邵 文，刘传强

220万吨/年连续重整装置的优化设计*

邵 文，刘传强

（中国石油华东设计院，山东青岛266071）

以广西石化公司220万t/a连续重整装置为例，对反应器布置方案、扇形筒形状、压缩机透平冷却方式及氢气再接触冷冻系统等主要技术方案进行了分析对比，并选出了最优化的设计方案作为本装置的设计。

连续重整；反应器；“梯形”扇形筒；丙烷制冷

中国石油广西石化公司新建设的220万t/a连续重整装置是为广西加工海外原油的大型燃料型炼油项目而建设的，是目前国内建造的规模最大的连续重整装置之一。采用UOP超低压连续重整和第三代催化剂连续再生（CycleMax）工艺专利技术，设计规模为220万t/a，催化剂再生规模为4 500 lb/h。以上游轻烃回收装置提供的精制石脑油为原料，生产RONC为102的高辛烷值汽油组分。该装置由华东设计院和国际著名工程公司—西班牙TR公司合作完成FEED（Front End Engineering Design）设计，华东设计院完成基础设计和详细设计。

1 原料和产品

1.1 原料

连续重整装置的原料为轻烃回收装置生产的精制石脑油，为了增加装置的灵活性和适应能力，原料考虑2种设计工况,即一期为贫料工况，二期为富料工况，原料性质见表1。

1.2 产品

装置的主要产品为稳定塔底油、含氢气体、C5-组分（液化气）。其中稳定汽油组分去芳烃抽提装置，C5-组分（液化气）组分去轻烃回收装置，含氢气体去PSA装置。

2 主要技术指标

连续重整装置的产品收率、公用工程消耗和能耗见表2。

表1 重整原料性质Table 1 The property of CCR feedstock

3 主要技术方案的选择

本文以广西石化公司220万t/a连续重整装置为例，对主要技术方案进行了对比，根据对比结果选择最优化的设计方案最为本装置的设计。

3.1 反应器布置

连续重整装置设有4台反应器，不同的工艺包提供商布置方式不相同，或4台叠置式布置或4台并列式布置。对于UOP工艺技术，一般采用4台反应器叠置在一起的设计方案[1]。

（1）4台叠置式布置

对于此种设计方案，由于4台反应器叠置在一起，加上顶部的还原段，设备总高度较高，一般在86 m左右，稳定性较差。为保证一定的强度，设备筒体器壁很厚，设备较重，投资费用也较高。另外，设备的运输、安装和现场组焊都比较困难，并且土建框架投资相应增高，同时也给装置的操作和检修带来不便。此种方案的优点是占地面积较少。

表2 装置主要技术经济指标Table 2 Main economic and technical indexes of the unit

（2）2台+2台叠置式布置

对于220万t/a重整装置，反应器尺寸较大，若采用4台叠置式，总体高度高，设备的制造、运输和安装难度都比较大，同时炼厂所在地位于台风多发区域，风力载荷大，土建施工费用非常高。因此根据实际情况提出了2台+2台叠置式反应器布置结构，即还原段、一反、二反叠在一起，缓冲段、三反、四反叠在一起，并列布置。采用此种设计方案，设备总高度降低到45 m左右，设备筒体器壁相对较薄，设备总重量减轻，便于施工、检修和生产操作。由于采用两列并列布置，占地面积较大，另外还需要增加一套反应器间催化剂氢气提升系统。

2种反应器的布置方案对比见表3。

从表3可以看出，与传统的4台叠置式方案相比，采用并列2台+2台叠置式反应器布置方案框架高度降低约39 m，设备质量减轻51 t，总投资可节省999万元，由于三反顶部增设缓冲段部分，使得催化剂装填量增加4.5 t，若重整催化剂按100万元/t计，即使扣除多装4.5 t催化剂的费用还可以节省投资约549万元。

结合以上因素，本装置最终采用反应器并列2台+2台叠置式布置方案，这也是在国内重整装置中首次采用。

表3 反应器布置方案的对比Table 3 The comparison of reactor layout

3.2 扇形筒

连续重整反应器均为径向反应器，其内件扇形筒是关键部件之一，是高温原料油气进入催化剂床层并均匀分配的通道[2]。传统的扇形筒为“D形”结构，此种扇形筒机械强度低，扇形筒间催化剂存在死区，催化剂利用效率低。本装置设计中首次采用Johnson Screens公司优化的“梯形”结构扇形筒（OptiMiserTM）[3]，结构形式如图 1。

