加氫裂化裝置銨鹽結(jié)晶問(wèn)題技術(shù)分析和處理措施

張曉明

（中石化股份天津分公司，天津 300271）

加氫裂化裝置銨鹽結(jié)晶問(wèn)題技術(shù)分析和處理措施

張曉明

（中石化股份天津分公司，天津 300271）

主要介紹加氫裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)銨鹽結(jié)晶壓降增加、循氫量大幅度降低技術(shù)分析問(wèn)題，采取措施及效果。

加氫裂化；銨鹽結(jié)晶；循氫量

1 裝置簡(jiǎn)介

加氫裂化是中石化股份天津分公司的核心裝置之一，它同時(shí)承擔(dān)著提供乙烯裂解原料、芳烴重整原料、航空煤油、低硫柴油等生產(chǎn)任務(wù)。2005年該裝置大修進(jìn)行了擴(kuò)能改造，處理量由原設(shè)計(jì)80萬(wàn)t/a增加到120萬(wàn)t/a。自2005年6月28日開(kāi)工～2006年11月，裝置多次出現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)壓降增加、循氫量大幅度降低的嚴(yán)重問(wèn)題，致使該裝置不能高負(fù)荷生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)分析，確認(rèn)造成這個(gè)問(wèn)題的原因是鹽結(jié)晶堵塞工藝管道和設(shè)備。該裝置非計(jì)劃停工一天將會(huì)造成全公司整體效益損失數(shù)百萬(wàn)元。為了避免非計(jì)劃停工損失，我們采取了注水溶解銨鹽、優(yōu)化高低分操作、優(yōu)化壓縮機(jī)運(yùn)行、降低原料氮含量、提高循氫純度等措施，使裝置維持運(yùn)行18個(gè)月。并于2006年11月機(jī)會(huì)停工檢修，進(jìn)行重整氫增加脫氯罐、循環(huán)氫控制閥移除、循環(huán)氫系統(tǒng)清洗除氯化銨等方面技術(shù)改造，徹底解決了銨鹽堵塞的問(wèn)題。

2 循環(huán)氫系統(tǒng)銨鹽結(jié)晶情況

2005年12月中旬天津加氫裂化裝置第一次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，兩反應(yīng)爐F101、F102循氫量也隨之減少，造成R101、R102氫油比下降。裝置此時(shí)加工量?jī)H為120 t/h，循氫總量193000 m3/h，F(xiàn)101循氫量68000 m3/h，F(xiàn)102循氫量36000 m3/h，K102轉(zhuǎn)速9300 r/min。

2006年4月10日第二次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，4月21日兩臺(tái)循氫加熱爐循環(huán)氫量變化明顯，循氫加熱爐循環(huán)氫量分別下降了8201 Nm3/h和4011 Nm3/h。另外，系統(tǒng)壓降和兩個(gè)反應(yīng)器壓降也開(kāi)始升高，循氫機(jī)出口至換熱器E101出口的壓降達(dá)到了1.20 MPa，比第一次出現(xiàn)循環(huán)氫流量低現(xiàn)象時(shí)壓差（0.76MPa）有大幅度增加。

2006年5月底第三次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，加氫裂化兩反應(yīng)爐循環(huán)氫量開(kāi)始下降，反飛動(dòng)閥開(kāi)度50%，進(jìn)料量由原來(lái)的120 t/h降低到105 t/h，兩反應(yīng)爐循環(huán)氫量分別為120000 Nm3/h和52000 Nm3/h，但是系統(tǒng)壓降仍高達(dá)2.7 MPa，這說(shuō)明循氫系統(tǒng)存在堵塞情況。從8月6日循環(huán)氫壓縮機(jī)振動(dòng)非常大，浮環(huán)已經(jīng)受損，需要每4 h加油一次。檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，壓縮機(jī)波動(dòng)的主要頻率為機(jī)組的一倍頻，該現(xiàn)象是由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量增加。經(jīng)過(guò)分析排除了轉(zhuǎn)子有裂紋缺陷、原始不平衡、葉輪松動(dòng)等因素，懷疑葉輪上可能有粘連物，導(dǎo)致不平衡產(chǎn)生。

