连续重整再生系统长周期运行的探讨

连续重整再生系统长周期运行的探讨

于喜超

中国石油化工股份有限公司天津分公司天津市300270

摘要：连续催化重整是生产高辛烷值汽油、高纯度氢和BTX的上游重要装置，主要有石脑油加氢分馏、重整反应、催化剂再生、芳烃分馏等部分组成。催化剂再生部分采用美国环球油品公司(UOP)CycleMax催化剂再生工艺，积碳后的催化剂在气力输送下通过“L”阀组以连续的方式送到分离料斗，催化剂在重力的作用依次通过再生器、氮封罐、闭锁料斗。待生催化剂在再生器内完成烧焦、氯化氧化，在还原段还原后，得到再生后的催化剂，高温含氯再生放空气经处理后排入大气。闭锁料斗是实现连续催化重整催化剂连续循环和再生的关键，通过催化剂再生控制系统(CRCS)来完成催化剂的提升，并控制催化剂的提升循环速率。

关键词：连续重整；再生系统；再气放空气；闭锁料斗；再生器；

实现催化剂连续再生是连续重整装置长周期运行的关键技术。根据实际生产运行中的经验，总结（UOP）CycleMax催化剂再生工艺在工业应用中遇到的问题，描述了再生系统由于闭锁料斗压力波动导致闭锁料斗与氮封罐、闭锁料斗与再生器的差压波动，导致再生系统频繁触发热停车，影响重整系统的再生催化剂品质和长周期运行。

一、再生器的优化管理

1.再生氧分仪故障。再生器内设有四个区，分别是烧焦、氯化、干燥和冷却区，待生催化剂在再生器烧焦区内进行烧碳，放出大量的热量，一般再生器床层的峰值温度至少在500℃以上。烧焦区的温度是由再生烧焦区的氧含量控制，催化剂的碳含量也影响再生器床层温度。氧分析仪在使用一段的时间后，内部的电路版老化，氧含量测量值偏差、波动大，不能如实测量再生器烧焦区的氧含量，再生器氧分仪更换电路版后要对其复位，否则致使氧分析仪的测量值是实际值的数倍，使再生器床层温度超高，烧坏再生器内构件。为了确保再生系统长周期运行，要严格控制再生器催化剂烧焦温度，不能单以氧分析仪的显示值为唯一指标，要以再生器烧焦区的床层温度变化为主要指标，当发现温度变化异常超高时，立刻热停车，对再生器降温处理。

2.催化剂烧结。在装置停工检修后，重整反应器卸出的催化剂没有达到更换条件时，可再次利用，但重整反应器内会积有死区催化剂，这部分催化剂没有随着待生催化剂进行再生，而且常期堆积在反应器底部。死区催化剂最明显的表象特征是比普通的含碳催化剂表面更亮黑，这种黑得发光的催化剂称为“高亮球”。卸出催化剂中的“高亮球”分析碳含量为一般为14%～18%，稍高的碳含量平均约为23.8%，最高平均碳含量为40%左右。含碳量≥7%的催化剂如不经分离，直接装入反再系统，遇到高氧时会放出剧烈热量，高碳催化剂燃烧温度可能达到1200℃以上，会使催化剂在高温下烧结失活，使再生器的约翰逊网和导流叶片等内构件直接熔化烧穿，导致再生系统设备损坏、停车处理，影响长周期运行。催化剂密度分离技术是根据催化剂密度差异来进行分级的一种技术，海南炼化对卸出催化剂总量的40.05%采用了催化剂密度分离技术进行分级，效果良好，约占卸出催化剂总量7%的催化剂被确定为高碳催化剂，碳质量分数为30.68%～43.68%，平均39.09%。回收低碳催化剂的碳质量分数为0.80%～4.49%，平均2.45%。也有部分炼厂根据实验操作经验，预估重整死区催化剂量，在卸催化剂时密切注意催化剂的形态，当首次出现“高亮球”时，随后的催化剂作为高碳催化剂，不再回装反再系统。

