曹華民

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽 471012)

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司70萬t/a連續(xù)重整裝置采用了法國IFP專利技術(shù)，三個反應器配置，以生產(chǎn)高辛烷值汽油組分為目的。2005年該裝置由中石化總部組織中國石化集團洛陽石油化工工程公司(LPEC)、北京石油化工科學研究院和洛陽分公司共同攻關(guān)，采用國產(chǎn)連續(xù)重整成套技術(shù)進行了擴能改造，完成了“洛陽70萬t/a連續(xù)重整成套技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)應用”項目攻關(guān)。改造主要內(nèi)容為重整反應系統(tǒng)增加了一臺重整反應器作為第三反應器使用，由“三爐三反流程”改為“四爐四反流程”;催化劑再生系統(tǒng)采用“LPEC催化劑連續(xù)再生技術(shù)”進行重新設計建設，把再生能力提高至500～600 kg/h等，改造后實現(xiàn)了裝置一次開車成功。裝置運行后，規(guī)模由50萬t/a恢復至原設計規(guī)模70萬t/a，芳烴含量由70%左右提高到77%以上，汽油辛烷值RONC提高到102，表明裝置處理量和重整生成油芳烴含量均達到了攻關(guān)目標，滿足了生產(chǎn)平衡和氫氣平衡的需要。在實際操作中，隨著裝置原料變動較大，且利舊設備運行時間較長，在改造后五年多的運行過程中，逐漸暴露出一些問題，影響到裝置的節(jié)能增效及長周期安全平穩(wěn)運行。為保證連續(xù)重整裝置長周期平穩(wěn)運行，挖潛增效，2011年9-10月洛陽分公司對重整裝置進行了節(jié)能改造。改造后裝置運行能耗降至2 358.54 MJ/t，比改造前1～8月能耗平均值降低了967.62 MJ/t(對重整進料)，創(chuàng)歷史新低;同時滿足了裝置提溫、提量的需求，裝置關(guān)鍵設備運行平穩(wěn)，裝置操作靈活性和彈性明顯增加，具有良好的經(jīng)濟效益。

1 裝置運行中出現(xiàn)的問題

裝置經(jīng)技術(shù)改造運行五年多后出現(xiàn)了一些問題，不能充分發(fā)揮先進技術(shù)的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在:①重整循環(huán)氫壓縮機K201運行不穩(wěn)定，處理量提高后，機組多次出現(xiàn)喘振，影響安全生產(chǎn)且能耗高。②重整進料換熱器E201存在著換熱效率低、老化結(jié)垢不節(jié)能的缺點，影響到了第一反應加熱爐H201A的正常運行。③原料變化較大，一反溫降增加較多，而導致第二重整加熱爐H201B熱負荷不能滿足反應需要，影響到裝置的節(jié)能增效及長周期安全平穩(wěn)運行。下面對其原因進行分析并提出改造思路。

1.1 壓縮機K201喘振

循環(huán)氫壓縮機K201在裝置國產(chǎn)化成套技術(shù)改造時核算能力基本夠用，因此未做改動;而開工后，隨著處理量的提高，系統(tǒng)壓降明顯逐漸升高，導致K201多次出現(xiàn)喘振。典型裝置與我廠重整循環(huán)氫系統(tǒng)壓降(MPa)分布見表1。

