淺析柴油加氫精制裝置銨鹽堵塞影響及處理

陶貴金 孟祥雷 楊鳳濱 李錫楊

摘 要：加氫裝置的主要目的是脫除原料油中含有的硫、氮、氧等非烴化合物并使原料油中含有的部分芳烴和烯烴飽和。加氫過程中的產(chǎn)生的NH3和HCl會(huì)結(jié)合成NH4Cl，存在于反應(yīng)系統(tǒng)中。本文介紹了柴油加氫精制裝置在提降量過程中由于銨鹽結(jié)晶堵塞的影響及處理方法。

關(guān)鍵詞：柴油加氫 ;銨鹽結(jié)晶; 循環(huán)量

1裝置概述

遼陽石化公司為滿足柴油質(zhì)量升級(jí)需要[1]，于2007年投產(chǎn)一套120萬噸/年加氫精制裝置。裝置的原料油為550萬噸/年常減壓裝置加工的俄羅斯原油的直餾柴油和少量石腦油，也考慮了加工焦化汽、柴油的可能性。通過加氫精制生產(chǎn)出精制柴油和石腦油，在生產(chǎn)過程中也生成少量的酸性氣體和瓦斯。

2銨鹽堵塞影響

2.1第一次波動(dòng)過程、現(xiàn)象及處理

1月5日開工，至7日凌晨開工成功后裝置逐漸提高處理量至120t/h。至7日中班，操作員接調(diào)度指令，提處理量至140t/h。在提量過程中，出現(xiàn)循環(huán)氫入口流量、出口壓力，原料泵出口流量，新氫機(jī)出口壓力，反飛動(dòng)線流量等相關(guān)參數(shù)波動(dòng)的現(xiàn)象，原料泵出口控制閥一直處于手動(dòng)狀態(tài)，反飛動(dòng)控制閥處于半自動(dòng)狀態(tài)且閥位一直未發(fā)生變化。圖1為1月7日波動(dòng)時(shí)的趨勢圖，其中最上面1條波動(dòng)較大的線為原料泵出口流量，第二條線為新氫機(jī)出口壓力，第三條波動(dòng)最大的線為循氫機(jī)入口流量，第四條線為循氫機(jī)出口壓力。

從圖中可以看出，各參數(shù)波動(dòng)形式類似于正弦波，其波動(dòng)周期在40～50s之間，原料量與循環(huán)量波動(dòng)形式隨時(shí)間基本相同，兩臺(tái)壓縮機(jī)出口壓力波動(dòng)曲線隨時(shí)間形式也基本相同，壓力參數(shù)的波峰與流量參數(shù)的波谷相對(duì)應(yīng)。在波動(dòng)時(shí)，循環(huán)量的峰值相差15000Nm3/h（90000～105000Nm3/h）左右，原料量的峰值相差10t/h（120～130t/h）左右，循氫機(jī)及新氫機(jī)出口壓力峰值相差0.2～0.3MPa（8.3～8.6MPa）左右。其他參數(shù)如原料混氫前壓力，反應(yīng)器入口、出口壓力，高壓換熱器E6101C管程出口壓力均有相應(yīng)波動(dòng)。

當(dāng)班班長帶領(lǐng)外操對(duì)裝置相關(guān)部位進(jìn)行檢查確認(rèn)，未發(fā)現(xiàn)異常情況。裝置適當(dāng)降量至125t/h左右未見好轉(zhuǎn)，并聯(lián)系儀表校驗(yàn)循環(huán)氫壓縮機(jī)入口流量，在校驗(yàn)過程中，由于該流量指示回零，壓縮機(jī)反飛動(dòng)控制閥全開，經(jīng)過人為大幅度擾動(dòng)后，裝置逐漸恢復(fù)平穩(wěn)。處理量穩(wěn)定在130t/h。由于該現(xiàn)象首次發(fā)生，且現(xiàn)場無明顯異常，因此未判斷出原因所在。

2.2第二次波動(dòng)過程、現(xiàn)象及處理

波動(dòng)前裝置加工量130t/h，循環(huán)量93000Nm3/h，裝置生產(chǎn)正常。至22：30，循氫機(jī)入口流量、原料泵出口流量等相關(guān)參數(shù)逐漸波動(dòng)，如圖2所示。

從圖2可以看出，其波動(dòng)形式與圖1基本一致。其波動(dòng)的周期，峰值的相差也基本相同，現(xiàn)場也同樣未發(fā)現(xiàn)異常，波動(dòng)最為明顯的為循環(huán)氫入口流量（第3條），其次為原料泵出口流量（第1條），各出口壓力也可能存在小幅度波動(dòng)，但由于區(qū)勢測量精度有限，在波動(dòng)初期未被體現(xiàn)出來。最下面一條為反飛動(dòng)線流量，其波動(dòng)規(guī)律與循氫機(jī)出口壓力相同。當(dāng)班員工將原料泵出口流量降低（降至120t/h左右），且將循氫機(jī)的轉(zhuǎn)速降低了150rpm左右（10500rpm→10350rpm），情況雖未立刻有所好轉(zhuǎn)，但經(jīng)過40分鐘左右，系統(tǒng)恢復(fù)了正常。

