连续重整装置催化剂异常运转及应对措施

连续重整装置催化剂异常运转及应对措施

葛小哲 张东升

（浙江石油化工有限公司重整运行部，浙江省舟山市316200）

摘要： 对某石化公司380万吨/年连续重整装置出现的催化剂异常运转现象进行分析，异常现象包括再生烧焦区床层温度高，还原段料位频繁波动，再生粉尘收集罐内催化剂板结。分析认为，催化剂粉尘量增多，粉尘淘析效果不好是造成催化剂异常运转的根本原因。采取补充新鲜催化剂提高还原段料位、及时调整催化剂循环速率及保证烧焦区氧含量、提高干燥区温度、增加卸粉尘频率等应对措施，有效降低了装置粉尘量。

关键词： UOP连续重整  粉尘  还原段料位  约翰逊网

前言： 某石化公司380万吨/年连续重整装置自2019年开工以来，已到检修周期末期，再生系统和反应系统均出现了装置在检修周期末期容易出现的具有代表性的异常现象。

1. 装置简介

某石化公司380万吨/年连续重整装置采用美国UOP公司专利技术，以自石脑油加氢装置来的精制石脑油以及柴油加氢装置和蜡油加氢装置来的加裂重石脑油为原料生产芳香烃组分，同时副产氢气、液化气等产品。重整反应系统采用美国UOP超低压连续重整工艺，反应器3+2布置。催化剂再生系统采用第三代UOP再生工艺，催化剂型号为R-334，再生系统催化剂设计循环速率是3175Kg/h，设计藏量是254t。

2. 装置催化剂异常运转现象

2.1再生烧焦区床层温度高

2021年10月，1#重整再生器烧焦区床层温度持续590℃上下波动，超高温时甚至达到了600℃，之后还原段料位持续走低。运行部研究决定再生手动停车。打开再生器后发现，再生器内网的上部直段筛网与过渡环和下部锥段筛网环向连接处开裂。2023年5月，2#重整再生器烧焦区温度升高，运行部要求严格控制烧焦区温度不超580℃。

2.2还原段料位频繁波动

还原段料位波动形式有两种，一种是还原段料位在十几秒的时间内由正常设定值60%突然下降到20%—30%，还原段的催化剂床层温度也会有20—40℃的温降，随后在二十分钟内，还原段料位逐渐恢复到原来料位；另一种是还原段料位持续40%—60%小范围波动，二段高温还原气入口位置测温点的温度也随之波动。

2.3再生粉尘收集罐内粉尘板结

再生粉尘量明显低于正常量，有的时候一次不能成功卸出，多次进行卸粉尘程序操作才能卸出少量再生粉尘。在粉尘收集罐底部卸料口观察，有大块板状物堵塞卸料口，用长杆捣碎疏通后，可以成功卸出大量再生粉尘。其中夹杂着大小不一的碎块，如下图所示。

3. 异常运转现象分析

3.1催化剂高积碳是烧焦区床层温度高的直接原因

近期调整中，上游石脑油加氢装置增加了70吨左右的催化重汽油，导致提供给重整的进料终馏点升高，而进料终馏点高容易造成催化剂结碳。

高积碳的催化剂落到烧焦区，燃烧时会产生更多的热量，烧焦区床层温度极易超温。一旦床层长时间超温，本身装置处理量大，再生器内网结构长期处于悬挂状态，受其自身重力、振动或其它因素共同作用，顶部V形丝及环向焊缝在此工况下极易成为易损件。再生器内网，尤其是内网的上半部分损坏后，大量的再生循环气容易将颗粒直径比较小的催化剂吹向再生风机，并堵塞、堆积在外网上，催化剂颗粒在此过程中不断受到冲击，最终会产出大量的粉尘。

3.2还原段贴壁、空腔和床层局部流化

在径向移动床反应器中，贴壁和空腔是特有的非正常操作现象。尤其是对于处理量大的装置，更容易出现这种异常现象，从而导致料位在短时间内大幅波动，常见于气速流量更大的一反内。当反应系统中粉尘量过多时，中心管的部分区域被粉尘堵住，导致更多的气流通过中心管未被堵住区域，受粉尘影响，气体相对密度增大，反应器内催化剂在此影响下出现贴壁现象，催化剂层内部出现空洞，之后在自身重力或其它影响因素下，如堆积的催化剂坍塌或反应器振动等原因，空洞被填补，导致了还原段料位的突然下降。当空洞再次形成时，还原段的料位会恢复。

当还原段料位和床层温度出现同步小幅波动时，我们要注意，还原段催化剂床层可能已经出现床层局部流化现象。研究发现，这种异常现象容易出现在还原段料位较低的工况下。当还原段料位较低时，催化剂堆积质量较小，还原段底部的二段还原气受粉尘影响，气相密度增大，搅动催化剂床层形成局部流化态。流化态下的催化剂床层密度降低，高温气流通过时换热效率降低，从而导致了床层温度的波动。此外，由于催化剂受局部流化的影响，分部不均匀，所以一反温降下降，而其他反应器温降上升，这就成为了判断催化剂床层局部流化的重要依据之一。在此异常工况下，密相催化剂之间互相碰撞加剧，产生大量催化剂粉尘，形成恶性循环。

4. 应对措施

①进料终馏点高易造成催化剂结碳，所以催化剂循环速率要随装置负荷和进料组分调整及时调整。控制烧焦区氧含量稳定，保证再生气的流量稳定，可以有效控制烧焦区床层温度。

②还原段料位波动主要还是白粉尘淘析效果不好，缩短反吹间隔，增长反吹时间，增加卸粉尘频率，需要注意的是，粉尘收集器的压力不能过高，否则很容易导致催化剂循环中断。

③适当提高干燥区的温度，可以有效减轻催化剂粉尘板结现象，增强卸粉尘效果。

2023年1月至5月，项目部装填新鲜催化剂共计6600Kg，卸出待生催化剂粉尘4518Kg，再生催化剂粉尘4266Kg，结果表明我部采取的措施是切实有效地。随着装置运转周期的增加，催化剂强度降低，加大淘析量以清除系统中的粉尘是必要的，有助于改善催化剂循环再生，保障产品收率。

5. 总结

综上所述，当系统中出现催化剂异常运转现象时，要全方面考虑各种因素，找出根本原因并采取相应的应对措施。粉尘的影响不容忽视，在日常生产中，要时刻关注进料组分的变化，维持淘析系统的正常运行，定期送检分析催化剂粉尘，保证颗粒度不低于30%，以防止系统内粉尘累计造成一系列异常现象。

参考文献

[1]杨宏涛.连续重整催化剂再生系统循环不畅原因分析与对策[J].化工技术与开发.2019,48(8):74-76.

[2]李江山.连续重整装置催化剂粉尘异常分析及应对措施[J].广州化工.2019,47(8):125-127.

[3]朱亚东.UOP连续重整装置催化剂循环故障分析及处理[J].炼油技术与工程.2014,44(10):5-9.

[4]范强.连续重整装置粉尘累计问题的探讨[J].石油炼制与化工.2017,48(5):81-86.

[5]苏鲁书，朱晴晴,刘丙超,等.新型循环流化床反应器研究进展[J].化工进展，2017，36(9): 3177-3188

作者简介：葛小哲（1993.9-），男，汉族，河北保定，本科，研究方向：化工生产

张东升（1983.4-），男，汉族，内蒙古，本科，研究方向：化工生产