表1 典型裝置與我廠重整循環(huán)氫系統(tǒng)壓降對比 MPa

從表1中可以看到，改造后，重整氫氣閉路循環(huán)系統(tǒng)總壓降達到了0.41 MPa，總壓降較改造前增加了0.1 MPa。除了改造增加第二反應加熱爐和第三反應器導致閉路循環(huán)回路壓降增加0.04 MPa之外，反應系統(tǒng)空冷和重整反應立式進料換熱器測得壓降比正常值明顯高0.04 MPa，認為是反應系統(tǒng)空冷A201、重整反應立式進料換熱器 E201和水冷器E202可能存在有催化劑粉塵和異物垢層，減少了流通面積，增加了流動阻力。隨著處理量的增加和系統(tǒng)總壓降的升高，壓縮機的操作工況逐漸移動到喘振區(qū)附近，導致壓縮機發(fā)生喘振。因此，改造后系統(tǒng)壓降升高而壓縮機能力有限，導致壓縮機操作工況在喘振區(qū)域邊緣是主要原因。在不更換壓縮機的情況下，想辦法降低壓降是解決壓縮機喘振的關(guān)鍵［1］。該機還存在儀表及控制系統(tǒng)老化嚴重問題，因該機故障造成的緊急停機已經(jīng)多次引起產(chǎn)生的循環(huán)氫流量和反應溫度的大幅度變化，多次沖擊重整反應器內(nèi)構(gòu)件，造成反應器中心筒出現(xiàn)漏點，導致催化劑跑損;且機組效率低，背壓0.3 MPa蒸汽利用難度大。因此，針對壓縮機機組改造應以更換適合現(xiàn)操作工況的新機組為佳。

1.2 重整進料換熱器換熱效率低，壓降大

重整進料換熱器E201是連續(xù)重整裝置中的關(guān)鍵的節(jié)能設備，其熱負荷約占全部加熱進料總負荷的80%，第一重整加熱爐熱負荷只占20%左右，良好的換熱效果既能有效的減少第一重整加熱爐的熱負荷，減少燃料消耗，又會降低重整產(chǎn)物空冷器的冷卻負荷以減少用電消耗。目前進料換熱器為利舊的兩臺并聯(lián)立式換熱器，壽命已達12 a以上，存在許多問題。一方面，換熱器的熱端溫差為60.4℃，與采用新型高效換熱器(采用焊接板殼式換熱器，換熱器的熱端溫差可達到34℃)相比，換熱深度較低，熱回收不充分;另一方面，由于管程堵塞，結(jié)垢老化，換熱器壓降過大(已達到0.10 MPa，而采用焊接板殼式換熱器，壓降為0.08 MPa)，造成臨氫系統(tǒng)壓降增加，從而導致重整循環(huán)氫壓縮機所需壓比增加，要降低系統(tǒng)壓降就需要減少循環(huán)氫流量，這又使得重整循環(huán)氫壓縮機在喘振區(qū)工作。板殼式換熱器既具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、污塞傾向小、質(zhì)量輕的優(yōu)點，同時又繼承了管殼式換熱器承高壓及耐高溫、密封性能好、安全可靠等優(yōu)點，與管殼式換熱器相比具有更加優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特點。目前國產(chǎn)的板殼式換熱器在連續(xù)重整裝置具有良好的應用業(yè)績，因此本次改造應將原換熱器整體更換為國產(chǎn)板殼式換熱器。

1.3 第二重整反應爐熱負荷不足

在滿負荷標定對第二重整反應爐H201B進行量化考察中發(fā)現(xiàn)，重整第二反應器溫度只提高到了505℃時，現(xiàn)場加熱爐燃燒器前壓力達到了0.12 MPa，瓦斯組分輕時，壓力會接近0.15 MPa的設計高限，加熱爐排煙溫度達到了197℃。第二重整反應器溫度不能達到528℃的設計溫度，排煙溫度也高于設計值32℃。H201B熱負荷不足的原因分析主要是:①采用國產(chǎn)新技術(shù)后，催化劑活性和選擇性明顯提高，第一重整反應器溫降達到120℃，對第二重整加熱爐有了更大的熱量需求;②原料芳烴潛含量較原設計值有明顯提高:2005年改造時重整進料環(huán)烷烴含量27.03%，現(xiàn)在操作實際進料環(huán)烷烴含量37.36%，③設計的加熱爐爐膛空間過于緊湊，火嘴離爐管距離較近，當超加熱爐負荷運行時爐管表面熱強度很高，容易出現(xiàn)局部過熱等。

