異構(gòu)化生產(chǎn)(塔化)

1、汽油非臨氫異構(gòu)化裝置在塔河分公司的汽油非臨氫異構(gòu)化裝置在塔河分公司的生產(chǎn)應(yīng)用生產(chǎn)應(yīng)用萬重山概述概述l 塔河分公司7104t/a汽油異構(gòu)化裝置采用石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的石腦油非臨氫改質(zhì)技術(shù)，利用RGW-1型催化劑的催化作用，以加氫石腦油為原料，生產(chǎn)出了符合要求的車用石油液化汽及高辛烷值的汽油調(diào)和組分。1 生產(chǎn)綜述l石腦油非臨氫改質(zhì)過程利用RGW-1型催化劑的催化作用，使低辛烷值的輕石腦油發(fā)生選擇性裂解、異構(gòu)、齊聚和環(huán)化脫氫等反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為烯烴、芳烴含量低的高辛烷值汽油調(diào)和組分，用于調(diào)兌汽油，降低調(diào)和汽油的烯烴及芳含量，降低汽油密度，提高調(diào)和汽油的辛烷值，將低辛烷值的汽油餾分轉(zhuǎn)化為幾乎不含烯烴、芳

2、烴含量低的高辛烷值的汽油調(diào)和組分。 該工藝過程簡單、投資小，操作條件緩和，干氣產(chǎn)率低，可大幅度提高加氫石腦油辛烷值。1 生產(chǎn)綜述l因非臨氫改質(zhì)反應(yīng)的特點會使催化劑上積炭很快，導(dǎo)致催化劑活性下降，因此反應(yīng)器內(nèi)催化劑單程運轉(zhuǎn)周期大約在2-2.5個月左右，裝置采用間歇操作，停工再生的生產(chǎn)方式 。l本設(shè)計年處理量為7萬噸，裝置進(jìn)料量為10噸/小時；車用石油液化汽收率為30%，高辛烷值汽油收率為68% 。見下表1： 表表1 裝置設(shè)計負(fù)荷及液收裝置設(shè)計負(fù)荷及液收物料名稱kg/ht/dt/am%入方加氫石腦油1000024070000100.00出方干氣加損失2004.814002液 化 氣30007221

3、00030改質(zhì)汽油6800163.24760068合 計5714.2824070000100.001 生產(chǎn)綜述l目前，裝置進(jìn)料量最大為56噸/小時，年處理量約為4萬噸。自2006年8月開工至今，已經(jīng)兩年半，歷經(jīng)10個生產(chǎn)周期和10次催化劑燒焦。共生產(chǎn)石腦油8.81萬噸，年平均處理量3.5萬噸，其中生產(chǎn)出液化石油汽23329噸，異構(gòu)化汽油62886噸，RON平均82.3；液收97.86%；液化石油汽收率26.48%，異構(gòu)化汽油收率71.38%。見表2 ： 表表2 裝置生產(chǎn)負(fù)荷及液收裝置生產(chǎn)負(fù)荷及液收物料名稱t收率 %入方加氫石腦油88100100出方干氣加損失18852.14液化石油汽23329

4、26.48異構(gòu)化汽油6288671.38合計881001001 生產(chǎn)綜述l通過表1表2 看，裝置液收達(dá)到了97.86%，基本達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)。而導(dǎo)致干氣超標(biāo)和液化汽收率低的主要原因是在08年6-7月的生產(chǎn)過程中，裝置單獨加工重整輕石腦油，造成吸收穩(wěn)定系統(tǒng)壓力高，氣相組分多而吸收劑量不夠，使干氣中攜帶大量的液化汽組分進(jìn)入火炬管網(wǎng)，而使影響了裝置的液收。重整輕石腦油分析見表3：流 程KK 10% 50% 90% KK 密度 kg/m3溫度 29.632.438.551.866.6637.41 生產(chǎn)綜述l從流程分析看，原料油組分太輕；在實際生產(chǎn)中反應(yīng)油汽中大部分都以氣態(tài)組分進(jìn)入吸收和解析系統(tǒng)，導(dǎo)致吸收

