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連續重整裝置中氯元素的影響及解決方案
發(fā)布時(shí)間:
2023-12-26 09:41
某公司連續重整裝置于2008年建成投產(chǎn),規模為1.5Mt/a,2011年裝置升級擴能改造為1.8Mt/a,裝置由預處理、重整、催化劑再生和苯抽提4個(gè)部分及公用工程與余熱鍋爐等部分組成。該裝置以常減壓蒸餾裝置、柴油加氫裝置和加氫處理裝置提供的石腦油為原料,生產(chǎn)高辛烷值汽油組分、混合二甲苯和苯等芳烴產(chǎn)品,同時(shí)還副產(chǎn)氫氣、脫異戊烷油、C6抽余油、液化石油氣及燃料氣等產(chǎn)品。連續重整裝置中氯的來(lái)源主要有兩方面:一是原料中攜帶的氯,二是催化劑再生注入的氯。氯對連續重整裝置的運行影響重大,隨著(zhù)裝置的長(cháng)周期運行,由氯帶來(lái)的腐蝕和結鹽問(wèn)題日益增多,給裝置的安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。為了確保裝置的長(cháng)周期平穩運行,采取了相應的解決方案。
預加氫系統
1.氯對預加氫系統的影響
預加氫系統是催化重整裝置的重要組成部分,目的在于脫除原料中的有害雜質(zhì),滿(mǎn)足重整催化劑對其進(jìn)料的雜質(zhì)含量要求。
重整原料油中一般含有一定的氯化物,在原料預加氫精制過(guò)程中,氯化物經(jīng)過(guò)加氫后變?yōu)槁然瘹?,在系統內形成腐蝕環(huán)境,對設備造成腐蝕,腐蝕一般發(fā)生在各分餾塔及塔頂冷凝、冷卻系統。因HCl,NH3,H2S和H2O等物質(zhì)同時(shí)存在,容易在低溫部位析出銨鹽結晶,堵塞管道和設備。重整原料中的氯含量分析結果見(jiàn)表1。
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預加氫系統采用某研究院研制的FH-40B催化劑,使石腦油與氫氣在一定條件下發(fā)生加氫精制反應,脫除石腦油中的硫、氮和氯等雜質(zhì)。在預加氫反應過(guò)程中,石腦油中的氯和氮分別轉化為HCl和NH3,在低溫條件下結合生成氯化銨鹽,容易堵塞管道和設備,加重預加氫系統的腐蝕。
2. 解決方案
為了有效地解決銨鹽堵塞管道和設備的問(wèn)題,預加氫系統采用連續注水的方法進(jìn)行水洗,注水點(diǎn)在預加氫進(jìn)料換熱器E101A-F后和預加氫反應產(chǎn)物空冷器A101A-D前,具體流程見(jiàn)圖1。
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對預加氫系統進(jìn)行連續水洗,其防腐蝕效果要明顯優(yōu)于間斷的水沖洗,但在連續水洗過(guò)程中,過(guò)度注水也會(huì )對設備和管道產(chǎn)生沖刷腐蝕,因此需合理控制注水量,并定期對預加氫的酸性水進(jìn)行化驗分析。在適量注水條件下的酸性水氯離子質(zhì)量濃度分析結果見(jiàn)表2,重整進(jìn)料氯含量分析結果見(jiàn)表3。
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從表2和表3的分析結果來(lái)看,適量注水可以降低預加氫酸性水中的氯離子含量和重整進(jìn)料中的氯含量,減緩管道和設備的腐蝕和堵塞。
重整系統
1.氯對重整系統的影響
