重整装置进料/产物换热器微漏的分析与判断

孙黄鹤，杨宏涛，蔡亚飞

(中国石油广西石化公司，广西 钦州 535000)

重整进料/产物换热器是连续重整装置的核心节能设备，若该换热器发生内漏，部分没有经过催化重整反应转化的重整原料会串入反应生成油中，直接影响产品质量，导致装置的能耗和物料消耗增加。因此快速准确地判断重整进料/产物换热器是否发生内漏，及时采取针对性措施，以避免换热器的内漏进一步扩大，对装置的平稳经济运行具有重要作用[1]。当装置的进料/产物换热器内漏严重时，重整生成油中的芳烃含量、辛烷值、芳烃产率和装置纯氢收率均明显下降。传统的判断方法，是对比重整原料和反应产物中环烷烃的含量，或利用流程模拟软件[2]等，方法较复杂，且换热器内漏较小时难以准确判断。本文介绍了一种判断重整进料/产物换热器是否存在微漏的方法。

1 重整进料/产物换热器微漏时的现象

当装置的进料/产物换热器内漏严重时，重整生成油中的芳烃含量、辛烷值、芳烃产率、装置纯氢收率等均有明显下降。正常生产中，重整进料/产物换热器的内漏较小时，对纯氢产率和芳烃转化率的影响较小，但若重整进料/产物换热器的内漏进一步扩大，下游芳烃装置产品中的二甲苯质量存在异常，特别是生产异构级二甲苯的装置，二甲苯中非芳烃的上涨较为明显，甚至会出现超出产品质量指标的情况。

内漏时，二甲苯的产品质量所受的影响最明显。重整进料换热器发生内漏后，重整原料中的C9链烷烃未经反应直接进入产物中，由于绝大部分C9链烷烃的沸点与混合二甲苯较为接近，因此难以通过精馏方式进行分离。且重整反应产物经过脱戊烷油塔和脱庚烷塔分馏富集后，二甲苯产品中的非芳烃含量会增加。根据统计，重整进料/产物换热器无内漏时，在反应苛刻度足够的情况下，二甲苯中的非芳烃含量通常不大于0.3%，而当脱戊烷油中出现C9链烷烃后，二甲苯中的非芳烃增量是脱戊烷油中C9链烷烃的3～5倍。

2 重整进料/产物换热器无内漏时的现象

某炼油厂2.2 Mt·a-1连续重整装置采用美国UOP公司专利技术，其再生单元采用 UOP第三代催化剂再生工艺“CycleMax”。该装置于2010 年 9 月10 日一次开车成功，开工初期稳定运行，各项参数基本接近设计值。2013年和2016年进行过两次大检修，2016年大检修期间，对重整进料/产物换热器清洗并进行内漏实验，结果表明该装置重整进料/产物换热器无内漏。

2.1 重整原料和脱戊烷油组成分析情况

2013～2016年运行期间，连续重整装置的重整进料和脱戊烷油（重整反应产品经过脱戊烷塔底）的PONA组成分析（SH/T0714）中，链烷烃、环烷烃和芳烃的典型值见表1。可以看出，重整进料中的C9链烷烃含量为9.31%，当重整进料/产物换热器无内漏时，反应产物脱戊烷油中C9链烷烃典型值为零，C9链烷烃可以完全转化。

表1 重整进料和脱戊烷油的PONA组成分析 /w %

2.2 脱戊烷油中C9链烷烃含量情况

对该重整装置在2013～2016年运行期间每天的脱戊烷油中C9链烷烃的含量进行统计，结果见图1。从图1可以看出，出现过极少的脱戊烷油中有0.05%～0.45%的C9链烷烃的情况，核对装置的运行记录，发现这种情况主要发生在开工初期反应苛刻度低或者催化剂再生单元停工的时候，绝大部分情况下，操作正常时，原料中C9链烷烃均可以完全转化，在脱戊烷油中未检测出C9链烷烃。

图1 脱戊烷油中C9链烷烃含量散点图

3 重整进料/产物换热器微漏的分析与判断

依据反应正常时重整进料/产物换热器无内漏时，原料中的C9链烷烃可以完全转化这一特性，可以较为容易地判断重整进料/产物换热器是否发生内漏。下面以A、B、C等3个炼油厂的连续重整装置为例，分别对其重整进料/产物换热器是否存在微漏进行分析与判断。

A、B、C等3个炼油厂的连续重整装置的脱戊烷油中均出现了C9链烷烃，芳烃二甲苯均合格，3套装置的工艺参数见表2。虽然A炼油厂的连续重整装置中，脱戊烷油中含有C9链烷烃，但末反应器出口未检测出C9链烷烃[2]，因此可以判断，该重整装置的进料重整进料/产物换热器存在内漏。

表2 三套重整装置工艺参数对比

提高B炼油厂和C炼油厂连续重整装置的反应苛刻度后，工艺参数对比情况见表3。对B炼油厂和C炼油厂的连续重整装置进行提温，发现C炼油厂的脱戊烷油中，C9链烷烃随着反应温度的提高而减少，反应温度提至526℃以上时，脱戊烷油中的C9链烷烃未检出，由此可以判断，C炼油厂的重整进料/产物换热器无内漏情况。基于此，在满足下游产品质量的前提下，可以考虑适当降低反应苛刻度，以减少燃料消耗，实现节能。

B炼油厂的连续重整装置提高反应温度后，脱戊烷油和末反应器中的C9链烷烃略有下降，但二者之间的偏差不大，由此可以推断B炼油厂的重整进料/产物换热器不存在内漏，同时也可以断定该装置的催化剂活性相对不足。

表3 提高苛刻度后B和C炼油厂重整装置工艺参数对比

4 重整进料/产物换热器内漏率的表征

若重整进料/产物换热器发生内漏，需要对其内漏率进行跟踪监控。可适当提高反应苛刻度，以使C9链烷烃在反应器中完全转化（末反应器出口的化验分析结果为未检出），用以下公式表征重整进料换热器的内漏率：

5 结论

1）当重整进料/产物换热器发生微漏时，下游芳烃装置的二甲苯中的非芳含量会出现较为明显的变化。

2）当催化剂活性良好、反应苛刻度足够时，原料中的C9链烷烃可以完全转化，依据这一特性，可以较为容易地判断重整进料/产物换热器是否发生微漏。脱戊烷油中存在C9链烷烃，不一定是重整进料/产物换热器发生内漏，需进一步提高反应苛刻度，并结合末反应器出口是否存在C9链烷烃来综合判断。若末反应器出口未检测到C9链烷烃，而脱戊油中存在C9链烷烃，则可以判断换热器存在内漏。若提高反应苛刻度后，末反应器和脱戊油中始终存在C9链烷烃，则提示催化剂存在活性不足的问题。

3）通过计算脱戊烷油中未能转化的C9链烷烃在重整原料的C9链烷烃中所占的比例，可表征重整进料/产物换热器的内漏率，便于对重整进料/产物换热器的内漏情况进行监测，以便及时采取针对性措施，避免换热器的内漏进一步扩大。