5、劑無法將輕組分完全吸收，系統(tǒng)壓力高，干氣中C3、C4含量高，干氣攜帶部分液化汽組分進(jìn)入火炬管網(wǎng)，使液化石油汽的收率降低。同樣在液化石油汽中C5含量超指標(biāo)，影響了液化汽的質(zhì)量；導(dǎo)致系統(tǒng)壓力高和液化汽中含量高的另一個原因是，異構(gòu)化裝置T602頂冷卻器E607/AB冷卻負(fù)荷較小，導(dǎo)致冷卻后液化氣溫度高于設(shè)計值45，1 生產(chǎn)綜述l而達(dá)到了54，從而增加了T602的負(fù)荷，使T602塔頂壓力偏高又影響到T601操作壓力，干氣量明顯增大，為確保塔頂壓力不超過控制指標(biāo)，T601、T602放空閥開度過大，導(dǎo)致輕組分大量排放，使塔內(nèi)分離效果變差；同時，T602底溫偏高、頂溫高，造成液態(tài)烴中重組分?jǐn)y帶較多，使液態(tài)烴

6、中C5含量上升，液化氣中C5含量出現(xiàn)偏高。1 生產(chǎn)綜述l為此，車間及時對加工量和操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，將加工量由5t/h降至3t/h，同時將T602頂壓指標(biāo)上限由1.07MPa，更改為1.17 MPa，V605減少液態(tài)烴排放；同時，降低T601、T602塔底溫度至100和125，減輕吸收穩(wěn)定系統(tǒng)負(fù)荷，在保證穩(wěn)定汽油辛烷值不低于指標(biāo)的情況下，盡可能控制反應(yīng)器升溫速度，避免催化反應(yīng)劇烈而增加分餾系統(tǒng)負(fù)荷；通過操作調(diào)整液態(tài)烴的質(zhì)量得到有效控制。2 原料性質(zhì)l裝置設(shè)計反應(yīng)原料主要為加氫石腦油，同時考慮重整拔頭油及部分加氫輕石腦油，為了能使催化劑正常操作，保證產(chǎn)品合格及收率，對原料的組成及雜質(zhì)含量有一定的要

7、求；對汽油原料的設(shè)計要求和實際生產(chǎn)指標(biāo)見表3。 表表4 反應(yīng)原料油規(guī)格要求反應(yīng)原料油規(guī)格要求項 目單 位設(shè)計指標(biāo)實際生產(chǎn)指標(biāo)分析方法干 點 170GB/T 6536堿性氮g/g 2SH/T 0162硫含量g/g 150SH/T 0253-92實際膠質(zhì)mg/100ml 1.5GB/T 509機(jī)械雜質(zhì)無水溶性酸堿無GB/T 258水含量無游離水2 原料性質(zhì)l根據(jù)實際生產(chǎn)情況看，原料干點、硫含量、實際膠質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、水溶性酸堿、水含量、堿性氮含量都在控制指標(biāo)內(nèi)。但是原料中的堿性氮含量和原料的干點低于120時，對催化劑的正常使用有很大的影響。07年10月堿性氮含量超標(biāo)，最高達(dá)到3g/g，使催化劑的活性

8、下降很快，反應(yīng)器床層溫度提升較快，一月內(nèi)反應(yīng)器床層提溫達(dá)到了45，但當(dāng)月異構(gòu)化穩(wěn)定汽油辛烷值仍為81.7，低于82的指標(biāo)；因而導(dǎo)致第5次生產(chǎn)周期只有63天就停工對催化劑進(jìn)行再生燒焦。堿性氮分析見表5： 表表5 原料中堿性氮分析原料中堿性氮分析HK10%50%90%KK密度kg/m3堿性氮g/g10月分析 38.653.287.7126.9155.9690.53.029月分析39.954.588.2132.1155.3692.11.93設(shè)計-17022 原料性質(zhì)l同樣，在08年7月當(dāng)原料中組分較輕干點只有60-80時，對催化反映也有較大的影響，當(dāng)月生產(chǎn)中催化劑活性下降很慢，一月內(nèi)反應(yīng)器床層提溫只

