连续重整装置再生反应氧分析仪存在的问题及改进方案

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1997年底 ，中国石油兰州石化公司 70万 t/a连续重整装置首次试车成功。该装置由中石化北京设计院设计，包括预处理、重整反应、再生、氢气再接触提纯、抽提及精馏等部分。重整反应部分采用美国UOP专利超低压重整工艺，再生部分采用 UOP开发的第三代 Cyclemax专利技术。催化剂采用石油化工科学研究院开发、由石油三厂生产的新-代 PS.IV铂锡连续重整催化剂 。

催化剂再生是重整反应中最关键的因素，是否能够有效快速再生是装置连续生产的保证。其再生效果通过控制再生器中的氧浓度来实现，氧浓度过高会烧毁 Ps-IV催化剂，过低则再生效果很差，影响催化剂的活性，所以氧分析仪在再生反应中非常重要。

1 氧分析仪在再生反应中的作用催化剂在再生反应器反应过程中表面会有积碳，再生的主要目的是烧碳。积碳与氧气通过燃烧反应被烧掉，但它容易损害催化剂。因为此反应会导致催化剂温度升高，-旦燃烧过于剧烈，温度过高，将会引起催化剂永久性损坏，因此必须对烧碳过程进行控制。最好的方法就是控制好再生器中的氧气含量。如果氧气含量过高，就会产生高温，将损坏催化剂。如果氧气含量过低，烧碳速度慢，使催化剂在烧碳区不能完全除碳，而把烧碳的任务转移到氯化区中完成，造成催化剂中毒失效 。

重整再生氧分析仪选用UOP指定美国 AME-TEK公 司生产 的 THERMOXSERIES 2000/wDG-IV氧化锆分析仪，安装于再生反应器的出口处，实时监控再生循环气中的氧含量变化。如 图 1所示，在黑烧状态下，助燃空气沿实线进入再生器中部，从顶部出来，通过风机再返回至再生器中部，再生氧分析仪及时检测到再生烟气中的氧含量值，并输出至 DCS显示且 自动调节 FIC2517阀门大小来控制空气的进气量，使再生器中的的氧含量控制在 0.4% -1.0%之间；在白烧状态下，助燃空气沿点线进入再生器底部，从顶部出来，通过风机再返回至再生器中部，再生氧分析仪就会检测到再生循环气中的氧含量值，并输出至 DCS显示并自动调节 HIC2517阀门大小来控制排气量大小，使其再生器中氧含量控制在 0.4% ～1.O%之间。

2 氧分析仪故障原因分析自1997年底连续重整装置开工以来，由于氧分析仪故障原因，造成装置热停每年约5次以上，每次处理故障需要 5～7d，给装置的安全平稳生产造成极大的影响。

通过十几年来仪表失灵原因统计，总结其主要原因是：氧化锆头坏、氧化锆头被污染和低流量报警 3个简单故障。这3个简单故障每年所发生的频率约占所有故障的95%以上。

正常情况下，处理此类问题只需 1h左右即可排除故障。由于氧分析仪本身的设计缺陷和安装方式(图2)，分析仪与工艺管线采用2 法兰连接；收稿Et期：2012-12-05(修改稿)第 2期 武 奎等.连续重整装置再生反应氧分析仪存在的问题及改进方案 267令妻 黑烧状态 白控制信号图1 氧分析仪在再生反应流程中的位置再生烟气进分析仪前没有安装截止阀；再生烟气 排除后，工艺才能进行升压、升温。故处理-次简的温度约为480't2、压力为2.50kPa。当氧分析仪 单故障需要 5-7d时间，这样不但影响装置安全发生故障时，必须等待工艺将再生器温度和压力 生产，而且由于装置频繁开、停工对重要设备造成降下来，方可对仪表进行维修和处理。仪表故障 了极大的损害。

工艺再生烟气480℃O.25MPafLf 仪表分析腔体 fL- ..j图2 WDG-IV氧化锆分析仪安装及内部结构氧化锆头污染、易损坏的原因主要是烟气中的积炭堆积于锆头表面，造成氧离子不能充分在去Dtcs - -- I：--- 去CRCS流量警信号锆头正、负极间流动，所分析出的氧含量值不是烟气中真实的氧浓度值，误导再生操作反应。造成；-；-；； . 1： ： ； I- 广，1J ～ 缓嗽 ～lL 化 工 自 动 化 及 仪 表 第 4O卷低流量报警的原因是烟气中的积炭和氯化物堆积于采样及分析器腔体内壁，造成分析样气流通不畅。铂电阻检测到样气温度低于设定值时，仪表发出的开关量报警信号给 CRCS，CRCS系统为保护装置安全，自动将再生系统热停下来。

