文 章，李國沖

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

重整氫脫氯罐運(yùn)行問題的分析及對策

文 章，李國沖

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

針對南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯劑使用壽命低于計(jì)劃使用壽命的問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)重整氫中水含量高對脫氯劑壽命的影響較大，并通過采用脫氯劑與分子篩吸附劑級配使用的方法，使得脫氯劑在保證重整氫產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，延長使用壽命至高于計(jì)劃使用壽命。

重整氫；脫氯劑；水含量；使 用壽命；分子篩；級配使用

催化重整重要的操作參數(shù)之 一是催化劑的水氯平衡控制。為了充分發(fā)揮催化劑的性能，要求催化劑在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中保持催化劑上氯含量為1.0%±0.1%。但由于循環(huán)氣中含有一定量的水，使催化劑上的氯不斷流失。同時(shí)水又起著使催化劑上的氯均勻分布的作用，為此雙功能重整催化劑必須通過注水、注氯來實(shí)現(xiàn)水氯平衡的控制。而流失的氯部分會(huì)進(jìn)入重整氫氣中，如果不脫除，會(huì)給下游用氫裝置帶來設(shè)備腐蝕問題。因此，在氫氣出裝置前，設(shè)置1組氫氣脫氯罐（圖1所示），用脫氯劑將氯從氫氣中脫除是十分必要的。

圖1 重整氫脫氯罐流程示意圖

本文探討的是南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯罐的運(yùn)行問題。該裝置共有2臺(tái)重整氫脫氯罐D(zhuǎn)105 A、B，其操作條件見表1。根據(jù)操作條件，2臺(tái)脫氯罐自開工以來一直采用某公司生產(chǎn)的低溫脫氯劑，共計(jì)裝填量約80t，計(jì)劃每臺(tái)罐脫氯劑的使用壽命在6個(gè)月。

表1 重整氫脫氯罐操作條件

1 運(yùn)行問題分析

1.1 現(xiàn)象簡介

重整氫脫氯反應(yīng)器D105A罐在投用后4個(gè)多月出現(xiàn)床層壓降上升現(xiàn)象，在出口氫氣氯含量合格的情況下被迫切換至B罐，以保證重整裝置生產(chǎn)的正常運(yùn)行。在2011年4月更換了A罐的脫氯劑。2011年5月重整脫氯反應(yīng)器D105B的床層壓降也開始出現(xiàn)上升的趨勢，為保證氫氣正常外送，又將B罐切換至A罐，B罐也只使用了約5個(gè)月時(shí)間。并且在更換脫氯劑的過程中，發(fā)現(xiàn)脫氯罐上部的脫氯劑板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.2 原因分析

裝置技術(shù)人員與脫氯劑公司所派技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行溝通，分析了重整氫中水的來源。重整氫中水主要來源于3處，第1處為重整原料中所帶水分，第2處為進(jìn)入到再接觸部分的還原尾氣所帶水分，第3處為催化劑再生燒焦后煙氣通過氯吸附區(qū)被 截留的水分。經(jīng)過對比分析，雙方技術(shù)人員初步認(rèn)為是重整原料中水含量超標(biāo)造成的。220萬t·a1連續(xù)重整裝置開工以來存在重整原料中水含量超標(biāo)的情況。按設(shè)計(jì)要求，進(jìn)入該裝置的重整原料水含量正常為5×10-6，而根據(jù)現(xiàn)場的情況分析，入口水含量大約在20×10-6～50×10-6，實(shí)際操作條件與設(shè)計(jì)要求相差甚遠(yuǎn)。這就使得重整反應(yīng)生成的氫氣攜帶了較多的水，而經(jīng)過再接觸后溫度降至了4℃，甚至?xí)a(chǎn)生凝結(jié)水帶入脫氯罐中，造成脫氯罐頂部吸附氯后的劑相互粘結(jié)，形成一整塊，最終導(dǎo)致床層壓降上升。