2.3第三次波動(dòng)過程、現(xiàn)象及處理

白班接班時(shí)，處理量120t/h，循環(huán)量97000Nm3/h，裝置生產(chǎn)平穩(wěn)。

9：10左右，接調(diào)度令提量至130t/h，至9：25提量至125t/h左右，相關(guān)參數(shù)開始波動(dòng)，形式同前，如圖3所示。

由于有第一次人為干擾后波動(dòng)消失的先例，車間令操作員將反飛動(dòng)控制閥由半自動(dòng)狀態(tài)改為手動(dòng)狀態(tài)，人為將閥開度瞬間開大至90%左右。因閥原開度較大60%左右，效果并不明顯。后緩慢將控制關(guān)至40%，瞬間開大至90%，波動(dòng)消除，如圖4所示。

3原因分析總結(jié)

消除波動(dòng)至今，反飛動(dòng)控制閥一直處在60%左右開度，其流量也保持在35000Nm3/h左右，裝置處理量一直未做提升，波動(dòng)現(xiàn)象也未再次出現(xiàn)。經(jīng)分析討論，認(rèn)為裝置現(xiàn)階段在較大處理量及循環(huán)氫量下穩(wěn)定性較小，提高裝置的處理量或裝置本身在一定的高處理量下都可能引起循環(huán)氫流量及循氫機(jī)出口壓力突然波動(dòng)，造成原料泵出口流量、新氫機(jī)出口壓力波動(dòng)，并且由于循氫機(jī)出口壓力波動(dòng)，使得反飛動(dòng)線流量波動(dòng)，機(jī)體平衡管內(nèi)壓力波動(dòng)，葉輪軸向推力波動(dòng)，最終導(dǎo)致壓縮機(jī)軸位移波動(dòng)。反應(yīng)系統(tǒng)壓降的大小與循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)速、循環(huán)氫純度、加工負(fù)荷、催化劑床層壓降以及設(shè)備管線凈壓降等因素有關(guān)。裝置根據(jù)操作系統(tǒng)上的壓力指示點(diǎn)將整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)分為若干區(qū)間，單獨(dú)分析各區(qū)間段壓降變化與反應(yīng)系統(tǒng)總壓差變化關(guān)系。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)高壓換熱器C臺(tái)管程入口至反應(yīng)空冷出口與系統(tǒng)壓降變化趨勢吻合，是造成反應(yīng)系統(tǒng)壓降上升的主要原因。

4處理措施

降低進(jìn)料量可以減少以上的波動(dòng)，但銨鹽堵塞問題亟待解決。注水溶解是解決銨鹽結(jié)晶最有效的手段，本裝置采用高壓在線水洗的方式取得效果 ，提高除鹽水流量，同時(shí)在停工時(shí)對(duì)反應(yīng)部分循氫機(jī)出口至高換殼程和高換管程至反應(yīng)空冷出口進(jìn)行了沖洗。氯化銨的結(jié)晶溫度與循環(huán)氫中的HCl和NH3的分壓有關(guān)，降低氨、氯含量可以提高氯化銨的結(jié)晶溫度，減少銨鹽結(jié)晶量。提高循環(huán)氫純度、降低循環(huán)氫中NH3 的分壓，提高氯化銨平衡結(jié)晶溫度，使得銨鹽量減少。對(duì)堵塞嚴(yán)重的高換進(jìn)行了拆卸高壓打水沖洗。對(duì)反應(yīng)空冷每路進(jìn)行單獨(dú)的正沖洗和反沖洗。對(duì)新氫（重整氫）中氯的濃度嚴(yán)格控制，盡量使氯的濃度降低。

5結(jié)論

采用降低處理量可以有效的減少反應(yīng)系統(tǒng)的波動(dòng)。停工水洗，消除氯化銨堵塞，效果明顯，水洗過程中應(yīng)防止注入的水進(jìn)入反應(yīng)器和循環(huán)氫壓縮機(jī)內(nèi)，殘留在循環(huán)氫和冷氫管線內(nèi)的水要清理徹底，防止影響下周期運(yùn)轉(zhuǎn)。新氫中氯超標(biāo)是造成循環(huán)氫系統(tǒng)結(jié)鹽的原因之一，加強(qiáng)對(duì)加氫裝置新氫中氯含量檢測是保證加氫裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的必要措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]李大東.加氫處理工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2004：15～16