壽 建 祥

(中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

催化重整(簡(jiǎn)稱重整)是石油煉制的主要加工工藝之一，既可以生產(chǎn)高辛烷值清潔汽油，又可以經(jīng)芳烴分離后得到苯、甲苯和二甲苯等芳烴產(chǎn)品，同時(shí)副產(chǎn)現(xiàn)代煉油廠必不可少的氫氣，所以連續(xù)重整裝置是現(xiàn)代大型煉化企業(yè)的重要裝置[1-2]。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)原油一次加工能力超過(guò)600 Mt/a，重整加工能力接近100 Mt/a，而連續(xù)重整技術(shù)又是21世紀(jì)煉油生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級(jí)換代、生產(chǎn)超清潔燃料的核心技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)新建的連續(xù)重整裝置規(guī)模越來(lái)越大，其中，2.0 Mt/a以上的裝置超過(guò)10套，而最大運(yùn)行的重整裝置的規(guī)模為3.2 Mt/a，另外有多套3.0 Mt/a以上的連續(xù)重整裝置正在設(shè)計(jì)建造中。對(duì)于大部分傳統(tǒng)煉油廠，原有的連續(xù)重整裝置規(guī)模在1.0 Mt/a的級(jí)別。為了更好地分析連續(xù)重整裝置大型化后對(duì)全廠總流程的影響及可能帶來(lái)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，本課題嘗試從大型化重整裝置對(duì)全廠原料、產(chǎn)品和公用工程配置的影響，以及裝置大型化涉及的關(guān)鍵設(shè)備、工程建設(shè)挑戰(zhàn)和規(guī)模效益等方面進(jìn)行分析，以期為新建大型連續(xù)重整裝置做技術(shù)準(zhǔn)備。

1 原料和產(chǎn)品

1.1 原料供應(yīng)

在傳統(tǒng)燃料型煉油廠中，重整原料主要來(lái)自常壓蒸餾裝置，加氫裂化裝置規(guī)模較小，而且以產(chǎn)燃料油品為主，其重石腦油產(chǎn)品占重整原料的比例一般不超過(guò)20%。受原料來(lái)源限制，傳統(tǒng)煉油廠中重整加工能力占原油一次加工能力的比例不超過(guò)15%。隨著煉油廠由傳統(tǒng)燃料型向化工型轉(zhuǎn)變，在新的煉化一體化項(xiàng)目中，加氫裂化裝置的規(guī)模不斷擴(kuò)大，加氫裂化工藝選擇以多產(chǎn)化工原料為主，可使加氫裂化重石腦油占重整原料的比例大幅上升。通常煉化一體化煉油廠的加氫裂化重石腦油占重整原料比例達(dá)到40%。國(guó)內(nèi)一座新投用的一體化煉油廠的總流程采用全加氫路線，其加氫裂化重石腦油占重整原料的比例超過(guò)70%。另外隨著乙烯原料的輕質(zhì)化發(fā)展，石腦油將越來(lái)越多地進(jìn)入重整裝置。綜上所述，隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，充足優(yōu)質(zhì)的重整原料供應(yīng)為重整裝置的大型化創(chuàng)造了必要條件。

1.2 產(chǎn)品需求

催化重整以石腦油為原料，在一定的溫度、壓力和臨氫狀態(tài)下將原料中的大部分環(huán)烷烴和部分烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴，從而大幅度提高產(chǎn)物的辛烷值，同時(shí)副產(chǎn)大量低價(jià)氫氣，是生產(chǎn)芳烴和清潔汽油的重要裝置[3-4]。隨著油品質(zhì)量的升級(jí)和環(huán)境保護(hù)要求的提高，重整裝置除了為加氫裝置提供低價(jià)穩(wěn)定的氫源外，其產(chǎn)物還可以作為高辛烷值汽油調(diào)合組分或芳烴裝置的原料。特別地，中國(guó)是世界第一人口大國(guó)，也是世界第一紡織大國(guó)，現(xiàn)代紡織工業(yè)的主要原料聚酯纖維(PET，俗稱滌綸)就是由石油化工產(chǎn)品對(duì)二甲苯(PX)衍生而來(lái)，原油→石腦油→重整→PX→PTA→PET的化纖產(chǎn)業(yè)鏈在國(guó)內(nèi)化工產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和影響。以制取高純度PX為目標(biāo)的典型生產(chǎn)工藝如圖1所示。在全球范圍內(nèi)，中國(guó)石油化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)是第三個(gè)掌握重整-芳烴聯(lián)合全套技術(shù)的企業(yè)，在大力發(fā)展芳烴工業(yè)方面，中國(guó)有技術(shù)、資源和市場(chǎng)全方位優(yōu)勢(shì)。