該連續(xù)重整裝置原料來源于上游輕烴回收裝置的直供料，受其石腦油分離塔脫水效果不佳的影響，重整進(jìn)料水含量一直高于設(shè)計(jì)值5×10-6，最高時(shí)可達(dá)68×10-6，這部分水被帶入反應(yīng)系統(tǒng)，是導(dǎo)致重整氫水含量高的重要原因之一。

該裝置所使用的低溫脫氯劑是某公司研發(fā)并生產(chǎn)的改進(jìn)型脫氯劑，用于重整氫脫氯，是目前國內(nèi)較好的脫氯劑。該劑低溫反應(yīng)性能好，在高空速（3000h-1）下，依然可以保持較高的氯容和凈化度。

主要脫氯反應(yīng)機(jī)理:CaO+2HCl=CaCl2+H2O

在操作條件下，CaO與HCl發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物CaCl2非常穩(wěn)定，HCl的脫除率可達(dá)到99%以上。

當(dāng)物料中含有少量水時(shí)，對新劑的活性組分CaO不會(huì)產(chǎn)生影響，但當(dāng)脫氯劑使用一段時(shí)間后，生成的CaCl2是強(qiáng)干燥劑，吸附水后自身板結(jié)。而脫氯劑吸附氯的過程是一個(gè)緩慢地向后遷移過程，先到的先吸附，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，入口處的脫氯劑基本飽和，此時(shí)如果物料帶水，尤其是明水進(jìn)入，就會(huì)導(dǎo)致該劑強(qiáng)度下降，先粉化，而后板結(jié)，封住了原料氣通道，使得床層壓降升高。

2 對策及實(shí)施效果

2.1 總體思路

1） 對原料的要求希望靠近設(shè)計(jì)操作指標(biāo)，防止對重整正常操作過程帶來影響。原料中水含量過高不僅會(huì)造成吸附氯后的脫氯劑板結(jié)，同時(shí)為了控制水氯平衡，必須補(bǔ)入過多的氯來維持重整催化劑的活性，重整的各產(chǎn)物中的氯含量勢必增大，進(jìn)而縮短了重整氫脫氯劑的使用壽命。

2）根據(jù)脫氯罐出現(xiàn)床層壓降增大的情況，在總裝填量不變的條件下，相應(yīng)減少脫氯劑的裝填量，并保證脫氯后的氫氣指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，選取合適的分子篩吸附劑進(jìn)行級配。所選分子篩吸附劑必須滿足堆積密度與脫氯劑相似、氣相通量與脫氯劑相近、具有較高的強(qiáng)度、吸水后不板結(jié)不粉化的條件。

3）調(diào)整分子篩的級配使用量，找到一個(gè)合適的臨界使用量，使脫氯劑使用壽命最大化。分子篩裝填量過多就會(huì)減少脫氯劑的裝填，使脫氯劑過早穿透失效而降低使用時(shí)間；分子篩裝填過少，又不能有效攔截進(jìn)料氣中的水，使脫氯劑板結(jié)失效。所以選擇合適分子篩的裝填量十分關(guān)鍵，找到一個(gè)合適的臨界使用量，可使脫氯劑使用壽命最大化。

2.2 方案實(shí)施

1) 首先以重整氫脫氯罐D(zhuǎn)105B為試驗(yàn)對象，D105B罐于2011年5月24日差壓高達(dá)135kPa切出系統(tǒng)，采用上部撇頭作業(yè)方案，部分換劑的方法進(jìn)行處理。由專業(yè)的卸劑人員采用抽真空的方式從頂部人孔中先將150mm高的瓷球取出，然后再根據(jù)結(jié)塊情況抽出500～1000mm高的脫氯劑。取出廢劑后耙平下部脫氯劑（這部分脫氯劑仍然具有脫氯能力），在此空間裝入等體積的分子篩或氧化鋁干燥劑及少量脫氯劑，頂部按設(shè)計(jì)要求重新覆蓋瓷球，以使原料氣有較好的分布并防止床層頂部的劑種顆粒移動(dòng)。