9、有10，因而使第8次生產(chǎn)周期維持了120天。當(dāng)月穩(wěn)定汽油辛烷值均在83以上，最高的達(dá)到86，平均在84。 l由此可見，較低的堿性氮含量和合理的原料可以延長催化劑的使用壽命和生產(chǎn)周期。3 裝置操作條件要求l表6 一段反應(yīng)器（R601）反應(yīng)操作條件表項 目反應(yīng)初期反應(yīng)末期入口壓力MPa(g)0.450.470.450.5入口溫度320420質(zhì)量空速h-10.180.22注：注：1、質(zhì)量空速為反應(yīng)器的質(zhì)量空速；、質(zhì)量空速為反應(yīng)器的質(zhì)量空速； 2、一、二段反應(yīng)器總質(zhì)量空速為、一、二段反應(yīng)器總質(zhì)量空速為0.4 表7 二段反應(yīng)器（R602）反應(yīng)操作條件表 項 目反應(yīng)初期反應(yīng)末期入口壓力MPa(g)0.34

10、0.360.340.38入口溫度320420質(zhì)量空速h-10.220.243 裝置操作條件要求 表表8 吸收穩(wěn)定操作指標(biāo)吸收穩(wěn)定操作指標(biāo)T601頂壓力MPa1.11.38T601頂溫度3252T601底溫度102112T602頂壓力MPa0.971.17T602頂溫度4757T602底溫度1251504 裝置產(chǎn)品質(zhì)量及控制指標(biāo) 表9 裝置產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)項 目單位控 制 指 標(biāo)穩(wěn)定汽油烯烴V%5穩(wěn)定汽油RON82液化氣蒸氣壓kPa1380液化氣C5含量V%3表10 實際指標(biāo)項 目單位控 制 指 標(biāo)穩(wěn)定汽油烯烴V%1.7-2.8穩(wěn)定汽油RON82-84液化氣蒸氣壓kPa965-1220液化氣C5

11、含量V%0.01-0.15 表表11 液化汽質(zhì)量分析液化汽質(zhì)量分析l備注：本裝置生產(chǎn)的液化氣C3、C4烷烴的含量在90m以上，烯烴的含量低于5m%，脫硫后可作為車用液化石油氣。蒸氣壓密度C20C30C3=iC40nC40nC4=cC4=+C4=C5037.8 kPakg/m3v/v %v/v %v/v %v/v %v/v %v/v %v/v %v/v %v/v %1013524.91.0769.674.6715.677.211.310.130.250.02表12 穩(wěn)定汽油質(zhì)量分析密度初餾10%50%90%干點全餾辛烷值烷烴烯烴環(huán)烷烴芳烴kg/m3v/v %v/v %v/v %v/v %682.

12、9252767.6149.4206.895.183.172.891.839.2113.824 裝置產(chǎn)品質(zhì)量及控制指標(biāo)l產(chǎn)品質(zhì)量對比分析：l1、加氫石腦油非臨氫改質(zhì)后，族組成發(fā)生變化，烷烴含量減少，烯烴含量有所增加，芳烴含量大幅度增加，從而使汽油辛烷值提高，RON約提高25個單位。l加氫石腦油進(jìn)行非臨氫改質(zhì)后，有利于改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增產(chǎn)液化氣和高品質(zhì)汽油調(diào)和油，降低出廠汽油烯烴含量。5 催化劑催化劑l 裝置催化劑采用中石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的RGW-1型催化劑，該催化劑的周期壽命約為80天，總使用壽命為2年。RGW-1型催化劑為改性分子篩和-Al2O3混合擠條產(chǎn)品，主要性質(zhì)見表13：表13 催

13、化劑組成及性質(zhì)項 目指 標(biāo)組 分分子篩、氧化鋁、活性促進(jìn)劑比 表 面 ， m2/g300壓碎強(qiáng)度 ， N/cm90外 形白色條狀尺 寸 (直徑長度)mm23310堆 密 度 ,g/cm30.720.056 反應(yīng)器及催化劑裝填反應(yīng)器及催化劑裝填l 2臺反應(yīng)器，直徑1400mm，采用熱壁結(jié)構(gòu)，均利舊原反應(yīng)器。 表14 一段反應(yīng)器（R601）催化劑、瓷球裝填表設(shè)計需用量實際需用量裝劑種類裝填高度mm裝填體積m3裝填重量kg裝填高度mm裝填體積m3堆密度g/cm3裝填重量kg上層6瓷球1500.2314622400.36931.232210上層3瓷球1500.2314622400.36931.2323