圖1 以制取高純度PX為目標(biāo)的重整-芳烴聯(lián)合工藝示意

近幾年一大批煉化一體化項(xiàng)目正在快速投產(chǎn)，大型重整-芳烴聯(lián)合是其必備的工藝流程，其中，重整加工能力占原油一次加工能力的比例達(dá)到40%，甚至接近50%，其主要目標(biāo)是在重整產(chǎn)物中提取芳烴，這除了因?yàn)楫?dāng)前芳烴產(chǎn)業(yè)鏈具有豐厚的利潤(rùn)外，還因?yàn)樯a(chǎn)芳烴是煉化一體化項(xiàng)目的關(guān)鍵，是傳統(tǒng)燃料型煉油廠轉(zhuǎn)向化工型煉油廠的必經(jīng)之路。根據(jù)“宜油則油，宜芳則芳，宜烯則烯”的全流程優(yōu)化原則，缺少哪一塊都將大幅降低煉化一體化項(xiàng)目的效率。重整產(chǎn)物相對(duì)石腦油的價(jià)值有很大提升，重整產(chǎn)物使用范圍廣、需求量大，因而重整裝置是提高煉油廠整體效益的主體裝置。

1.3 重整裝置對(duì)煉油廠全流程的優(yōu)化作用

圖2是煉化一體化煉油廠常見(jiàn)總流程的示意。煉油廠原油進(jìn)入蒸餾裝置后，按照餾程切割為石腦油、煤油、柴油、蠟油和渣油等組分，在常規(guī)的加工流程中，石腦油主要進(jìn)入重整裝置或蒸汽裂解裝置，煤油、柴油經(jīng)過(guò)加氫精制后作為產(chǎn)品，蠟油可以通過(guò)加氫裂化或催化裂化裝置轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油，渣油可以生產(chǎn)瀝青，也可以送渣油加氫或焦化裝置處理后再進(jìn)入加氫裂化裝置或催化裂化裝置轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油。蠟油和渣油加工路線的選擇決定了煉油廠產(chǎn)品的類型和收率，而其中的重整工藝在提高石腦油價(jià)值的同時(shí)還為蠟油和渣油加工提供寶貴的氫源。

圖2 煉化一體化煉油廠常見(jiàn)總流程示意

為了了解重整裝置規(guī)模對(duì)煉油廠總流程的影響，對(duì)兩種不同類型的千萬(wàn)噸煉油總流程的主體裝置及加工能力進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出：方案1為傳統(tǒng)的以產(chǎn)燃料油品為目標(biāo)的煉油廠，配置有大型催化裂化裝置、小型加氫裂化裝置和小型重整裝置；方案2為當(dāng)前比較先進(jìn)的化工型煉油廠，具備相對(duì)較大的加氫裂化能力和連續(xù)重整加工能力。下面對(duì)這兩種不同總流程方案的主要產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，情況如表2所示。

表1 不同類型的千萬(wàn)噸級(jí)煉油總流程的主體裝置及加工能力對(duì)比

表2 不同類型的千萬(wàn)噸煉油總流程的主要產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

從表2可以看出：雖然化工型煉油廠(方案2)的總商品收率高于燃料型煉油廠(方案1)的，但是其汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)燃料油品的產(chǎn)量卻不到后者的60%；方案1所產(chǎn)乙烯原料的量為1.54 Mt/a，最多只能供0.60 Mt/a的小型蒸汽裂解裝置作原料，而方案2所產(chǎn)乙烯原料的量達(dá)到3.92 Mt/a，足以為當(dāng)前最大規(guī)模的1.40 Mt/a蒸汽裂解裝置提供原料。在方案2中，通過(guò)適當(dāng)擴(kuò)大重整裝置規(guī)模，將加氫裂化重石腦油轉(zhuǎn)化為高附加值芳烴，并副產(chǎn)氫氣供應(yīng)給加氫裂化裝置，可降低加氫裂化的用氫成本，為加氫裂化裝置擴(kuò)大規(guī)模創(chuàng)造條件，同時(shí)可增加加氫裂化尾油產(chǎn)乙烯原料的量，為大型蒸汽裂解裝置提供足夠的優(yōu)質(zhì)原料，從而最終降低燃料油品收率、增加芳烴和烯烴等化工產(chǎn)品的收率，有利于燃料型煉油廠成功轉(zhuǎn)化為化工型煉油廠。