3 原因分析

2005年12月中旬天津加氫裂化裝置第一次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，通過(guò)逐點(diǎn)對(duì)K102出口后路管線及設(shè)備進(jìn)行測(cè)壓，循氫機(jī)出口至反應(yīng)加熱爐的壓降并沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，基本可以排除由于循氫機(jī)K102出口循環(huán)氫系統(tǒng)管路發(fā)生堵塞，造成循氫量下降。

檢查發(fā)現(xiàn)，由于循氫機(jī)K102出口管道不暢，使系統(tǒng)循氫量下降。大修時(shí)拆開(kāi)TIC3302B閥時(shí)曾從閥體內(nèi)清出大量銨鹽，因此懷疑該閥門銨鹽結(jié)晶堵塞導(dǎo)致循氫量下降。

2006年4月10日第二次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，通過(guò)系統(tǒng)排查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)（全開(kāi)和全關(guān)）E104、E101副線控制閥TIC3302A，循環(huán)氫流量沒(méi)有變化，因此判斷此段管線發(fā)生堵塞造成循環(huán)氫量下降。

2006年5月底第三次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降。

循環(huán)氫壓縮機(jī)的震動(dòng)大，是因?yàn)槿~輪上形成了銨鹽結(jié)晶導(dǎo)致不平衡。本次大修，循氫壓縮機(jī)改用混合新氫（制氫的純氫與重整氫混合）作為密封氫，由于重整氫中還有少量的氯離子，進(jìn)入壓縮機(jī)組密封槽道時(shí)，與循環(huán)氫中含有的氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氯化銨鹽結(jié)晶。

4 采取的應(yīng)急措施及效果

4.1 2005年12月中旬第一次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，采取的措施：更改注水位置，將高壓注水由高壓空冷前改至高換E-105前、后，高換E105前、后沖洗銨鹽。

效果：更改注水后，循環(huán)氫量上升了4000Nm3/h，效果比較明顯。2006年2月6日加氫裂化裝置處理量為122 t/h，循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速7900 r/min，高壓空冷冷后溫度60℃，循氫量200000 Nm3/h，系統(tǒng)壓降為1.75 MPa，裝置運(yùn)行比較平穩(wěn)。

4.2 2006年4月10日第二次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，采取第一次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降時(shí)應(yīng)用過(guò)的措施——更改注水位置，注水點(diǎn)由高壓空冷前分別改至E-105前、后，但幾乎沒(méi)有什么效果。因此又采取了另外3項(xiàng)措施：

（1）加大注水量，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)氫系統(tǒng)壓降增大，循環(huán)氫量降低都是由于銨鹽結(jié)晶引起的，所以車間加大了高壓注水的水量，注水量由以前的14 t/h增加到16 t/h（滿量程）。

（2）提高循氫機(jī)轉(zhuǎn)速8300 r/min和8500 r/min，F(xiàn)101、F102的循環(huán)氫流量均有所增加，但系統(tǒng)壓降也隨之增大。

（3）處理E104、E101副線控制閥TIC3302A，對(duì)該處管線用電伴熱加熱，第一天加熱溫度為200℃，第二天增加到300℃，情況無(wú)明顯改善。

效果：5月4日通過(guò)TIC3208A溫度判斷，該閥通過(guò)量已逐漸增大，3天以后該閥門完全疏通，循氫量開(kāi)始好轉(zhuǎn)。5月11日，循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降至8200 r/min的情況下，反飛動(dòng)閥開(kāi)度為零，兩循氫加熱爐總量接近150000 Nm3/h，系統(tǒng)壓降在1.90 MPa以下。加氫裂化裝置循環(huán)氫系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。

4.3 2006年5月底第三次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，除了采取第一、二次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降時(shí)應(yīng)用過(guò)的4項(xiàng)措施外（效果都不很明顯），又采取3項(xiàng)新的措施：