14、15催化劑床層903013.8910000927014.260.69789950下層3瓷球1000.1543081660.25561.232315下層6瓷球1000.1543081660.25561.232315下層16瓷球3500.3606465100.71011.2322875表15 二段反應(yīng)器（R602）催化劑、瓷球裝填表設(shè)計需用量實際需用量裝劑種類裝填高度mm裝填體積m3裝填重量kg裝填高度mm裝填體積m3堆密度g/cm3裝填重量kg上層6瓷球1500.2314622400.36931.2322455上層3瓷球1500.2314622400.36931.2322455催化劑床層9030

15、13.8910000932014.340.700810050下層3瓷球1000.1543081660.25561.232315下層6瓷球1000.1543081660.25561.232315下層16瓷球3500.3606465100.71011.23228756 反應(yīng)器及催化劑裝填l因兩臺反應(yīng)器利舊，在磁球和20噸催化劑全部完成裝填后，反應(yīng)器入口離床層還有2m的空間，而卻反應(yīng)器直徑小，導(dǎo)致催化劑裝填高度大，在生產(chǎn)過程增加反應(yīng)器進(jìn)出口壓降。7 催化劑的再生l由于反應(yīng)器利舊，使原設(shè)計的操作反應(yīng)溫度（320450 ）無法實現(xiàn)，目前的操作溫度僅為320410 ，壓力0.25 MPa，原料空速（重量）

16、0.25 h-1；RGW-1催化劑裝量為20噸，單程操作周期2.5 3個月（設(shè)計22.5個月），再生時間約15天（設(shè)計7天），年操作時間為7900小時（原設(shè)計7000小時）。 表表16 催化劑再生指標(biāo)催化劑再生指標(biāo)l由上表看，因受反應(yīng)器操作條件的限制，在生產(chǎn)過程中沒有完全利用RGW-1催化劑的活性就停工再生，不能使生產(chǎn)周期更好地延長；同時，在催化劑燒焦再生過程中，也受反應(yīng)器操作條件的限制，使催化劑上的積碳無法完全燃燒，使再生時間從設(shè)計的7天延長到了15天。反應(yīng)溫度 燒焦溫度 操作周期 天再生時間 天設(shè)計320450380480737實際3204103804209015 表表17 催化劑干燥再生

17、條件催化劑干燥再生條件干燥壓力，MPa(a)0.6干燥溫度，400(床層最高)再生壓力，MPa(a)0.5再生溫度，380410氣劑比，v/v225再生氣體氧含量V%0.521再生氣體循環(huán)量Nm352005500循環(huán)再生氣體中CO2含量v/v %107 催化劑的再生l 在催化劑燒焦的過程中，燒焦循環(huán)壓縮機(jī)機(jī)經(jīng)常在催化劑再生到一半左右時氣缸超溫，負(fù)荷帶不起來而停機(jī)檢修；經(jīng)檢修檢查，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)吸氣閥和出氣閥閥片上結(jié)有大量的焦炭和水垢，導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣閥和出氣閥閥片無法正常工作，壓縮機(jī)負(fù)荷增大再生循環(huán)量下降，影響了催化劑的正常燒焦。經(jīng)過分析和查找，判斷如下：7 催化劑的再生l7.1 壓縮機(jī)吸氣閥和出氣

18、閥閥片上積碳l因催化劑在燒焦過程中循環(huán)氣內(nèi)CO2含量高，大都控制在20%以上，導(dǎo)致燒焦循環(huán)氣中CO含量也隨之增加，燒焦循環(huán)氣中含量越高，說明反應(yīng)器內(nèi)催化劑燒焦不完全，會產(chǎn)生大量未完全燃燒的活性炭隨循環(huán)氣一起進(jìn)入壓縮機(jī)，活性炭進(jìn)入壓縮機(jī)氣缸后，附著在吸氣閥和出氣閥閥片上，堵塞了出氣孔增加壓縮機(jī)負(fù)荷，使壓縮機(jī)超溫被迫停車檢修，更換和清理氣閥。l同時，因燒焦尾氣放空罐V601設(shè)計上不合理，尾氣入口和出口相距太近，卻容積小，燒焦尾氣中的活性炭來不及沉降和放空就被吸入壓縮機(jī)入口管線，加劇了壓縮機(jī)閥片積碳。影響了裝置的正常生產(chǎn)和催化劑燒焦進(jìn)度。 表表18 壓縮機(jī)積碳時燒焦循環(huán)氣中氣體分析壓縮機(jī)積碳時燒焦循