2 工藝和主要設(shè)備分析

2.1 主要連續(xù)重整工藝提供商的業(yè)績(jī)對(duì)比

目前中國(guó)在用的連續(xù)重整工藝的提供商主要有3家，分別為霍尼韋爾旗下環(huán)球油品(UOP)公司(其開(kāi)發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為UOP工藝)、法國(guó)Axens公司(其開(kāi)發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為Axens工藝)和中國(guó)石化(其開(kāi)發(fā)的連續(xù)重整工藝統(tǒng)稱為國(guó)產(chǎn)工藝)。此3家提供商的連續(xù)重整工藝在中國(guó)的大型重整裝置的業(yè)績(jī)對(duì)比如表3所示。由表3可見(jiàn)，3種工藝都有3.0 Mta以上規(guī)模的大型化連續(xù)重整裝置的運(yùn)行業(yè)績(jī)或者正在建設(shè)中。隨著重整技術(shù)的發(fā)展，這3種連續(xù)重整工藝之間相互借鑒，各有優(yōu)缺點(diǎn)，并在工程上都是可行的。所以，對(duì)于4.0 Mta規(guī)模的大型連續(xù)重整裝置在工藝選擇上可以進(jìn)行多家比選，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃要求做出最佳選擇。

表3 主要連續(xù)重整工藝提供商在中國(guó)的大型重整裝置業(yè)績(jī)對(duì)比

2.2 主要設(shè)備大型化分析

在21世紀(jì)初國(guó)內(nèi)連續(xù)重整裝置的規(guī)模基本為1.0 Mt/a左右，但是最近10年出現(xiàn)了多套2.0 Mt/a以上規(guī)模的重整裝置，目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)行的最大連續(xù)重整裝置的規(guī)模為3.2 Mt/a。表4為兩套不同規(guī)模的連續(xù)重整裝置的主要設(shè)備規(guī)格和管道直徑的對(duì)比。由表4可以看出，重整裝置大型化后，其主要設(shè)備規(guī)格和管道直徑都成倍增大。

表4 裝置大型化主要設(shè)備和管道直徑變化情況舉例

1)兩路分支。

下面就連續(xù)重整裝置大型化后，在反應(yīng)器布置、反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件、加熱爐布置、壓縮機(jī)選型和進(jìn)料換熱器選型等方面進(jìn)行分析。

2.2.1 反應(yīng)器布置連續(xù)重整裝置一般設(shè)有4臺(tái)反應(yīng)器，對(duì)于1.0 Mta級(jí)別的連續(xù)重整裝置，不同工藝提供商的反應(yīng)器布置方式各不相同，一般分為3種形式：4臺(tái)疊置、4臺(tái)并列布置和二二疊置。裝置大型化后，各工藝商的反應(yīng)器布置方式趨于多樣化[5-6]。以UOP工藝為例，在裝置規(guī)模較小時(shí)，一般采用4臺(tái)反應(yīng)器疊置在一起的設(shè)計(jì)方案，而在規(guī)模較大時(shí)則多改為二二疊置式，在超大規(guī)模時(shí)甚至采用5個(gè)反應(yīng)器(前面3臺(tái)反應(yīng)器疊置一列，后面2臺(tái)反應(yīng)器疊置一列)的設(shè)計(jì)。不同重整工藝提供商的反應(yīng)器布置的對(duì)比如表5所示。

表5 各種不同重整工藝反應(yīng)器布置對(duì)比

4臺(tái)疊置的反應(yīng)器布置方式中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和配管的布置緊湊，減少了催化劑提升設(shè)施，節(jié)省用地，但是4臺(tái)反應(yīng)器疊置在一起后加上頂部的還原段，設(shè)備的總高度較高，穩(wěn)定性較差，為保證一定的強(qiáng)度，設(shè)備筒體器壁需要加厚，反應(yīng)器投資費(fèi)用也增加。另外，設(shè)備的運(yùn)輸、安裝和現(xiàn)場(chǎng)組焊難度都增加，并且配管和土建框架投資相應(yīng)增高。特別隨著裝置大型化，如果還采用4臺(tái)反應(yīng)器疊置，制造和施工難度都將大幅上升。所以對(duì)于大型化連續(xù)重整裝置，反應(yīng)器一般采用二二疊置或并列布置的方式。

