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连续重整装置中氯元素的影响及解决方案

发布时间:

2023-12-26 09:41

某公司连续重整装置于2008年建成投产,规模为1.5Mt/a,2011年装置升级扩能改造为1.8Mt/a,装置由预处理、重整、催化剂再生和苯抽提4个部分及公用工程与余热锅炉等部分组成。该装置以常减压蒸馏装置、柴油加氢装置和加氢处理装置提供的石脑油为原料,生产高辛烷值汽油组分、混合二甲苯和苯等芳烃产品,同时还副产氢气、脱异戊烷油、C6抽余油、液化石油气及燃料气等产品。连续重整装置中氯的来源主要有两方面:一是原料中携带的氯,二是催化剂再生注入的氯。氯对连续重整装置的运行影响重大,随着装置的长周期运行,由氯带来的腐蚀和结盐问题日益增多,给装置的安全生产带来隐患。为了确保装置的长周期平稳运行,采取了相应的解决方案。

 

预加氢系统

1.氯对预加氢系统的影响

 

预加氢系统是催化重整装置的重要组成部分,目的在于脱除原料中的有害杂质,满足重整催化剂对其进料的杂质含量要求。

 

重整原料油中一般含有一定的氯化物,在原料预加氢精制过程中,氯化物经过加氢后变为氯化氢,在系统内形成腐蚀环境,对设备造成腐蚀,腐蚀一般发生在各分馏塔及塔顶冷凝、冷却系统。因HCl,NH3,H2S和H2O等物质同时存在,容易在低温部位析出铵盐结晶,堵塞管道和设备。重整原料中的氯含量分析结果见表1。

 

 

预加氢系统采用某研究院研制的FH-40B催化剂,使石脑油与氢气在一定条件下发生加氢精制反应,脱除石脑油中的硫、氮和氯等杂质。在预加氢反应过程中,石脑油中的氯和氮分别转化为HCl和NH3,在低温条件下结合生成氯化铵盐,容易堵塞管道和设备,加重预加氢系统的腐蚀。

 

2. 解决方案

 

为了有效地解决铵盐堵塞管道和设备的问题,预加氢系统采用连续注水的方法进行水洗,注水点在预加氢进料换热器E101A-F后和预加氢反应产物空冷器A101A-D前,具体流程见图1。

 

对预加氢系统进行连续水洗,其防腐蚀效果要明显优于间断的水冲洗,但在连续水洗过程中,过度注水也会对设备和管道产生冲刷腐蚀,因此需合理控制注水量,并定期对预加氢的酸性水进行化验分析。在适量注水条件下的酸性水氯离子质量浓度分析结果见表2,重整进料氯含量分析结果见表3。

 

 

从表2和表3的分析结果来看,适量注水可以降低预加氢酸性水中的氯离子含量和重整进料中的氯含量,减缓管道和设备的腐蚀和堵塞。

 

重整系统

1.氯对重整系统的影响

 

重整反应和催化剂再生部分使用UOP技术,氯的主要来源是重整进料中携带的氯和调节水氯平衡时加注的氯。为满足重整反应需要,催化剂必须同时具备酸性活性中心和金属活性中心。重整催化剂的金属功能和酸性功能之间的平衡是通过调节注氯量和注水量来控制的,严格控制注氯量,确保催化剂中的水氯平衡是十分必要的。在持续注氯和注水过程中,氯化物随着反应产物一起进入分馏系统,部分随着干气进入下游装置,导致设备结盐、腐蚀和堵塞,部分随着生成油进入重整系统和苯抽提系统,造成管道腐蚀、设备泄漏和机泵密封失效等问题。

 

 

2. 解决方案

 

为了解决重整系统中氯腐蚀及铵盐堵塞等问题,增设脱氯设施,脱除系统和产物中的氯,避免对下游装置造成更严重的后果。

 

1.增设干气脱氯罐

针对重整脱丁烷塔和脱戊烷塔干气带氯问题,增设了干气脱氯罐,具体流程见图2。

 

 

干气脱氯前后HCl含量分析结果见表4。

 

 

通过表4分析结果可以看出,增设干气脱氯罐后,干气中的HCl含量显著降低,干气脱氯效果明显,且脱氯后的干气可以输送至重整加热炉燃料气系统和制氢装置作原料,干气脱氯罐投用三年以来,未发生明显的设备结盐和腐蚀问题。

 

2.增设液相脱氯罐

针对重整生成油带氯问题,选择在再接触分液罐后增设液相脱氯罐,脱除重整生成油中的氯,其容积为63.7m3,具体流程见图3。

 

 

液相脱氯罐投用后,大大减轻了氯对后续分馏装置中设备和管道的腐蚀,减轻了干气脱氯罐的负荷,延长了设备运行周期。

 

3.增设氢气脱氯罐

针对重整氢气带氯问题,增上氢气脱氯罐D204A/B和D-205C,脱除氢气中的氯,罐中脱氯剂的总装填量为30.8t,具体流程见图4。

 

 

重整氢气脱氯罐投用后,氢气中的氯含量明显降低,氢气质量明显提高,减轻了氯对后续装置的影响,保障了平稳生产。

 

苯抽提系统

1.  氯对苯抽提系统的影响

 

苯抽提系统采用某研究院开发的SED工艺,利用溶剂对C6馏分中各组分相对挥发度影响的不同,通过精馏实现苯与非芳烃的分离。随着苯抽提装置的运转,重整生成油中的氯在溶剂的强极性作用下不断累积,加速环丁砜的劣化,加重设备腐蚀。

 

2.  解决方案

 

采用树脂在线脱氯技术脱除溶剂中的氯,其主要原理为:将部分溶剂送入溶剂净化装置,采用离子交换树脂脱除溶剂中的氯离子,溶剂活性恢复后返回苯抽提装置循环使用。采用稀碱溶液和除盐水对饱和吸附后的树脂进行再生,以便恢复其活性,树脂活性恢复后可切换到系统继续使用。溶剂净化流程如图5所示。

 

 

采用树脂在线脱氯技术不仅可以脱除系统中的氯离子及其化合物,而且可以脱除因溶剂劣化而产生的磺酸类物质,有效保持溶剂的酸碱性和活性,充分净化溶剂。采用树脂在线脱氯技术后,苯抽提溶剂质量明显改善,装置操作平稳性显著提高。

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