19、環(huán)氣中氣體分析l因燒焦循環(huán)氣中的活性炭無法直接測出，只能通過燒焦循環(huán)氣中CO和CO2的含量判斷。當(dāng)循環(huán)氣中的CO2含量超過5%時，將氮氣補(bǔ)充進(jìn)入系統(tǒng)，置換循環(huán)氣中的CO2將其中燃燒不完全的CO和活性炭從放空閥排出，防止壓縮機(jī)閥片積碳。O2 %N2 %CO %CO2 %烴類R601 出口0.7285.551.3212.340.07R602 出口0.9384.571.5713.840.07C602 出口0.8578.811.1219.150.077 催化劑的再生l7.2 壓縮機(jī)吸氣閥和出氣閥閥片上結(jié)水垢l 反應(yīng)器內(nèi)催化劑燒焦會產(chǎn)生少量的水，但是已經(jīng)在V601底部脫出，大量攜帶的可能性不大；通過觀察

20、，發(fā)現(xiàn)燒焦用系統(tǒng)工業(yè)風(fēng)中含有大量明水，而循環(huán)壓縮機(jī)氣缸內(nèi)正常溫度為8090，部分明水進(jìn)入壓縮機(jī)后在8090的環(huán)境下結(jié)成水垢聚集在閥片上，堵塞吸氣孔。l7.3 針對以上問題，在操作上采取嚴(yán)格燒焦循環(huán)氣中CO2含量不大于5%，相應(yīng)降低循環(huán)氣中活性炭的和工業(yè)風(fēng)管線低點排水以及在壓縮機(jī)入口加過濾網(wǎng)等措施，使壓縮機(jī)超溫、超負(fù)荷的問題得到了有效控制。但要從根本上解決問題，則還要更換燒焦尾氣放空罐V601。8 存在的問題l8.1 應(yīng)器溫度和再生溫度達(dá)不到設(shè)計值l 因異構(gòu)化裝置的反應(yīng)器是利舊的，反應(yīng)器材質(zhì)無法滿足設(shè)計生產(chǎn)要求；設(shè)計要求反應(yīng)器正常生產(chǎn)溫度為320-450 ，催化劑再生燒焦溫度為320-480，而

21、舊反應(yīng)器的最高使用溫度僅為410 ，嚴(yán)重制約了異構(gòu)化裝置的生產(chǎn)周期和催化劑再生周期。l8.2 液化汽冷卻負(fù)荷小l 在設(shè)計上，穩(wěn)定塔頂液化氣冷卻溫度應(yīng)該在45 以下，而實際操作過程中，由于冷卻器負(fù)荷不夠，導(dǎo)致液化汽冷卻溫度達(dá)不到設(shè)計要求，目前只能維持在55 ；致使液化氣收率明顯下降，在加工重整石腦油時，影響液化汽質(zhì)量和收率，同時給系統(tǒng)的平穩(wěn)操作帶來了困難。8 存在的問題l8.3 反應(yīng)產(chǎn)物油氣分離罐及再生循環(huán)氣緩沖罐V601容積小而且設(shè)計上有缺陷，反應(yīng)油氣和再生循環(huán)氣進(jìn)V601和出V601管線并排在一起，使氣液分離效果差，在正常生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致富氣壓縮機(jī)帶液多；燒焦時再生循環(huán)氣壓縮機(jī)入口攜帶未完全燃燒的活性碳，影響壓縮機(jī)的正常運行和催化劑再生周期。l8.4 加熱爐負(fù)荷小，排煙溫度高；原設(shè)計裝置最大處理量為10t/h，而在實際生產(chǎn)中，當(dāng)處理量達(dá)到6.5t/h以上時，在反應(yīng)中期以后，加熱爐溫度就無法滿足生產(chǎn)要求，而且回火嚴(yán)重。9 解決辦法l針對上述生產(chǎn)和催化劑燒焦過程中