加氫裂化裝置新氫壓力波動分析及其控制措施

秦羽棟，楊艷宏，張培林

（ 格爾木煉油廠， 青海 格爾木 816000）

格爾木煉油廠加氫裂化裝置新氫通過新氫壓縮機提高壓力后與循環(huán)氫混合共同進入反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)[1,2]。反應(yīng)系統(tǒng)壓力直接影響著加氫裂化反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率，它的影響主要通過氫分壓來體現(xiàn)。而新氫對系統(tǒng)操作壓力、反應(yīng)溫度、循環(huán)氫純度、氫油比以及相關(guān)設(shè)備等影響很大，這些決定著工藝系統(tǒng)中的氫分壓，因此，新氫壓力平穩(wěn)是裝置長、滿、優(yōu)運行的的一個必要條件[2]。

加氫裂化裝置氫氣來源于催化裂化裝置和兩套甲醇裝置，甲醇裝置將天然氣轉(zhuǎn)化成馳放氣，一部分進入PSA A套裝置；催化裝置的氣體組分經(jīng)脫硫后進入PSA B套裝置，經(jīng)過PSA提氫后，產(chǎn)生純度達99.99%的氫氣。這些氫氣主要用于加氫裂化裝置、汽油醚化裝置以及重整加氫裝置等。

氫氣的產(chǎn)生和利用涉及裝置較多，因此，影響氫氣壓力的因素也就很多，其壓力波動大的可能性也隨之增加，對相關(guān)裝置的平穩(wěn)操作造成很大的隱患和不便。就加氫裂化裝置近三年的運行情況來看，新氫壓力最低有1.67 MPa，最高可達2.65 MPa，對工藝設(shè)備造成了很大影響。

1 新氫壓力波動大的影響

1.1 對加氫裂化裝置工藝系統(tǒng)的影響

新氫壓力波動大對工藝系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在以下方面：

(1)新氫壓力波動大，反應(yīng)系統(tǒng)壓力隨之波動大，會使反應(yīng)速度、轉(zhuǎn)化率以及空速波動較大，烯烴飽和率、脫硫和脫氮率都會波動大，影響反應(yīng)質(zhì)量，同時提高反應(yīng)壓力可促進含氮化合物的加氫裂解并一直縮合反應(yīng)，對催化劑的使用周期也產(chǎn)生一定影響[2]；

(2)精制段的加氫脫硫、脫氮，芳烴加氫飽和及裂化段的加氫裂化都是強放熱反應(yīng)[1]。大量的循環(huán)氫可以提高反應(yīng)系統(tǒng)熱容量，從而減小反應(yīng)溫度變化幅度。新氫壓力波動大使循環(huán)氫量波動大，反應(yīng)溫度波動隨之變大，即反應(yīng)深度變化過大，這樣反應(yīng)產(chǎn)物組分會發(fā)生很大變化，影響分餾系統(tǒng)重要參數(shù)，使其操作平穩(wěn)率下降，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成產(chǎn)品不合格[2]；

(3)新氫補入量變化幅度過大，會引起循環(huán)氫純度波動較大，進而使氫油比波動變大，氫油比的不穩(wěn)定會增加動力消耗，使操作費用增大，同時會使較高的氫分壓不能維持，對加氫反應(yīng)和抑制生成積炭的縮合反應(yīng)有一定影響等。

1.2 對裝置大型機組設(shè)備的影響

新氫壓力波動大對裝置設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在新氫和PSA的產(chǎn)品氣等往復(fù)式壓縮機上：