重整反應和催化劑再生部分使用UOP技術(shù),氯的主要來(lái)源是重整進(jìn)料中攜帶的氯和調節水氯平衡時(shí)加注的氯。為滿(mǎn)足重整反應需要,催化劑必須同時(shí)具備酸性活性中心和金屬活性中心。重整催化劑的金屬功能和酸性功能之間的平衡是通過(guò)調節注氯量和注水量來(lái)控制的,嚴格控制注氯量,確保催化劑中的水氯平衡是十分必要的。在持續注氯和注水過(guò)程中,氯化物隨著(zhù)反應產(chǎn)物一起進(jìn)入分餾系統,部分隨著(zhù)干氣進(jìn)入下游裝置,導致設備結鹽、腐蝕和堵塞,部分隨著(zhù)生成油進(jìn)入重整系統和苯抽提系統,造成管道腐蝕、設備泄漏和機泵密封失效等問(wèn)題。
2. 解決方案
為了解決重整系統中氯腐蝕及銨鹽堵塞等問(wèn)題,增設脫氯設施,脫除系統和產(chǎn)物中的氯,避免對下游裝置造成更嚴重的后果。
1.增設干氣脫氯罐
針對重整脫丁烷塔和脫戊烷塔干氣帶氯問(wèn)題,增設了干氣脫氯罐,具體流程見(jiàn)圖2。
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干氣脫氯前后HCl含量分析結果見(jiàn)表4。
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通過(guò)表4分析結果可以看出,增設干氣脫氯罐后,干氣中的HCl含量顯著(zhù)降低,干氣脫氯效果明顯,且脫氯后的干氣可以輸送至重整加熱爐燃料氣系統和制氫裝置作原料,干氣脫氯罐投用三年以來(lái),未發(fā)生明顯的設備結鹽和腐蝕問(wèn)題。
2.增設液相脫氯罐
針對重整生成油帶氯問(wèn)題,選擇在再接觸分液罐后增設液相脫氯罐,脫除重整生成油中的氯,其容積為63.7m3,具體流程見(jiàn)圖3。
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液相脫氯罐投用后,大大減輕了氯對后續分餾裝置中設備和管道的腐蝕,減輕了干氣脫氯罐的負荷,延長(cháng)了設備運行周期。
3.增設氫氣脫氯罐
針對重整氫氣帶氯問(wèn)題,增上氫氣脫氯罐D204A/B和D-205C,脫除氫氣中的氯,罐中脫氯劑的總裝填量為30.8t,具體流程見(jiàn)圖4。
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重整氫氣脫氯罐投用后,氫氣中的氯含量明顯降低,氫氣質(zhì)量明顯提高,減輕了氯對后續裝置的影響,保障了平穩生產(chǎn)。
苯抽提系統
1. 氯對苯抽提系統的影響
苯抽提系統采用某研究院開(kāi)發(fā)的SED工藝,利用溶劑對C6餾分中各組分相對揮發(fā)度影響的不同,通過(guò)精餾實(shí)現苯與非芳烴的分離。隨著(zhù)苯抽提裝置的運轉,重整生成油中的氯在溶劑的強極性作用下不斷累積,加速環(huán)丁砜的劣化,加重設備腐蝕。
2. 解決方案
采用樹(shù)脂在線(xiàn)脫氯技術(shù)脫除溶劑中的氯,其主要原理為:將部分溶劑送入溶劑凈化裝置,采用離子交換樹(shù)脂脫除溶劑中的氯離子,溶劑活性恢復后返回苯抽提裝置循環(huán)使用。采用稀堿溶液和除鹽水對飽和吸附后的樹(shù)脂進(jìn)行再生,以便恢復其活性,樹(shù)脂活性恢復后可切換到系統繼續使用。溶劑凈化流程如圖5所示。
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采用樹(shù)脂在線(xiàn)脫氯技術(shù)不僅可以脫除系統中的氯離子及其化合物,而且可以脫除因溶劑劣化而產(chǎn)生的磺酸類(lèi)物質(zhì),有效保持溶劑的酸堿性和活性,充分凈化溶劑。采用樹(shù)脂在線(xiàn)脫氯技術(shù)后,苯抽提溶劑質(zhì)量明顯改善,裝置操作平穩性顯著(zhù)提高。
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