浅议预加氢保护剂反应器在重整预加氢装置的应用

田耘

（福建联合石油化工有限公司技术与规划部,福建 泉州泉港362800）

1 装置介绍

某炼化企业芳烃重整联合装置以直馏重石脑油、加氢裂化重石脑油、乙烯裂解汽油等为原料，生产对二甲苯（PX）和苯产品，并副产含氢气体、抽余油、重芳烃、汽油调合组分、C5、燃料气等产品，连续重整装置处理能力为140万t/a，芳烃装置规模为70万t/a对二甲苯。联合装置主要由直馏石脑油预加氢、连续重整、重整催化剂再生、抽提蒸馏、二甲苯分馏、甲苯歧化及烷基化转移、苯-甲苯分馏、吸附分离、异构化等9套装置及相应配套设施组成，美国UOP公司为装置主专利商，预加氢装置采用中石化科技开发公司（ST）作为分专利商。联合装置于2009年6月建成投用，2014年和2018年的装置大检修分别对部分装置进行了技术改造和更换催化剂。

2 装置现状

2.1 原料性质（见表1）

表1 原料性质

2.2 装置运行工艺条件（见表2）

表2 装置运行工艺条件

3 改造技术路线

3.1 改造内容简介

以直馏重石脑油、加氢裂化重石脑油、乙烯裂解汽油为原料生产对二甲苯（PX）和苯等产品的工艺路线是芳烃重整联合装置目前应用较普遍的生产工艺，由于这三种原料组份在实际生产中波动较大，与原设计原料工况有所偏差，造成重整预加氢装置在运行一段时间后预加氢反应器催化剂床层压降偏大，温度升高，严重时还会造成循环氢压缩机负荷增大，影响压缩机组安全运行，制约装置的处理能力，加大装置能耗，同时每两年对预加氢催化剂撇头一次也造成大量人力、物力浪费，增加了生产成本。因此，增加预加氢保护剂反应器，采用较有效的保护剂将是一个较好的解决方案。

为提高预加氢反应装置脱除硫、氮、氯及氧等杂质的效果及设备长周期运行，在加氢单元的预加氢反应器R-101前增设预加氢保护剂反应器及配套管道系统，改造在直馏石脑油加氢装置内实施，装置的原料产品方案、工艺流程、物料平衡、生产控制分析等均维持改造前不变。

增设的预加氢保护剂反应器内径2.2m，切线长3m，内装预加氢保护剂及瓷球，操作温度320℃，入口操作压力2.95MPa，反应器压降14kPa，增设的保护剂反应器系统（含管线及阀门）压降＜50 MPa，改造后的循环氢回路压降有所增加，但仍可满足目前循环氢压缩机操作要求。

3.2 工艺流程

预加氢反应进料经加热炉F101加热后由顶部进入新增预加氢保护剂反应器1510-Rl03（N），保护剂反应器下部出口管线进原预加氢反应器R-101，新增预加氢保护剂反应器设置跨线，便于切出设备操作,其它流程维持不变，见图1。

图1 工艺流程示意图

3.3 工艺操作控制指标

在保证重整装置140万t/a处理能力且不改变原预加氢工艺操作条件的前提下，确定预加氢保护剂反应器的主要操作参数（见表3)。

表3 保护剂反应器主要操作参数

3.4 预加氢保护剂选择

预加氢保护剂属于一种预处理催化剂，主要是在预加氢保护剂反应器中，将来自上游工艺待加氢处理原料中的催化剂颗粒、碳颗粒、硫化物、重金属等先进行脱除，以避免加氢精制催化剂和加氢裂化催化剂中毒，并降低催化剂床层压力降。保护剂选用中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院开发、中国石油化工股份有限公司催化剂抚顺分公司生产的FH-40A催化剂和FZC系列保护剂。FH-40A催化剂是专门针对轻质馏分油而开发的加氢精制催化剂，FH-40A催化剂使用全新改性氧化铝为载体，与原催化剂所用载体相比，具有孔容大、比表面积高、孔径分布集中等特点。采用该改性氧化铝有利于提高活性金属的分散性能，保障活性金属的高度分散性，调节活性金属与载体间相互作用，产生更多活性更高的边缘活性中心，从而提高催化剂的加氢精制活性[1]。FH-40A催化剂以Mo-Ni为活性组分，催化剂的加氢活性好、尤其加氢脱氮活性高，适应炼油企业原料性质变化较大的基本情况，保证重整装置的稳定运转[2]。FZC-105保护剂和FZC-106保护剂具有大孔容和高孔隙率等特点，通过合理级配使用，可有效拦截机械杂质和原料中的微量金属，保护主催化剂，延长装置运行周期，因此，本次催化剂按“保护剂反应器与主反应器的催化剂同步装填”方案，其保护剂理化性质见表4，催化剂理化性质见表5。

表4 保护剂理化性质

表5 催化剂理化性质

2.5 产品需要达到的指标见表6

表6 产品指标

3 保护剂反应器选型

保护剂反应器为非定型设备，设备选材原则上根据工艺要求，并结合工艺物料特性合理选用，在满足工艺操作要求、技术先进的前提下，考虑材料的冷热加工性能、焊接性能，同时考虑国内材料生产情况确定受压元件材料[3]，设备规格及选材(见表7)。

表7 保护剂反应器规格及选材

4 装填方案

本次催化剂按“保护反应器与主反应器的催化剂同步装填”方案，保护剂装填见表8。

表8 保护反应器主反应器的催化剂装填数据

5 安全、节能、环保

本改造项目严格遵守和执行国家环境保护及劳动安全卫生等方面的标准和规范，完善“三废”治理措施；采取各种切实可靠、行之有效的事故防范及处理措施，增设的预加氢保护剂反应器及配套管路按照规范选用了合适的保温材料厚度，以尽量减少管线散热造成的热量损失，预加氢保护剂反应器换剂排放的废保护剂和废瓷球交给有资质的单位进行处置。

6 结论

本着降低投资的原则，项目采用适用、成熟可靠的设备，并在实施过程中利用装置停工检修期间就地改造，新增设备改造施工时充分考虑减少对原设施的影响，尽量缩短施工周期，与装置停工检修同步完成。预加氢保护剂反应器投用后，彻底改善了重整装置预加氢反应器催化剂床层压降偏大、温度升高的问题，预加氢保护剂实际使用时间达到20个月更换一次，避免了装置两年一次的预加氢反应器临时停工和催化剂撇头，减少了装置的毛利损失，节约了生产成本。整个系统、设备运行良好，确保了芳烃重整联合装置的“安、稳、长、满、优”运行。

据测算，装置每次临时停工进行催化剂撇头产生毛利损失720万元，而本项目总投资仅175万元，投资利润率达411%。