二、再生系统运行过程中出现的问题及对策

1.空气电加热器。（1）问题描述。装置开工初期，再生系统空气电加热器F-304出口温度TI3044偏低，始终达不到UOP所要求的565℃，最高只能达到490℃。（2）问题分析及解决措施。经过对装置实际运行情况的分析，主要从进入空气电加热的空气流量、催化剂的生焦量和电加热器三个方面进行排查。空气至冷却区流量FIC3037最低降至100N3/h，最高提至230N3/h，但空气电加热出口温度没有变化，可见空气流量不是主要影响因素。装置满负荷标定，各反入温度530℃，待生剂碳含量由平时3%（m/m）左右提高至最高5.14%（m/m），但空气电加热器出口温度仍没有变化，由此排除待生剂碳含量偏低的因素。车间于是联系韩国瓦特隆厂家到现场进行拆检，未发现问题。但拆检后空气电加热器出口温度进一步下降，甚至TI3044低于460℃，导致再生系统无法注氯，经排查为拆检期间保温破损影响。至此车间判断，保温的不完善是影响空气电加热器出口温度低的主要原因，在恢复原有保温的同时，车间要求施工单位将保温厚度增加一倍，此后空气电加热器出口温度逐步升高至UOP要求值。

2.氢铂比。（1）问题描述。2015年8月，UOP所做催化剂样品分析中的H2/Pt由5月的0.91降至0.70，催化剂样品中灰色颗粒占比增加（2）问题分析及解决措施。针对此问题，车间立即与UOP进行了沟通，UOP要求对以下内容进行确认：①确认注氯量是否合适；②确认注氯夹套蒸汽量是否合适；③确认来自空气干燥器的空气水含量达到要求（<0.5ppm）；④确认来自再生风机出口再加热气流量符合要求。检查后发现以上内容不存在问题。经进一步与UOP公司讨论分析后，初步判断为注氯分配不均导致氯化更新效果不佳，为此制定了将再生注氯口由原设计改至空气电加热器出口方案，以求达到解决问题的目的，并于2016年5月实施。新注氯线投用后，H2/Pt在6月出现0.36的历史最低值后逐步回升，2017年1月已达到0.9，催化剂基本恢复正常。

3.闭锁料斗。（1）问题描述。自2017年3月份以来，闭锁料斗分离区压力波动趋于频繁，每个循环的“加压”步骤，都会造成闭锁料斗分离区的压力波动，进一步影响氮封罐和闭锁料斗压差PDI3059AB低低报，并多次触发热停。（2）问题分析及解决措施。针对此问题车间对闭锁料斗装卸料情况、上下平衡阀动作情况以及每个阶段的压差变化进行了跟踪分析，初步判断可能是粉尘堵约翰逊网或后路管线，使压力无法平衡造成。并采取了以下措施：①在闭锁料斗顶部放空约翰逊网处增加临时侧线，问题未得到解决。并且在3月29日问题开始恶化，每次进入到“加压”步骤都会因压差低低报触发热停。再生系统无法正常运行。②对闭锁料斗上下平衡阀、顶部去A-201排放线处约翰逊网及再生剂提升线L阀组滤网进行拆检，拆检后发现约翰逊网处催化剂细粉较多。但清理投用后问题仍没有得到解决。③对闭锁料斗顶部去A-201排放线进行反顶。稍开闭锁料斗分离区放空线，发现闭锁料斗步入“加压”步骤时，氮封罐和闭锁料斗压差波动时间减少，并能进入下一步骤，判断该段管线堵塞。内外操配合，缓慢调整放空线开度，几个循环过后，关闭放空阀，闭锁料斗分离区压力波动消除。④2017年4月UOP工艺仪表顾问对装置运行情况进行了检查。认为闭锁料斗分离区问题的主要原因是粉尘影响。在对上下平衡阀的开启时间进行检查时，发现上平衡阀在16.7s内打开，而下平衡阀在16.9s内打开。下平衡阀的开启时间稍短，上平衡阀的开启时间非常短。UOP专家将上平衡阀开启时间调整至25.5s，下平衡阀开启时间调整至21s。避免快速泄压使催化剂流化，产生催化剂粉末。下载新曲线后，氮封罐/闭锁料斗压差PDIC3026和氮封罐/再生器压差PDIC3025更加稳定。于是将两个压差的设定值由3.5kPa降至2.75kPa和2.5kPa。降低该压差控制值，可降低催化剂通过氮封罐开孔立管进入闭锁料斗分离区的速度，减少刮擦，减少粉尘。

总之，催化剂烧焦时，密切注意再生器烧焦区的氧含量和温度，发现异常时，再生立即热停车。在卸催化剂时严格按卸剂步骤来操作，可按经验预估死区催化剂量，并在卸催化剂时对“高亮球”进行分离，也可将卸出的催化剂使用催化剂密度分离技术进行分离后再回装。

参考文献：

[1]闫萍．连续重整催化剂密度分级技术的应用．2017.

[2]刘爱红．浅谈连续重整再生系统长周期运行的探讨.2017.