Shell内构件在加氢裂化反应器上的应用

2020-10-27朱振宇李长东张运虎辽阳石化分公司

石油石化节能 2020年10期

朱振宇李长东张运虎（辽阳石化分公司）

辽阳石化分公司炼油厂加氢裂化装置是第二套国产化装置，原设计为100×104t/a、串联式中间馏分油循环流程，装置经过多次改造，目前改为130×104t/a串联式一次通过流程。装置原料油主要是俄罗斯原油直馏蜡油，可以掺炼部分焦化蜡油抽余油和催化柴油[1-5]，主要生产轻、重石脑油、航煤、柴油、尾油等产品。2005年6月，在其精制反应器R-1101A 顶部安装了Shell 过滤器及高效分配盘。目前，装置已经使用Shell 内构件4 个运行周期，共计15年。通过对这4个周期反应器运行情况的比较，得出在高压加氢裂化装置上应用Shell 内构件可获得较大的经济效益。

1 Shell内构件介绍

1.1 内置过滤器的原理和特点

在加氢裂化反应器入口顶部安装内置过滤器，通过捕集污染物和沉积物，可有效增强过滤能力，对精制反应器上床层压差的上升起到缓解作用；同时，在入口顶部最小化顶层级配的高度增设过滤盘，提高了反应器空间利用率，有效增加了催化剂的装填容量[6]，使催化剂更好发挥作用，减少停车频次。过滤盘设计安装在盘板上，这样可以打开通道进入容器。使用锁扣结构连接各个过滤盘板。在过滤器塔盘上安装约600 mm 高同心双环形、楔形金属丝网篮筐30 个，以每个篮筐环形容器内装填的载体或催化剂能过滤掉液体中的微粒为原则，在篮筐环形容器内装填加氢精制催化剂主剂DN-3551，催化剂为55.26 kg/个。过滤篮筐可以拆除，并配有凸起的盖子以允许气体通过。液体滞留在过滤盘内，使进入反应器的颗粒沉淀下来。过滤盘就这样将原料中的颗粒清除掉而不产生附加压降[7]。其储存污垢颗粒的能力相当于1～2 m 深的顶部床层保护剂。该过滤盘在设计上尽量利用反应器封头来收集原料油中污垢颗粒。由于反应器封头内不能装填催化剂，所以，壳牌过滤盘在尽量减少催化剂污损的同时，又最大地利用了反应器可装填催化剂的数量。过滤器、过滤器塔盘如图1、图2所示。

图1 过滤器

图2 过滤器塔盘

1.2 高效分配盘的原理和特点

1）原理。物流和原料以喷射方式代替滴流，能够使液体雾化，使气液物流重新均匀分布，将催化剂表面完全润湿，实现催化剂接近100%的利用率，并节省催化剂床层上部的分配填料和惰性材料[8]。通过改善热分布、降低平均床层温度、降低反应器入口温度，可有效降低床层的径向温差，防止热点的形成[9]，延长运行周期，提高运行效益，同时使催化剂的装填容量最大化。高效分配盘如图3所示。

图3 高效分配盘

2）特点。使用键鞘连接（图4），不用螺栓螺母，无需动火焊接，简便安装和维护，缩短检修和安装时间。

图4 高效分配盘使用键鞘连接

2 Shell内构件应用

2.1 内置过滤器

加氢裂化原料对催化剂结焦有很大影响，进而增加反应器压降。加氢裂化装置加工原料的基本性质见表1。

表1 加氢裂化装置加工原料的基本性质

从表1 可以看出，俄罗斯直馏蜡油颜色较浅，硫含量较高，残炭含量相对较低。由此说明，俄罗斯直馏蜡油含有的重杂质量较少，凝点较低，蜡含量较低，其原料质量相对较好，对精制反应器第一床层的物质结焦起到缓解作用[10]。2016 年9 月—2019 年5 月的加氢精制反应器上床层压差趋势见图5。

图5 2016年9月—2019年5月的加氢精制反应器上床层压差趋势

由图5 可知，精制反应器上床层压差变化很小，说明内置过滤器起了很大作用。通过主催化剂DN-3551 的过滤，使原料中的微粒沉积在过滤盘上，而不产生附加压降，在过滤盘上沉积了15 cm厚的固体细小颗粒；同时，进入到反应器R-1101A上床层的微粒沉积减少。内置过滤器与原料油自动反冲洗过滤器配合使用，对减缓精制反应器R-1101A上床层压差效果特别明显。