在2 号柴油加氢装置使用至今，通过装置近40 个月的平稳运转，观察原料换热终温的变化情况(见表2)。

表2 加注JAF-2 柴油加氢阻垢剂后的效果

可以看出，在操作条件变化不大的情况下，原料油的换热温差始终保持在212 ℃左右，说明该阻垢剂对柴油加氢装置换热器具有明显的阻垢效果。

5.2 催化剂活性的影响

投用该阻垢剂后，装置经过长周期运转，催化剂床层压降的变化趋势对比见表3 和表4。由表3 和表4 可见，投用阻垢剂前后催化剂床层总压降变化趋势都很平缓，无明显上涨的趋势，显示该阻垢剂对催化剂活性没有影响。

表3 未使用阻垢剂前反应器床层的压力降

表4 使用阻垢剂后反应器床层的压力降

5.3 催化剂选择性的影响

催化剂的选择性等于预期的生成产物量/原料总量。即选择性通过目的产品和副产品的分布得以体现。投用该阻垢剂前后的的产品分布对比数据见表7 和表8。从表7 和表8 可见，投用该阻垢剂前后，产品分布没有大的变化。

产品质量是企业的立名之本，使用阻垢剂务必要确保其对产品质量没有影响，否则得不偿失。产品质量受原料油性质、工艺条件、运转周期(催化剂使用寿命)、分馏塔操作等影响。根据实践经验，投用该阻垢剂前后的产品质量见下表。根据表5 和表6 对比，可以看出，该阻垢剂对产品质量没有影响。

表5 未使用阻垢剂前的产品质量

表6 使用阻垢剂后的产品质量

表7 未使用阻垢剂前的产品收率 收率，%

可以看出，加注该阻垢剂前后，产品质量及产品产量无明显变化，说明该阻垢剂对催化剂选择性无不良影响。

表8 使用阻垢剂后的产品收率 收率，%

5.4 阻垢剂阻垢效果

装置常规检修时，高压换热器基本无垢物形成堵塞管束现象，说明该阻垢剂阻垢效果良好。

6 小 结

(1)天津分公司2 号柴油加氢上使用沧州信昌化工有限公司生产的阻垢剂后，有效降低换热器管束堵塞影响换热效率的风险，注入后最大限度地保持了进料换热器的换热效果;为装置长周期运行奠定了基础。

(2)JAF-2 型阻垢剂能有效防止高压换热器的结垢，对加氢精制催化剂的活性没有任何影响，产品质量均能满足质量指标要求。