以上原因?qū)е碌诙卣訜釥t不能滿足需要。在改造后提溫過程中，2006年曾兩次出現(xiàn)爐管異常，不得不停工進行故障處理。針對以上問題，考慮對H201B進行整體擴能更換，改造后使第二重整反應器溫度可以由505℃提高至528℃，同時降低排煙溫度到設計的165℃，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。重整裝置可以實現(xiàn)真正意義上的滿負荷高苛刻度生產(chǎn)，且有更大的操作彈性。

2 改造內(nèi)容及實施情況

2.1 更新循環(huán)氫壓縮機組

壓縮機將原BCL605-1整體更換為BCL527型多級離心機，具體為7級，出口壓力由0.8 MPa升至0.88 MPa;汽輪機采用NG25/20型背壓式汽輪機，背壓蒸汽后路由0.3 MPa改為1.0 MPa蒸汽。

2.2 重整進料換熱器E201

進料換熱器由兩臺并聯(lián)的純逆流立管式換熱器更換為一臺國產(chǎn)專利板殼式換熱器，改造相應管線，增設重整進料過濾器保護換熱器。

2.3 改造第二重整加熱爐(H201B)

第二重整加熱爐整體換大，新爐采用68根倒U形爐管，出入口集合管位于輻射室底部;輻射室底部設3排燃燒器，兩側(cè)16臺為附墻式，中間8臺為低NOx燃燒器。

2.4 實施情況

在2011年9-10月大檢修期間，對上面三項內(nèi)容進行了實施。10月22裝置一次開工正常，運行平穩(wěn)。

3 改造后運行效果

裝置開工以來，循環(huán)氫壓縮機、板式換熱器、第二重整加熱爐運行情況良好，滿足了重整裝置大負荷穩(wěn)定運行的需求，經(jīng)不斷的生產(chǎn)優(yōu)化，取得了較好的節(jié)能效果。11月下旬，裝置加工量成功地提到了91 t/h，產(chǎn)氫量達41 000 Nm3/h以上，改造后裝置能耗降至2 358.54 MJ/t，比改造前1-8月平均值降低了967.62 MJ/t(對重整進料)，創(chuàng)下了洛陽分公司重整裝置開工史上的最好記錄，同時滿足了裝置提溫提量的需求，關(guān)鍵設備運行平穩(wěn)，操作彈性大幅提高。中壓蒸汽消耗量由檢修前的每小時30.1 t下降到了20.7 t，使裝置外送3.5 MPa蒸汽量大幅增加，由檢修前0.8 t/h上升至13.9 t/h。新汽輪機背壓由0.3MPa蒸汽改為1.0MPa，背壓蒸汽后路直接并入1.0 MPa蒸汽管網(wǎng)，在滿足裝置自身用汽需求的同時，每小時還向管網(wǎng)輸出約16.3 t的1.0 MPa蒸汽，提高了蒸汽的利用率。進料換熱器高端溫差由檢修前的60.4℃降到了15.4℃，使第一重整加熱爐入口溫度由427℃提高到了465℃，瓦斯消耗量由2 305 Nm3/h降到了1 451 Nm3/h，每噸原料對裝置能耗貢獻了269.22 MJ。第二重整加熱爐的熱效率由檢修前的87.55%提高到了91.82%，排煙溫度較檢修前下降了70℃。為滿足生產(chǎn)需要，加熱爐出口溫度升高37℃，使加熱爐的熱負荷有所增加，但其爐膛溫度較檢修前下降了58℃，說明新加熱爐的燃料安全性和操作彈性較檢修前均有提高。

4 結(jié)論

①通過對重整裝置國產(chǎn)化成套技術(shù)應用后裝置存在的問題的分析，結(jié)合裝置的擴能改造，提出了技術(shù)改造的主要措施。②將新技術(shù)、新設備應用到裝置的節(jié)能改造后使裝置的能耗降低了967.62 MJ/t，同時裝置運行平穩(wěn)，操作靈活性和彈性大大增加，具有良好的效益。

［1］邢衛(wèi)東，李 彬，湯杰國，等.重整裝置改造后存在的問題及整改優(yōu)化措施［J］.煉油技術(shù)與工程，2010，40(5):46-49.