2.2.2 反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件連續(xù)重整反應(yīng)器均為徑向反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件是連續(xù)重整大型化后裝置可靠性的關(guān)鍵部件之一。當(dāng)前幾種工藝提供商的反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件的主要區(qū)別在于反應(yīng)器入口氣體分配器。

反應(yīng)器入口氣體分配器是高溫原料油氣進(jìn)入催化劑床層并均勻分配的通道。以其中一種工藝為例，其重整反應(yīng)器入口氣體分配器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的演變。該工藝最早使用傳統(tǒng)的“D”形結(jié)構(gòu)扇形筒分配器，這種分配器的機(jī)械強(qiáng)度低，扇形筒間催化劑存在死區(qū)，催化劑利用效率低。隨著技術(shù)的發(fā)展，該工藝商對(duì)扇形筒進(jìn)行了改進(jìn)，將“D”形結(jié)構(gòu)優(yōu)化為梯形結(jié)構(gòu)，而后又進(jìn)一步改進(jìn)為契型結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝商的介紹，使用最新的反應(yīng)器入口分配器時(shí)，不僅反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件強(qiáng)度大幅度增加，而且在同樣的催化劑裝填量的情況下，反應(yīng)器總高度下降8%，反應(yīng)器轉(zhuǎn)油線總長(zhǎng)度減少6%，反應(yīng)器投資和工程建造投資都有所下降。

連續(xù)重整反應(yīng)器氣體分配器除了扇形筒結(jié)構(gòu)外，另外一種常用的氣體分配器是由絲網(wǎng)組成的圓筒結(jié)構(gòu)，其實(shí)物照片見(jiàn)圖3。扇形筒結(jié)構(gòu)和絲網(wǎng)圓筒結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上都能滿足連續(xù)重整裝置大型化的要求，并且都有3.0 Mta以上規(guī)模裝置的使用業(yè)績(jī)。

圖3 絲網(wǎng)圓筒結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器入口氣體分配器照片

2.2.3 加熱爐的布置重整反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)吸熱過(guò)程，重整反應(yīng)加熱爐是重整裝置中的主要設(shè)備之一，其投資占連續(xù)重整裝置總投資的比例約為20%[7]。重整反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境為低壓高溫，反應(yīng)加熱爐爐管內(nèi)介質(zhì)的體積流量大，允許的壓降很小，每個(gè)加熱爐爐管壓降通?？刂圃?0 kPa以下，介質(zhì)出爐的溫度要達(dá)到510～549 ℃，因此加熱爐的爐管通常設(shè)計(jì)成多路并聯(lián)，每路爐管通過(guò)大口徑集合管連接、多臺(tái)燃燒器聯(lián)合供熱。重整反應(yīng)加熱爐實(shí)際上可以認(rèn)為是一個(gè)純輻射加熱爐，因?yàn)橹饕墓に嚱橘|(zhì)僅在輻射室完成熱交換，對(duì)流室則完全利用從輻射室出來(lái)的高溫?zé)煔獍l(fā)生中壓蒸汽供裝置自用。

重整輻射室爐管排列主要有兩種類型，分別為正U型布置和倒U型布置，兩種爐管在連續(xù)重整裝置都有應(yīng)用。裝置大型化后，隨著加熱爐負(fù)荷增加，加熱爐體積成倍放大，加熱爐爐型結(jié)構(gòu)布置成為關(guān)鍵要素。在重整裝置規(guī)模較小時(shí)，反應(yīng)加熱爐輻射段用爐墻隔開(kāi)，共用對(duì)流段的四合一爐，但在裝置規(guī)模較大時(shí)則宜使用二合一爐或者單爐，甚至使用雙U型管加熱爐。