2) D105A換劑時(shí)，采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝填模式，記錄壓降變化和使用時(shí)間，與原裝劑方案（全部采用脫氯劑裝填）做對比實(shí)驗(yàn)。

3) D105B罐再次換劑時(shí)，增加分子篩使用量，采用35t脫氯劑+5t 3A分子篩裝填模式，記錄壓降變化和使用時(shí)間，與37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝置模式進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)效果

1）采用全脫氯劑裝填模式（初始裝填模式），氫氣脫氯罐A、B罐的差壓變化曲線見圖2、3。

因?yàn)?010年9月至12月，該公司MES系統(tǒng)在調(diào)試中，脫氯罐壓差數(shù)據(jù)只能通過人工采集，因此趨勢圖有所不一樣。

圖2 D105A罐差壓變化曲線圖

圖3 D105B罐差壓變化曲線圖

2）采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩撇頭裝填模式，氫氣脫氯罐B罐的差壓變化曲線見圖4。

圖4 D105B罐差壓變化曲線圖

3）采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝填模式，氫氣脫氯罐A罐的差壓變化曲線見圖5。

圖5 D105A罐差壓變化曲線圖

4）采用35t脫氯劑+5t 3A分子篩撇頭裝填模式，氫氣脫氯罐A罐的差壓變化曲線見圖6。

2012年9月27日投用的D105B罐脫氯劑使用了3個(gè)月就切除了，是因?yàn)闅錃馓峒冄b置原料氣分液罐差壓增大（約0.1MPa），考慮可能為重整氫氣攜帶粉塵所致，因此切換至D105A罐，切換后氫氣提純裝置原料氣分液罐差壓逐漸恢復(fù)至正常。而2013年1月4日投用的D105A罐脫氯劑在正常條件下運(yùn)行，使用了近7個(gè)月。前者不具備代表性，而后者才是其使用效果的真正體現(xiàn)。

圖6 D105A罐差壓變化曲線圖

2.4 實(shí)驗(yàn)效果說明

1）應(yīng)用分子篩撇頭處理后，脫氯劑在使用5個(gè)多月后還可以延長使用4.5個(gè)月。

2）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，對脫氯劑出口氫氣中的氯含量進(jìn)行監(jiān)測，均小于0.5×10-6，滿足下游裝置的用氫要求。

3）應(yīng)用了分子篩吸附劑后，脫氯罐的使用性能完全滿足從使用開始至使用壽命結(jié)束，床層壓降不大于0.05MPa，單罐脫氯劑使用壽命大于6個(gè)月。

3 結(jié)論

針對南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯劑使用壽命低于計(jì)劃使用壽命的運(yùn)行問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)重整進(jìn)料中水含量高，會(huì)導(dǎo)致重整氫脫氯劑板結(jié)，進(jìn)而使脫氯罐床層壓降增大，導(dǎo)致切罐換劑。裝置技術(shù)人員與脫氯劑供貨公司的技術(shù)人員經(jīng)過探討，決定采用3A分子篩吸附劑與脫氯劑級配使用的方式，在保證出口氫氣質(zhì)量不變的前提下有效延長了單罐脫氯劑的使用壽命，也相應(yīng)降低了換劑費(fèi)用，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 徐承恩.催化重整工藝與工程[M].北京:中國石化出版社，2006:512-514.

[2] 高國立，李立權(quán)，陳崇剛.加氫裝置中氯的危害及其防治對策[J].煉油技術(shù)與工程，2013，43(9):52-55.

Operation Problem Analysis in Reforming Hydrogen Dechlorination Tank and Countermeasures

WEN Zhang, LI Guo-chong
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535008, China)

TE 624.2+2

B

1671-9905(2015)05-0064-03

2015-03-02