哈萨克斯坦项目催化重整装置再生碱洗系统问题分析

赵金龙

摘 要：该文介绍了哈萨克斯坦项目100万吨/年重整装置，该装置采用法国IFP公司的第三代催化剂批量再生技术，针对其中碱洗系统可能存在的氯腐蚀、碱渣排放量大、碱洗系统压降大的问题进行了分析，提出了相应的整改及优化措施，进而实现催化剂再生系统长期稳定运行，保证哈萨克斯坦项目开工顺利，减少人员的不必要劳动，节约人工成本，提高装置经济效益。

关键词：催化重整装置 再生碱洗系统 水含量超标 堵塞 腐蚀

中图分类号：TE624 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（c）-0079-02

哈萨克斯坦项目100万t/a催化重整装置，采用法国石油研究院（IFP）的连续重整工艺第三代催化剂批量再生技术。[1]洛阳石化三联合车间曾经使用过法国IFP公司的一代催化剂批量再生技术，庆阳石化现使用的法国IFP公司的第三代催化剂批量再生技术，二者在使用过程中，出现过再生碱洗系统碱洗效果差、设备腐蚀严重、再生气体干燥后水含量高等问题。

为了保证开工的顺利进行，再生系统能尽快地安全平稳生产，下面对再生碱洗系统的工艺特点进行介绍，对可能存在的问题进行分析，并提出相应的预防措施。

1 哈国碱洗系统可能存在问题

碱洗系统温度低于240 ℃属于低温部位。为了恢复催化剂的酸性功能，再生剂需注氯、氯化，烧焦过程中使再生废气含有较多的酸性气组分（如HCl等）。气体在碱洗系统冷凝冷却过程中形成典型的HCl-H2O腐蚀体系，对水冷器等设备的腐蚀就在所难免，这是碱洗系统腐蚀的主要原因，对碳钢材质腐蚀表现为全面腐蚀和抗蚀，对316L奥氏体不锈钢腐蚀表现为氯化物应力腐蚀开裂。此外，设备也易在高速再生循环气气流的冲击下造成冲刷腐蚀。为除掉再生循环气中HCl等酸性气，注水、注碱是必需的。因此就可能发生如下问题。

1.1 干燥器出口再生烧焦气中的水含量超标

再生气中的水或水汽的主要来源：一是催化剂再生烧焦时产生的水；二是氧氯化时注入的水，三是再生气经由碱洗系统后夹带的水。

催化剂再生烧焦过程中，为避免催化剂失氯。要求再生气含水量应小于50 ppm。对此，再生系统设置了再生循环气体干燥单元，由两个干燥罐完成，定期切换，吸水失效的干燥剂经再生后重复使用。由于干燥设备脱水能力有限，当干燥器出现故障，或碱洗系统带水严重，就会使经过干燥脱水后的循环气含水失控，超过50 ppm的设计值。含水量高的气体造成再生器中的催化剂氯流失量加大，铂晶粒积聚速度加快，增加了再生氧氯化过程恢复催化剂活性的难度。

1.2 碱洗系统存在堵塞

重整装置原采用碱洗工艺对一代催化剂再生系统再生气中的Cl-1进行脱除。通过长期生产运转发现，碱洗系统中，如果脱氯效果差，则需要加大注碱液的量，以保证有足够的碱可以脱除Cl-1，但注碱液的量增大后，反应生成NaCl、Na2CO3等可溶性盐。由于碱液中补充的脱盐水量较小，因此排出的水量也少，这样经过一段时间的运行，碱洗罐中可溶盐浓度逐渐增大，达到饱和浓度，NaCl、Na2CO3等盐就在混合器及冷却器等的低温部位析出结晶盐。[2]会产生大量的碱渣，堵塞管道，浪费能源，对机泵的安全运行和环境保护工作也会造成很大的威胁。