（1）降循環(huán)氫冷后溫度由55℃降至49℃以下提高循氫純度。

（2）2006年8月6日～9月5日加氫裂化裝置循氫系統(tǒng)TV3302B控制閥排凝處少量注水，沖洗溶解控制閥堵塞的銨鹽，維持裝置生產(chǎn)。

（3）優(yōu)化高分溫度等操作條件。

（4）優(yōu)化加氫裂環(huán)原料，降低原料的氮含量。

效果：加氫裂化裝置循氫系統(tǒng)TV3302B控制閥采用間斷注水溶解，效果良好，但存在著設(shè)備腐蝕的安全隱患。特別是初期每3～6天注水一次1～2 L，增加循環(huán)氫流量效果非常明顯；隨著時(shí)間的推移，注水效果越來(lái)越差，9月增加到每天2～3次，每次注水1～1.5 L。采用上述措施，維持裝置生產(chǎn)到11月上旬，其間裝置低處理量運(yùn)行（見(jiàn)表1）。

表1 溫控閥TV3302B注水情況

5 最終整改措施

加氫裂化循環(huán)氫系統(tǒng)溫控閥TV3302B前后管線以及換熱器銨鹽堵塞已經(jīng)比較嚴(yán)重，在TV3302B控制閥處注水處理堵塞問(wèn)題，只是應(yīng)急手段，對(duì)裝置安全有可能帶來(lái)較大的隱患，且注水時(shí)間間隔越來(lái)越短、作用越來(lái)越小，為了徹底解決加氫裂化裝置循氫管線堵塞問(wèn)題，天津公司采取了以下整改措施：

（1）盡早擇機(jī)停工徹底處理銨鹽堵塞的問(wèn)題。2006年11月21日天津加氫裂化裝置停工，清洗系統(tǒng)內(nèi)的銨鹽，并對(duì)一反催化劑進(jìn)行撇頭，總停工時(shí)間15天。循環(huán)氫系統(tǒng)換熱器殼程清洗除氯化銨430 kg，換熱器管程清洗除氯化銨120 kg。對(duì)循氫壓縮機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn)，密封氫隔板處存在大量的銨鹽結(jié)晶，化驗(yàn)分析為氯化銨。

（2）從源頭著手解決銨鹽結(jié)晶問(wèn)題，增設(shè)化工粗氫堿洗脫氯措施。重整氫出裝置前增加2臺(tái)脫氯罐，與原有的2臺(tái)脫氯罐串聯(lián)使用，進(jìn)一步降低重整氫中氯離子含量。化工氫氣質(zhì)量對(duì)比，脫氯罐后氯離子含量小于5×10-5%。

（3）為增大循環(huán)氫的流通面積，減輕銨鹽在控制閥處的積存，根據(jù)實(shí)際操作情況，目前和以后脫丁烷塔進(jìn)料熱量較充足，可以取消TV3302B控制閥。在裝置停工處理時(shí)該項(xiàng)整改已經(jīng)完成。

（4）對(duì)循環(huán)氫系統(tǒng)長(zhǎng)期注水對(duì)設(shè)備腐蝕的危害進(jìn)行細(xì)致的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)循環(huán)氫系統(tǒng)注水涉及的管線段進(jìn)行了全面檢查，并檢查各排凝點(diǎn)的積液及腐蝕情況，尚未發(fā)現(xiàn)腐蝕加劇安全隱患問(wèn)題。

6 結(jié)論

天津加氫裂化裝置多次出現(xiàn)循環(huán)氫量下降，累計(jì)持續(xù)時(shí)間超過(guò)9個(gè)月，主要是氯化銨鹽的結(jié)晶造成的。

銨鹽結(jié)晶形成后，用管道外部加熱方法處理，基本沒(méi)有效果。

用高壓注水方式處理銨鹽結(jié)晶，疏通堵塞效果明顯，但無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，隨時(shí)間增長(zhǎng)銨鹽在注水點(diǎn)后部流程中的堆積將越來(lái)越嚴(yán)重。

重整氫中氯含量，用檢直管法測(cè)定即使小于5×10-5%，但仍然在一定的條件下，對(duì)加氫裂化裝置造成影響，要重視重整氫氯離子含量的控制，需增設(shè)必要的脫氯措施。

book=2010,ebook=46

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.01.012

TE624.4+32

B

1008－1267（2010）01-0031－03

2009-08-17

張曉明（1968-）男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事石油化工技術(shù)管理工作。