图1 “梯形”和“D形”扇形筒结构形式图Fig.1 The diagram of OptiMiserTM and D shape

这种结构是Johnson Screens和有关工艺专利商共同开发的扇形筒，它结合了外篮式结构和“D形”扇形筒的安装和维护方便的优点，保证了均匀的床层厚度，从而使床层接触范围最大化。与“D形”扇形筒相比，优化的“梯形”扇形筒还有如下优点：

（1）机械强度更大，能够满足更差的工艺条件下使用，使用寿命长。可与反应器本体的停车检修时间一致，保证了装置运转的长周期，从而为实现超长周期节约了成本；

（2）催化剂在每一水平床层都是均匀的厚度，在扇形筒之间没有死区，无堆积炭，催化剂的使用效率更高；

（3）扇形筒横截面积大，流体分布更好，创造了高流量环境；

（4）更好的压缩和抗爆性能，轴向缝隙和光滑的丝网防止催化剂在工作中沿床层流动中不被磨损。

3.3 压缩机透平冷却方案

重整循环氢压缩机和重整氢增压机均采用3.5 MPa（g）凝汽透平驱动离心压缩机，通过经济比较，凝汽透平采用循环水冷却，比采用干空冷和增湿空冷冷却更经济、效率更高。3种方案对比见表4。

表4 透平冷却方案对比Table 4 The comparison of turbine exhaust steam cooling methods

3.4 再接触制冷系统

为进一步回收C3、C4馏分，提高重整产氢的纯度，重整产氢采用两级压缩和两级逆流再接触方式进行提纯，并在在二级再接触流程中设有丙烷制冷系统使再接触温度降至4℃，制冷剂采用更环保、健康的丙烷[4]。为更好节能降耗，对压缩机组出口制冷剂冷却方式进行了优化设计，通过方案比较，压缩机组出口采用蒸发式冷凝冷却工艺，蒸发式冷凝器是一种高效节能的换热设备，由于传热效率高、结构紧凑和安装方便等优点，目前已经在制冷系统中得到广泛的应用[5]。采用此种工艺可节省大量的循环水，经济效益更好。丙烷制冷剂冷却方案对比见表5。

此外，蒸发式冷凝器运行完全依靠水的蒸发潜热带走热量，而不是像立式冷凝器靠水的显热带走热量，故水的使用需求量大大减少，高效挡水板（脱水器）和进风格栅可使水的飘逸率降低至0.001%，独特的水盘设计可减少污物的进入和微生物的滋生，从而降低水处理的工作量和费用。

4 结束语

广西220万t/a重整装置于2010年9月1次开车成功，目前运行良好，各项经济技术指标达到或超过了设计值，尤其是设计的2台+2台叠置式反应器在施工和操作运行过程中显示出了良好的优势。同时，与同类规模装置相比，在建设总投资也减少约5%。实践证明采用优化后的设计方案是成功的。

表5 丙烷制冷剂冷却方案对比Table 5 The comparison of propane cooling method

[1]柳雨春，刘春艳.UOP连续重整装置大型化的新技术[J].承德石油高等专科学校学报，2009，11（2）：35-38.

[2]王家禾.重整反应器扇形管有限元简化模型的建立与分析[J].石油化工高等学校学报，2006，19（4）：72-75.

[3]F.Pradel，Y.Meimon，A.Blanchon.A New Concept of Scallop Screens for Reactors of Refining[J].Oil&Gas Science and Technology，2001，56（6）：597-610.

[4]王晓强，解永刚.丙婉制冷装置在天然气处理厂的应用[J].天然气与石油，2008，26（6）：52-54.

[5]史金安.蒸发式冷凝器的节能运用[J].制冷空调与电力机械，2009，30（6）：53-55.

Optimal Design of 2.2 Mt/a Continue Reforming Unit

SHAO Wen，LIU Chuan-qiang
（China Petroleum East China Design Institute，Shandong Qingdao 266071，China）

Taking 2.2 Mt/a continue reforming unit of Guangxi petrochemical corporation as an example，main technical schemes including reactors layout，cooling method for compressor turbines and so on were compared and analyzed.At last，the optimal design plan was selected.

Continue reforming；Reactor；Propane cooling

TE 624

A

1671-0460（2010）05-0584-03

2010-07-10

邵文，男，高级工程师,1987年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，2004年石油大学（北京）毕业，获硕士学位，长期从事石油化工工艺设计工作。E-mail：hldsw2008@163.com。