1.3 再生回路存在着较为严重的腐蚀

催化重整催化剂是具有以铂为主的金属功能和氯为主的酸性功能的双功能催化剂。在重整反应和再生过程中，其酸性组份Cl-1会部分流失，需要在再生的氧氯化过程中进行充足的补充（以CCl4形式进入）。在补Cl-1过程中，有60%左右的Cl-1被催化剂吸收，其余则随再生气流失，使再生废气含有较多的酸性气组分（如HCl、H2S等）。气体在碱洗系统冷凝冷却过程中形成典型的低温H2S-HCl-H2O腐蚀，在低温有水的情况下，HCl、H2S和水就会形成湿H2S-HCl-H2O腐蚀环境。在此环境下，HCl与铁基体反应生成可溶的FeCl2，造成基体的均匀腐蚀，H2S与铁基体反应生成不溶的FeS产物膜，也造成基体的均匀腐蚀。同时，HCl还会与不溶的FeS产物膜反应生成可溶的FeCl2，如此可造成设备管道严重的均匀腐蚀。此外，由于氯离子半径小，腐蚀性强，形成应力腐蚀裂纹。[3]因此，对水冷器等设备的腐蚀就在所难免，这是碱洗系统腐蚀的主要原因，对碳钢材质腐蚀表现为全面腐蚀和抗蚀，对316L奥氏体不锈钢腐蚀表现为氯化物应力腐蚀开裂。此外，设备也易在高速再生循环气气流的冲击下造成冲刷腐蚀。

2 针对问题提出解决方案

2.1 解决干燥器出口再生烧焦气中的水含量超标问题

再生气中的水或水汽的主要来源：一是催化剂再生烧焦时产生的水；二是氧氯化时注入的水，三是再生气经由碱洗系统后夹带的水。

从中可以看出，选用碱洗系统后，水的来源是不可避免的，因此针对这个问题，人们所能选用的只有加强水的处理。

（1）选用合适的再生循环气干燥器。

（2）做好相关的操作学习及日常注意事项。

2.2 解决碱洗系统存在堵塞问题

（1）碱溶液的注入量要适当。

循环碱液的碱度由在线pH值检测计监测，信号传回操作室，由内操实时监控，如出现pH偏大问题，要及时联系外操现场调解注碱量。

（2）使注入的碱液与再生气均匀混合，达到较理想的中和效果。

针对这个问题，在混合器M201/202的内部碱溶液入口加上了导流弯头，使碱溶液进入混合器后与再生气流向一致，减少碱垢聚集，增强混合均匀的程度，可以有效消除混合器和水冷器可能存在的碱渣堵塞问题。

2.3 解决再生回路存在着较为严重的腐蚀问题

（1）通过改变材质，加强管线及设备的抗腐蚀性，能有效地改善氯腐蚀状况的发生。

设计上要求：首先，碱洗混合器到洗涤罐之间的管线材质为哈氏合金钢或KCS碳钢带环氧内部涂层。其次，再生碱洗系统中的洗涤罐是圆形填料罐，它的材质为带环氧内部涂层的碳钢。

（2）减少氯流失、降低注氯量，控制好水氯平衡。

催化剂正常烧焦再生过程中，要保证好干燥器的干燥效果，使再生循环气水含量维持在15～25 ppm为宜，一般要在50 ppm以下，同时还要及时化验分析再剂及待剂中的氯含量，根据氯含量高低调整适宜的注氯量，确保氯化效果，再生剂中氯含量要在1.1～1.3 wt﹪。减少氯流失、降低注氯量，控制好水氯平衡，使再生循环气中cl-1含量尽量少，以减缓碱洗系统酸性腐蚀。

3 结论

通过对哈萨克斯坦项目重整再生碱洗系统进行分析，总结如下。

（1）选用合适的干燥器，加强日常维护，控制好系统水氯平衡。

（2）针对重点易腐蚀部位，谨慎选材，加强抗腐蚀性。延长碱洗系统的使用寿命，达到长周期无问题运行的目的。

（3）优化混合器设计，减少碱垢聚集，增强混合的均匀程度。

参考文献

[1] 张方方.IPF连续重整新一代催化剂再生技术的改进[J].炼油设计，2002，32（6）：33-36.

[2] 脱科峰，李俊奎，李正有.催化重整装置再生碱洗单元堵塞原因分析及对策[J].石化技术与应用，2013，31（5）：431-433.

[3] 杨欢，康强利，赵敏，等.加工含酸、含硫原油常减压装置的腐蚀与对策[J].石油化工设备，2009，38（增刊）：76-79.