延长石油│S Zorb装置再生系统存在问题及处理办法

关键词 | S Zorb 再生系统  问题分析

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陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂1.8Mt/a汽油精制装置采用S Zorb吸附技术，由进料与脱硫反应、吸附剂再生、吸附剂循环和产品稳定四部分组成。装置原料来自催化裂化装置汽油组分，设计硫质量分数为200μg/g，以重整装置产生的氢气为氢源，生产硫质量分数低于10μg/g的清洁汽油产品。装置于2013年12月27日一次试车成功。S Zorb装置自开工以来，主要存在吸附剂再生器氮气取热量受限和吸附剂循环中断影响再生器操作等问题。

为了实现连续操作，装置设有吸附剂连续再生系统。其再生实质是烧硫烧碳过程。再生器内设有取热盘管，通过热水循环，取出多余的热量，以控制再生器内床层温度。根据装置试车过程、开工后实际加工负荷和原料的硫含量，2014年4月，对装置再生取热系统进行了改造，由热水循环取热改为氮气取热。装置典型运行参数见表1。

通过改造，既确保了再生器的取热平衡，实现了再生器温度的平稳控制，也减少了氮气电加热器的负荷，取得了一定的经济效益。根据氮气取热核算及运行经验，取热介质改为氮气后，装置加工量提高，根据硫平衡，再生风量需达到240m3/h，再生器温度上升至525℃，接近报警温度530℃，导致装置不能安全平稳运行。

再生过程中热氮气主要用于吸附剂流化、吸附剂输送、ME-103反吹和闭锁料斗的置换、充压。由于ME-103反吹和闭锁料斗置换、充压属于间歇操作，热氮气的消耗量在500~700m3/h，造成了再生器取热量受限，导致装置加工量受限。

装置再生系统自改为氮气取热后未出现取热盘管泄漏等问题。针对装置再生器取热受限问题，提出以下应对措施：

(1)平稳控制加工负荷

根据表2可知，氮气取热能够解决装置加工负荷在90%以下再生器热量平衡问题。只要平稳控制加工负荷，氮气取热就能够满足生产需要。根据实际操作经验对氮气取热量进行核算得出，原料硫质量分数在110μg/g左右且装置的加工负荷在90%左右，脱硫负荷在23kg/h左右，氮气取热能够满足生产需要。

(2)合理控制吸附剂循环速度

当装置原料硫含量增大或加工负荷增加时，可以将再生器取热介质由氮气改为热水，但更换需要一定时间。通过对吸附剂流程分析，待生吸附剂自反应器接受器至再生器进料罐，温度由410℃下降至250℃，而再生温度一般控制在500℃以上，故可以通过提高吸附剂循环量来带走再生器内部分放热量，达到热量平衡。根据装置加工负荷来调整吸附剂循环速度，一方面能够达到再生器取热量平衡，另一方面，低负荷下较低的循环速度也可以减少吸附剂对管线的磨损。装置加工负荷提高时的操作参数见表3。

(3)再生器外壁增加取热盘管

一般情况下，再生器内氮气取热盘管可以满足生产需要。当提高加工负荷或处理高含硫汽油时，由于再生器取热受限，不能满足生产需要。再生器外壁增加取热盘管，当再生器温度升高时，可以通过外部取热的方式控制再生器的温度在安全生产范围内。

自2017年4月大检修开工以来，出现过3次由于吸附剂循环中断导致再生器温度下降至260℃以下的问题。开工后，再生器多次出现吸附剂下剂不畅等问题，需要清理过滤器，造成产品循环时间增加、辛烷值损失加大和开工时间延长等问题。对各参数分析及现场检查发现，再生器开工升温过程中，温度320℃以下时，升温速度一般为20℃/h，温度达到320℃以上时，升温速度最大可以达到50℃/h，且升温过程中再生器出现较大幅度晃动。

对再生器现场检查时发现，标高18140mm处再生器变径位置设置有裙式支座，固定于平台上，标高7750mm处设置有4个方向防震导向板，与平台间距45mm，升温过程中晃动幅度达到10mm左右。再生器升温过程中，通过对下剂过滤器清理过程判断，主要由于块状物堵塞过滤器导致下剂不畅。吸附剂结块是根本原因，而再生器晃动导致块状物快速下移堵塞过滤器是直接原因。吸附剂氧化锌、硫化锌及载体Al2O3/SiO2在富氧和水氛围中，发生化学反应生成硫酸锌和硅酸锌等块状物，堵塞过滤器导致下剂不畅，最终导致吸附剂的循环中断。

根据研究结果及本装置实际运行情况，提出以下应对措施。

(1)确保各松动点流量正常，防止再生器局部死床。

(2)控制合理的吸附剂活性及循环速度，防止再生富氧操作，避免水的生成。

(3)出现吸附剂循环中断时，通过调整再生工艺参数实现再生器“保料位、保温”操作。操作步骤如下：关闭再生器进料罐至再生器和再生器至再生器接收器的滑阀；停止再生取热氮气进入再生器，以减少取热量；降低甚至关闭再生风流量，确保吸附剂碳、硫含量一定；再生器内氮气量控制在150m3/h，以满足流化状况下最低量；增加再生风电加热器负荷，提高氮气温度，待氮气温度超过再生器温度时，增加氮气量。通过以上操作，当出现吸附剂循环中断问题时，能够维持再生器温度在400℃以上6h。

(4)现场增加防震导流板，防止再生器在升温过程的晃动。