重整裝置進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器微漏的分析與判斷

孫黃鶴，楊宏濤，蔡亞飛

(中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000)

重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是連續(xù)重整裝置的核心節(jié)能設(shè)備，若該換熱器發(fā)生內(nèi)漏，部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)催化重整反應(yīng)轉(zhuǎn)化的重整原料會(huì)串入反應(yīng)生成油中，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致裝置的能耗和物料消耗增加。因此快速準(zhǔn)確地判斷重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是否發(fā)生內(nèi)漏，及時(shí)采取針對(duì)性措施，以避免換熱器的內(nèi)漏進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)裝置的平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用[1]。當(dāng)裝置的進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)，重整生成油中的芳烴含量、辛烷值、芳烴產(chǎn)率和裝置純氫收率均明顯下降。傳統(tǒng)的判斷方法，是對(duì)比重整原料和反應(yīng)產(chǎn)物中環(huán)烷烴的含量，或利用流程模擬軟件[2]等，方法較復(fù)雜，且換熱器內(nèi)漏較小時(shí)難以準(zhǔn)確判斷。本文介紹了一種判斷重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是否存在微漏的方法。

1 重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器微漏時(shí)的現(xiàn)象

當(dāng)裝置的進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)，重整生成油中的芳烴含量、辛烷值、芳烴產(chǎn)率、裝置純氫收率等均有明顯下降。正常生產(chǎn)中，重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器的內(nèi)漏較小時(shí)，對(duì)純氫產(chǎn)率和芳烴轉(zhuǎn)化率的影響較小，但若重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器的內(nèi)漏進(jìn)一步擴(kuò)大，下游芳烴裝置產(chǎn)品中的二甲苯質(zhì)量存在異常，特別是生產(chǎn)異構(gòu)級(jí)二甲苯的裝置，二甲苯中非芳烴的上漲較為明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)超出產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的情況。

內(nèi)漏時(shí)，二甲苯的產(chǎn)品質(zhì)量所受的影響最明顯。重整進(jìn)料換熱器發(fā)生內(nèi)漏后，重整原料中的C9鏈烷烴未經(jīng)反應(yīng)直接進(jìn)入產(chǎn)物中，由于絕大部分C9鏈烷烴的沸點(diǎn)與混合二甲苯較為接近，因此難以通過(guò)精餾方式進(jìn)行分離。且重整反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)脫戊烷油塔和脫庚烷塔分餾富集后，二甲苯產(chǎn)品中的非芳烴含量會(huì)增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏時(shí)，在反應(yīng)苛刻度足夠的情況下，二甲苯中的非芳烴含量通常不大于0.3%，而當(dāng)脫戊烷油中出現(xiàn)C9鏈烷烴后，二甲苯中的非芳烴增量是脫戊烷油中C9鏈烷烴的3～5倍。

2 重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏時(shí)的現(xiàn)象

某煉油廠2.2 Mt·a-1連續(xù)重整裝置采用美國(guó)UOP公司專(zhuān)利技術(shù)，其再生單元采用 UOP第三代催化劑再生工藝“CycleMax”。該裝置于2010 年 9 月10 日一次開(kāi)車(chē)成功，開(kāi)工初期穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)參數(shù)基本接近設(shè)計(jì)值。2013年和2016年進(jìn)行過(guò)兩次大檢修，2016年大檢修期間，對(duì)重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器清洗并進(jìn)行內(nèi)漏實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該裝置重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏。

2.1 重整原料和脫戊烷油組成分析情況

2013～2016年運(yùn)行期間，連續(xù)重整裝置的重整進(jìn)料和脫戊烷油（重整反應(yīng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)脫戊烷塔底）的PONA組成分析（SH/T0714）中，鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳烴的典型值見(jiàn)表1。可以看出，重整進(jìn)料中的C9鏈烷烴含量為9.31%，當(dāng)重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物脫戊烷油中C9鏈烷烴典型值為零，C9鏈烷烴可以完全轉(zhuǎn)化。

表1 重整進(jìn)料和脫戊烷油的PONA組成分析 /w %

2.2 脫戊烷油中C9鏈烷烴含量情況

對(duì)該重整裝置在2013～2016年運(yùn)行期間每天的脫戊烷油中C9鏈烷烴的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，出現(xiàn)過(guò)極少的脫戊烷油中有0.05%～0.45%的C9鏈烷烴的情況，核對(duì)裝置的運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)這種情況主要發(fā)生在開(kāi)工初期反應(yīng)苛刻度低或者催化劑再生單元停工的時(shí)候，絕大部分情況下，操作正常時(shí)，原料中C9鏈烷烴均可以完全轉(zhuǎn)化，在脫戊烷油中未檢測(cè)出C9鏈烷烴。