2.2.4 壓縮機(jī)的選型和出裝置氫氣壓力的確定重整循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整所產(chǎn)氫氣(簡(jiǎn)稱重整氫)的增壓機(jī)是連續(xù)重整裝置的核心設(shè)備。當(dāng)前國(guó)內(nèi)已開(kāi)工的連續(xù)重整裝置中，除了少量小規(guī)模裝置的重整氫增壓機(jī)選擇往復(fù)式壓縮機(jī)外，百萬(wàn)噸級(jí)以上連續(xù)重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)和重整氫增壓機(jī)均采用透平驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)。透平驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)在低壓縮比和高排量的重整工藝中的應(yīng)用有很多優(yōu)勢(shì)，不需備機(jī)，可減少設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)減小占地面積，而且由于設(shè)備故障率低、日常維護(hù)簡(jiǎn)單，所以也可相應(yīng)減輕日常勞動(dòng)強(qiáng)度。

重整循環(huán)氫的壓縮比約為2，而重整氫根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)的需求，其總壓縮比通常為4或者8，循環(huán)氫只需要一級(jí)壓縮就能滿足壓力要求，而重整氫需要兩級(jí)或三級(jí)壓縮才能滿足壓力要求。為了降低重整壓縮機(jī)投資，在部分新設(shè)計(jì)的連續(xù)重整裝置中循環(huán)氫壓縮機(jī)合并了重整氫增壓機(jī)的一級(jí)，這樣可以減少一級(jí)增壓機(jī)的投資、大幅度降低壓縮機(jī)的總投資。然而，隨著連續(xù)重整裝置規(guī)模的不斷變大，重整循環(huán)氫和重整氫的總量也在成倍增長(zhǎng)，對(duì)重整循環(huán)氫壓縮機(jī)的制造水平提出了更高要求。所以在大型化連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)時(shí)要與壓縮機(jī)制造商充分交流，選擇最為經(jīng)濟(jì)可靠的氫氣壓縮方式。

重整裝置規(guī)模較小時(shí)，一般根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)的壓力要求設(shè)計(jì)重整氫出裝置壓力，通常重整氫邊界壓力為1.2 MPa或2.4 MPa。隨著重整規(guī)模的變大和重整原料及催化劑的改進(jìn)，4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置的產(chǎn)氫量超過(guò)2×105m3/h，此時(shí)如果再選擇偏低的重整氫出裝置壓力，則會(huì)有如下不利影響：一是重整裝置氫氣純度不高，影響產(chǎn)品液體收率和液化氣收率；二是重整氫管線直徑會(huì)非常大，增加了投資和施工難度?；谝陨显?，根據(jù)煉油廠氫氣管網(wǎng)壓力等級(jí)設(shè)置情況，對(duì)于大型化連續(xù)重整裝置，其出裝置氫氣盡量按照較高壓力設(shè)計(jì)，并將氫氣提純裝置就近布置在重整裝置附近，以提高重整產(chǎn)品液體收率和降低裝置投資。

2.2.5 重整進(jìn)料換熱器的選擇重整進(jìn)料換熱器是連續(xù)重整裝置的主要能量回收設(shè)備，其回收的熱量相當(dāng)于重整反應(yīng)加熱爐提供給裝置的熱量之和。一套4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置，重整進(jìn)料換熱器的熱負(fù)荷超過(guò)250 MW。連續(xù)重整是一種低壓工藝，為了降低系統(tǒng)壓力和壓縮機(jī)功率，雖然重整進(jìn)料換熱器的熱負(fù)荷大，但卻要求其具有很小的壓降，冷側(cè)和熱側(cè)介質(zhì)壓降總和一般不超過(guò)100 kPa，故重整進(jìn)料換熱器的選型對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行和裝置能耗水平有著非常重要的影響。

早期小型重整裝置選擇逆流管殼式立式換熱器，換熱效率偏低，而且管殼式立式換熱器換熱面積很難再進(jìn)一步擴(kuò)大。百萬(wàn)噸級(jí)以上規(guī)模的連續(xù)重整裝置，一般都使用傳熱系數(shù)高、壓降小的焊板式換熱器代替多臺(tái)管殼式立式換熱器，這樣可節(jié)省占地、避免立式換熱器并聯(lián)可能引起的偏流等問(wèn)題，且由于焊板式換熱器傳熱效率高，可減少進(jìn)料加熱爐的熱負(fù)荷及重整產(chǎn)物空氣冷卻器的面積，以達(dá)到節(jié)省燃料和降低用電量的目的。另外，近年來(lái)國(guó)內(nèi)興起的繞管式換熱器也能很好地滿足重整進(jìn)料換熱器的要求，目前繞管式換熱器在3.2 Mt/a連續(xù)重整裝置上有單臺(tái)使用的業(yè)績(jī)。對(duì)于4.0 Mt/a連續(xù)重整裝置而言，選擇兩臺(tái)繞管式換熱器并聯(lián)還是單臺(tái)放大使用，需要在設(shè)備選型時(shí)進(jìn)行充分論證。

