摘要：加氢精制装置在处理汽油的过程中，一直被两方面的问题所困扰：一是催化剂的活性下降快，装置在处理其他原料油的工况下装置催化剂使用周期都可以达到6a甚至更长，但是在处理汽油后，催化剂的使用周期只有1-2a。频繁的更换催化剂严重的影响了装置的经济效益；二是装置反应器床层压降升高得很快，在处理汽油3-6个月后装置就由于反应器压降达到指标上限而被迫停工。通过对同类装置的调研发现，在汽油加氢精制过程中都不同程度的存在反应器压力降升高过快的现象。那么汽油加氢精制到底存在哪些特殊性，又是那些特殊性造成了反应器压力降的快速升高就成为本研究探讨的主要内容。
关键词：汽油；加氢；精制；问题；措施研究
1 原因分析
通过对生产情况的分析，认为汽油加氢精制过程中主要存在着催化剂活性下降快和反应器床层压力降升高快的问题，所以要对产生原因的分析，提出解决的方法。
1.1 催化剂快速失活的原因分析
1.1.1 原料油中硅元素的影响
通过大量的实验证明，造成石脑油溴价不合格的主要原因是原料中含有微量的有机硅在加氢条件下被氢解成游离硅，并沉积在加氢催化剂上，大大降低了催化剂的孔容、比表面积，导致催化剂弥漫失活，这种失活是不可再生的，是永久性中毒。
1.1.2 原料中含水的影响
加氢精制装置处理汽油过程中原料油中的水含量波动较大，在正常情况下原料油中水的质量分数在300ug/g以下，当装置的汽油分液罐液位不稳定时就会将大量的水混入到油品中，特别是在装置原料油改为罐区边进边出时，由于没有中间静止脱水过程，水质量分数明显增大，一般在700ug/g左右。这就导致了反应器床层温度的变化，当水含量增大时床层温度就会不断下降，尤其是下床层温度降低幅度很大，一般在50-60℃。温度的大幅波动和带水都对催化剂的活性影响很大。
1.2 反应器床层压力降升高原因的分析
1.2.1 结垢反应机理
结垢主要来自于汽油中的二烯烃聚合，原料汽油储存时间过长是诱发二烯烃聚合结垢的根本原因。进一步对灰分进行分析表明灰分中金属含量较高，这是由于加氢系统循环氢中的硫化氢体积分数高达2000uL/L，这不可避免的造成设备的腐蚀。此外，汽油本身所含的非烃类化合物也会造成腐蚀。因此，垢中主要成分为含铁化合物。铬含量较高也可能是不锈钢腐蚀所致。
总的来说反应器内的结垢有以下两个原因：
（1）垢的主要成分为烯烃聚合物，结垢机理为非烃类化合物引发的聚合反应，次要成分硫腐蚀设备生成的硫化亚铁。
（2）经过储存后的汽油不适合作为加氢原料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在较高的加氢温度和压力条件下，经储存后所形成的二烯烃的低聚物迅速向高聚物转变从而造成严重的结垢。
1.2.2 原料油内金属杂质的影响
原料油中二烯烃和金属是造成结垢积碳的主要原因，下面从停工时对反应器上部的结焦物质采样分析的情况作进一步的分析可以看出，沉积在反应器最上部的物质中铁含量最高，同时在其他同类装置反应器上部的结垢物质的分析中也发现铁含量相对较高，这主要是由于原料油输送过程中设备及管线腐蚀产生的部分铁离子混在油中，当到达反应器前换热器时与氢气中的硫化氢混合生成硫化亚铁沉积在管束上，在停工过程中（尤其是紧急停工）气流的波动导致大量的杂质和沉积物被带到反应器顶部造成压力骤升。
1.2.3 原料油在中间存储过程中性质发生变化
汽油从装置出来后在中间罐区要经过静止脱水和分析后进入加氢精致装置，油品在进入加氢精制前要在罐区停留7-8天的时间，而且在中间罐储存的过程中由于储罐不可能做到与空气完全隔绝，所以加氢汽油原料必然与氧气接触发生一定反应，使油品的性质发生变化。这样的油品进入到加氢装置后再换热系统温度升高的时候，很容易发生烯烃聚合等复杂的反应，这样就在反应器前的换热器中形成积垢。
2 措施
2.1 针对催化剂失活的措施
2.1.1 硅元素的控制
在认识到硅元素的来源之后，装置更换了原使用的消泡剂，新型的消泡剂中硅含量较以前有较大幅度的降低，这样在保证装置正常生产的前提下也适当缓解了加氢精制催化剂的中毒现象。
2.1.2 原料油含水的可控制在原料油边进边出的情况下，要解决带水问题只有将装置的原料油缓冲罐适当增大，在原料油性质不变化的前提下尽量延长原料油沉降时间。
2.2 针对反应器压力降快速上升的措施
2.2.1 对原料油流程进行优化
前文分析指出，汽油在从装置到加氢装置过程中，在罐区储存过程中的变质反应对反应床层的压力降升高影响很大。为了缩短汽油输送的中间环节，可以实行装置向加氢精制装置直接供料，油品从装置出来后使用一个固定的中间罐作为缓冲后直接进入加氢精制装置，减少油品在中间环节发生反应的机会和时间。但在装置直接供料后要做好加氢原料油的脱水工作。
2.2.2 对反应系统进行清洗及爆破吹扫
反应器前的换热器中的积垢现象也是造成反应器床层压力降升高的一个具体原因，那么在停工时对反应器系统的换热器进行抽芯清洗，并在开工前对反应系统的管线和设备分段进行爆破吹扫（爆破压力通常在0.5-0.7Mpa）通过爆破吹扫，装置开工后压力降可较长时间保持平稳。
2.2.3 调整炉前换热器壳程流量
加热炉前的换热器由于三通开度不足，造成壳程物料流量过低而发生高温缩合结焦，所以将三通阀开度控制在90%以上，使壳程冷流物料的流量提高近一倍，这样就可以降低壳程物料的温度，发生聚合反应的程度就下降。在调整操作4个月后装置检修期间对该组换热器进行了检查，发现结焦明显减少。
结语
上述措施对稳定反应器压力降起到了一定的作用，为装置长周期运行提供了保障；装置最长连续运行了23个月，运行周期达到国内石化行业同类装置先进水平，且产品烯烃质量分数保持在2%以下。由于长期运行，装置的设备检修费及更换催化剂的费用急剧下降，取得了可观的经济效益。
参考文献
[1]姜恒.焦化汽油加氢催化剂床层结垢机理分析[J]，齐鲁石油化工，2004.
[2]郑伟.加氢精制成套技术实现工业化生产[N]，科技日报，2000年.
论文作者:刘芳芳,王琪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：反应器论文; 装置论文; 汽油论文; 原料论文; 催化剂论文; 烯烃论文; 压力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;