圖1 脫戊烷油中C9鏈烷烴含量散點(diǎn)圖

3 重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器微漏的分析與判斷

依據(jù)反應(yīng)正常時(shí)重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏時(shí)，原料中的C9鏈烷烴可以完全轉(zhuǎn)化這一特性，可以較為容易地判斷重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是否發(fā)生內(nèi)漏。下面以A、B、C等3個(gè)煉油廠的連續(xù)重整裝置為例，分別對(duì)其重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是否存在微漏進(jìn)行分析與判斷。

A、B、C等3個(gè)煉油廠的連續(xù)重整裝置的脫戊烷油中均出現(xiàn)了C9鏈烷烴，芳烴二甲苯均合格，3套裝置的工藝參數(shù)見(jiàn)表2。雖然A煉油廠的連續(xù)重整裝置中，脫戊烷油中含有C9鏈烷烴，但末反應(yīng)器出口未檢測(cè)出C9鏈烷烴[2]，因此可以判斷，該重整裝置的進(jìn)料重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器存在內(nèi)漏。

表2 三套重整裝置工藝參數(shù)對(duì)比

提高B煉油廠和C煉油廠連續(xù)重整裝置的反應(yīng)苛刻度后，工藝參數(shù)對(duì)比情況見(jiàn)表3。對(duì)B煉油廠和C煉油廠的連續(xù)重整裝置進(jìn)行提溫，發(fā)現(xiàn)C煉油廠的脫戊烷油中，C9鏈烷烴隨著反應(yīng)溫度的提高而減少，反應(yīng)溫度提至526℃以上時(shí)，脫戊烷油中的C9鏈烷烴未檢出，由此可以判斷，C煉油廠的重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器無(wú)內(nèi)漏情況?；诖?，在滿(mǎn)足下游產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可以考慮適當(dāng)降低反應(yīng)苛刻度，以減少燃料消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

B煉油廠的連續(xù)重整裝置提高反應(yīng)溫度后，脫戊烷油和末反應(yīng)器中的C9鏈烷烴略有下降，但二者之間的偏差不大，由此可以推斷B煉油廠的重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器不存在內(nèi)漏，同時(shí)也可以斷定該裝置的催化劑活性相對(duì)不足。

表3 提高苛刻度后B和C煉油廠重整裝置工藝參數(shù)對(duì)比

4 重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器內(nèi)漏率的表征

若重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器發(fā)生內(nèi)漏，需要對(duì)其內(nèi)漏率進(jìn)行跟蹤監(jiān)控?？蛇m當(dāng)提高反應(yīng)苛刻度，以使C9鏈烷烴在反應(yīng)器中完全轉(zhuǎn)化（末反應(yīng)器出口的化驗(yàn)分析結(jié)果為未檢出），用以下公式表征重整進(jìn)料換熱器的內(nèi)漏率：

5 結(jié)論

1）當(dāng)重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器發(fā)生微漏時(shí)，下游芳烴裝置的二甲苯中的非芳含量會(huì)出現(xiàn)較為明顯的變化。

2）當(dāng)催化劑活性良好、反應(yīng)苛刻度足夠時(shí)，原料中的C9鏈烷烴可以完全轉(zhuǎn)化，依據(jù)這一特性，可以較為容易地判斷重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器是否發(fā)生微漏。脫戊烷油中存在C9鏈烷烴，不一定是重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器發(fā)生內(nèi)漏，需進(jìn)一步提高反應(yīng)苛刻度，并結(jié)合末反應(yīng)器出口是否存在C9鏈烷烴來(lái)綜合判斷。若末反應(yīng)器出口未檢測(cè)到C9鏈烷烴，而脫戊油中存在C9鏈烷烴，則可以判斷換熱器存在內(nèi)漏。若提高反應(yīng)苛刻度后，末反應(yīng)器和脫戊油中始終存在C9鏈烷烴，則提示催化劑存在活性不足的問(wèn)題。

3）通過(guò)計(jì)算脫戊烷油中未能轉(zhuǎn)化的C9鏈烷烴在重整原料的C9鏈烷烴中所占的比例，可表征重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器的內(nèi)漏率，便于對(duì)重整進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器的內(nèi)漏情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)采取針對(duì)性措施，避免換熱器的內(nèi)漏進(jìn)一步擴(kuò)大。