2.2.6 催化劑循環(huán)和再生連續(xù)重整工藝流程的核心是催化劑循環(huán)和再生系統(tǒng)，各主要工藝商再生系統(tǒng)差別較大。UOP工藝的再生循環(huán)氣采用濕熱循環(huán)，再生循環(huán)氣回路壓降較小，循環(huán)氣只需要在再生器燒焦段附近安裝一臺(tái)高溫鼓風(fēng)機(jī)即可；Axens工藝、中國(guó)石化洛陽(yáng)工程有限公司的SLCR工藝以及中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司(簡(jiǎn)稱SEI)的逆流床工藝的再生氣循環(huán)采用干冷循環(huán)，循環(huán)氣回路設(shè)備較多，壓降較大，需要設(shè)置再生循環(huán)氣壓縮機(jī)。相對(duì)UOP工藝，其他3種工藝的再生器壓力較高，有利于催化劑的燒焦和減少再生循環(huán)氣的管線直徑。從目前各重整工藝大型化后的運(yùn)行情況來(lái)看，這幾種工藝的催化劑再生系統(tǒng)都能滿足工程要求。

2.3 裝置大型化后的節(jié)能分析

2.3.1 重整原料直供在百萬(wàn)噸級(jí)連續(xù)重整裝置中，直餾石腦油占原料的絕大部分。早期因?yàn)樵O(shè)備可靠性較差，重整原料一般采用罐區(qū)供料(簡(jiǎn)稱罐供)形式，即常壓蒸餾裝置出來(lái)的直餾石腦油冷卻到常溫后先進(jìn)入石腦油儲(chǔ)罐，由儲(chǔ)罐收油、封罐、靜置、脫水、采樣分析合格后，再送往重整裝置的預(yù)加氫系統(tǒng)。隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，重整規(guī)模不斷增大，如果繼續(xù)使用原料罐供形式，一則需要增加大量石腦油儲(chǔ)罐，使裝置投資增大；二則罐供重整原料的溫度低，進(jìn)裝置前還需要升溫、升壓，所以不利于節(jié)能；再則，罐供方式增加了中間環(huán)節(jié)，使煉油廠的操作成本大幅上升。所以新的大型化連續(xù)重整裝置一般與一體化項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)劃，直餾石腦油原料直供預(yù)加氫系統(tǒng)，加氫裂化重石腦油直供重整進(jìn)料，以降低操作成本。重整原料直供和罐供的主要設(shè)備和能耗的對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 重整原料直供和罐供的主要設(shè)備和能耗的對(duì)比

當(dāng)然，由于重整裝置的催化劑昂貴，對(duì)雜質(zhì)的要求很高，特別是對(duì)原料的含水量要求非常高(一般要求控制原料中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5 μg/g，甚至更低)，所以重整原料直供時(shí)要做好原料質(zhì)量監(jiān)控，對(duì)于產(chǎn)石腦油的上游工藝操作要加強(qiáng)監(jiān)控，特別對(duì)于常壓蒸餾裝置石腦油換熱器、加氫裂化裝置重石腦油換熱器等設(shè)備的可靠性要提高要求，以確保重整原料的質(zhì)量合格。在加氫裂化重石腦油直供重整進(jìn)料時(shí)，加氫裂化裝置平穩(wěn)操作非常重要，要制定加氫裂化重石腦油的水含量指標(biāo)，設(shè)置在線水分析儀，重石腦油作重整進(jìn)料時(shí)要經(jīng)過(guò)精制脫硫。直餾石腦油直供預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，預(yù)加氫原料罐的設(shè)計(jì)要做好保溫和緩沖脫水，預(yù)加氫原料罐容量要適當(dāng)放大，以增加直餾石腦油的停留脫水時(shí)間，同時(shí)降低預(yù)加氫反應(yīng)的空速，增強(qiáng)預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)的抗沖擊能力。