3 可行性改进方案为保证重整再生系统安、稳、长、满、优运行，针对连续重整再生氧分析仪在十几年运行中经常出现的3个故障原因做出了以下改进方案。

3.1 可行性改造方案-可行性改造方案-如图 3所示，利用原有采样口和分析仪，在采样 口处安装-个 2”耐高温闸阀(600C)，其次将 2 管线转换成 4，1o”管线和预处理系统连接；预处理系统出口连接原有 THER。

MOXSERIES 2000/WDG-IV氧 化锆分 析仪 ；分析残气通过 3/4”管线放空。注意 ：所有连接管线必须用高温蒸汽伴热保温，防止烟气由于温度降低凝结于管路。

排污口图3 可行性改造方案-2 高温法兰阀--耐温600C，不需要装置停工，随时切断再生烟气，随后可处理各种突发仪表故障；再生烟气过滤器--阻止再生烟气中积炭及部分氯化物等杂质进入分析器，污染锫头，延长锆头使用寿命；减压阀、压力表--给仪表提供稳定压力，保证分析准确性由图3所示的改造方案-可以看出，此预处理系统较简单且通用。预处理系统内的管阀件和减压阀选择耐温在 500C以上的316L不锈钢材料；再生烟气过滤器滤芯能够阻止烟气中的积炭和机械杂质，外壳选用 316L不锈钢防止烟气中的氯气腐蚀器件。当仪表发生锆头污染、锆头坏、低流量报警故障时，可通知装置操作人员，将控制系统切换至手动状态；仪表维护人员可关闭2”闸阀，清理过滤器和管路，更换锆头等操作，此操作过程约2h完成。只要仪表维护人员每月定期更换-次过滤器，锆头污染和低流量报警的故障率会降低 90% 以上。

由于改造后安装了过滤器和减压阀，并且增空长了3m采样管路，势必会造成分析结果滞后的问题。但根据理论计算，此滞后时间不会影响装置生产。此方案的优点是利用原有分析仪，只增加-套预处理系统，只需要约 5-6万元即可实现目标。

3.2 可行性方案二可行性方案二如图4所示。方案二和方案-基本相同，在采样 口处安装-个 2”耐高温闸阀(600C)，并增加-套预处理系统。不同之处是废 弃 原 先 AMETEK THERMOXSERIES 2000/WDG-IV氧化锆分析仪，而选用国产知名品牌氧化锆分析仪，在预处理系统中增加-台电子流量控制器来实现低流量报警信号。

第 2期 武 奎等.连续重整装置再生反应氧分析仪存在的问题及改进方案 269排污口图4 可行性改造方案二电子流量计--替代原 AMETEK THERMOXSERIES 2000/WDG-IV氧化锫分析仪中低流量检测器部件由图4所示的改造方案二可以看出，此预处理系统与方案-基本相同。由于采样压力、管路长度和管径的改造与方案-的-致，将减压阀输出设定为 2.0MPa，进入分析仪 的流量设定 为lOL/min，其分析滞后时间也和方案-中完全相同，约为 18s，能够满足再生反应。

4 经济效益方案二是抛弃原先 UOP选型设计，选用国产品牌分析仪。由表 1可知 UOP设计的THER-MOXSERIES 2000/WDG-IV氧化锆分析仪价格约为55万元，每年维护费用约 13.6万元。由表 2知国产氧化锆分析仪每台表价格只有 9万元左右，每年维护费用约4.8万元，且其性能稳定可靠。

表 I THERM0xSERIES 2000/WDG.IV氧化锆分析仪每年所需常用配件及费用表 2 国产氧化锆分析仪及预处理系统每年所需常用配件及费用方案二效果与方案-效果基本相同，不同之处是在预处理系统中增加了-台独立的电子流量检测仪，处理过程也和方案-基本相同。

5 结束语为保证重整再生系统安全平稳运行，减少再生系统热停次数♂合装置特点和在线仪表多年的维护使用技能，提出了两套对再生氧分析仪的可行性整改方案。

针对易出现的故障，方案-在原分析系统 的采样口处加装耐高温法兰阀门，能够实现不用停用再生系统而及时处理氧分析仪的各种故障。增加样气预处理系统，可以实现保护氧分析仪锆头不易被再生气污染，延长锆头使用寿命等作用。

方案二抛弃原先 UOP选型设计，选用国产品(下转第279页)