2.3.2 大型重整裝置節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)?；?yīng)在重整裝置規(guī)模較小時(shí)，很多低溫?zé)崂玫慕?jīng)濟(jì)效益較差[8]。隨著重整裝置規(guī)模的增大，部分低溫?zé)岬睦脤⒕哂泻芎玫囊?guī)模效應(yīng)，可通過(guò)深度熱聯(lián)合設(shè)計(jì)使裝置具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。表7所示為大型化重整裝置節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)?；?yīng)。

表7 大型重整裝置節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)?；?yīng)

從表7可以看出，當(dāng)重整裝置在百萬(wàn)噸級(jí)時(shí)，裝置的氫氣冷量回收量只有0.6 MW，由于在氫氣管路上增加換熱器將會(huì)增加氫氣管路壓降，引起氫氣增壓機(jī)功耗增加，同時(shí)還要增加管道和換熱器投資，因而不具有經(jīng)濟(jì)效益。同樣，預(yù)加氫汽提塔由于含有硫化氫、氯化氫等高酸腐蝕介質(zhì)，如果要回收預(yù)加氫汽提塔塔頂?shù)牡蜏責(zé)?，換熱器的投資和操作成本都較高，因而在裝置規(guī)模較小時(shí)也不具有經(jīng)濟(jì)效益；但是，當(dāng)裝置規(guī)模達(dá)到4.0 Mt/a時(shí)，其通過(guò)低品位熱量回收的能量將數(shù)倍增加，此時(shí)裝置將具有明顯的規(guī)模效益。另外，大型化連續(xù)重整裝置在提高反應(yīng)加熱爐熱效率上也具有同樣的規(guī)模效益。

3 重整工藝的優(yōu)化設(shè)想

常規(guī)連續(xù)重整工藝中催化劑流動(dòng)方向與油氣流動(dòng)方向一致，重整反應(yīng)的進(jìn)行由易到難，而越到反應(yīng)器后部，催化劑受積炭和氯流失的影響，其活性逐漸降低。為了解決這個(gè)難題，SEI的連續(xù)重整研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)國(guó)內(nèi)科研單位共同開(kāi)發(fā)了逆流床連續(xù)重整工藝。在逆流連續(xù)重整工藝中，催化劑的流動(dòng)方向與反應(yīng)物料的流動(dòng)方向相反，再生后的催化劑先進(jìn)入第四反應(yīng)器(四反)，然后依次進(jìn)入第三反應(yīng)器(三反)、第二反應(yīng)器(二反)和第一反應(yīng)器(一反)，設(shè)計(jì)的初衷是為了將最難反應(yīng)的四反物料與活性最好的催化劑接觸，以提高重整反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，然而在實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，高活性的再生催化劑直接進(jìn)入四反，容易引起催化劑在四反中強(qiáng)烈結(jié)焦，影響催化劑的活性[9-10]。為了更好地解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)連續(xù)重整工藝進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)想如果再生好的催化劑先進(jìn)入三反，然后進(jìn)入四反，再由四反底部收集后提升至二反，二反底部收集后提升到一反，這樣既解決了傳統(tǒng)連續(xù)重整工藝三反和四反催化劑活性偏低的問(wèn)題，又很好地解決了催化劑積炭量偏高的問(wèn)題。圖4是3種不同連續(xù)重整工藝的反應(yīng)物料與催化劑流向示意。

圖4 不同連續(xù)重整工藝的反應(yīng)物料與催化劑流向示意

4 小 結(jié)

(1)隨著煉化一體化技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)重整裝置有了充足的優(yōu)質(zhì)原料；同時(shí)由于芳烴需求量的增加以及燃料型煉油廠向化工型煉油廠轉(zhuǎn)型的需要，為連續(xù)重整裝置的大型化發(fā)展創(chuàng)造了有利條件；連續(xù)重整裝置的大型化有利于煉油廠總流程的優(yōu)化。

(2)連續(xù)重整裝置的大型化有利于降低單位處理量的裝置投資和占地面積，降低單位人工成本，提高設(shè)備效率，并通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化和深度熱聯(lián)合，規(guī)?；厥盏蜏?zé)幔_(dá)到降低裝置單位能耗的目的。

(3)連續(xù)重整裝置規(guī)模由1.0 Mt/a提高到4.0 Mt/a，其主要設(shè)備大小、布置和形式都有較大變化，這在裝置規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要引起足夠重視。對(duì)重整催化劑活性與物料反應(yīng)難易的更好匹配，提出優(yōu)化的工藝設(shè)想。