(1)新氫壓力過低會造成新氫壓縮機連鎖停機，影響裝置正常生產(chǎn)；

(2)新氫壓力過低會使往復(fù)式壓縮機的壓縮比增大，影響壓縮機的容積效率和機械效率，同時對傳動機構(gòu)之間力的平衡有一定影響[3]；

(3)壓力過低也會使往復(fù)式壓縮機的排氣溫度升高，氣缸溫度也隨之上升，使部分易損件變形或損壞，影響壓縮機正常運行和工作效率，嚴重會停機更換易損件[4]；

(4)若新氫中斷，損壞壓縮機，同時引發(fā)裝置非正常停工，嚴重會發(fā)生事故；

(5)新氫壓力高于操作壓力時，放空閥會自動打開放空，造成氫氣浪費，增加不必要的能耗，同時雜質(zhì)也會污染環(huán)境；

(6)新氫壓力過高會引起PSA裝置相關(guān)安全閥和新氫壓縮機安全閥起跳，嚴重可造成事故；

(7)新氫壓力波動過大，會引起壓縮機管線和緩沖罐的異常聲響和不正常振動，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流引起的共振，損壞設(shè)備及管線等[5]。

2 引起新氫壓力波動大的原因

2.1 其它外裝置引起的原因

(1)甲醇裝置轉(zhuǎn)化系統(tǒng)出現(xiàn)問題引起新氫壓力波動大；

(2)催化裝置和酸性水脫硫聯(lián)合裝置出現(xiàn)問題引起壓力波動大；

(3)汽油醚化等其他用氫裝置出現(xiàn)問題引起壓力波動大；

(4)其它外裝置出現(xiàn)緊急狀況引起的新氫壓力波動大和新氫原料中斷或部分中斷等；

2.2 加氫裂化和PSA裝置工藝系統(tǒng)引起的原因

(1)PSA裝置程控閥出現(xiàn)問題不能正常開啟或關(guān)閉造成緊急切塔引起的新氫壓力波動；

(2)PSA裝置因停儀表風(fēng)、黑屏、晃電等狀況緊急停工引起的新氫中斷或部分中斷；

(3)PSA裝置因閥門內(nèi)漏引起的新氫壓力過高或過低；

(4)加氫裂化裝置原料中，催化柴油中夾有醚化不合格汽油，因其烯烴含量高，耗氫量變大，引起新氫壓力過低[2]；

(5)油品罐區(qū)裝置倒罐引起裝置進料變化，使耗氫量產(chǎn)生變化，引起新氫壓力變化；

(6)蠟油組分餾程輕重不一，使耗氫量變化過大，造成新氫壓力變化過大；

(7)尾油摻煉的量的多少也會影響耗氫量，進而影響新氫壓力等。

2.3 加氫裂化和PSA裝置動設(shè)備引起的原因

(1)新氫、產(chǎn)品氣壓縮機因晃電、停儀表風(fēng)以及黑屏等狀況引起聯(lián)鎖停機，造成新氫中斷或壓力大幅度波動；

(2)新氫、產(chǎn)品氣壓縮機十字頭、連桿大小頭、曲軸、活塞桿等傳動部件損壞、干摩擦或其他原因引起聯(lián)鎖停機或緊急切（停）機，造成新氫中斷或壓力波動大[3]；

(3)新氫、產(chǎn)品氣壓縮機氣閥、活塞環(huán)、支撐環(huán)、填料及刮油環(huán)等易損件損壞引起的緊急切機或停機，造成新氫壓力波動大或中斷[4]；

(4)新氫、產(chǎn)品氣壓縮機潤滑油壓力低、電機定子溫度高和排氣溫度高等引起壓縮機聯(lián)鎖，造成新氫中斷或壓力波動幅度大；

(5)管線、法蘭以及氣閥等泄漏引起緊急停（切）機，造成新氫中斷或壓力波動幅度大；

(6)新氫、產(chǎn)品氣壓縮機入口過濾器堵塞引起的新氫壓力升高而系統(tǒng)壓力下降或新氫壓力波動大；

(7)循環(huán)氫壓縮機因軸位移、振動，潤滑油壓力低及轉(zhuǎn)速高等各種原因聯(lián)鎖停機，造成氫氣壓力高等。

3 新氫壓力波動大的控制措施

(1)在兩套PSA裝置氫氣出裝置混合后，去各用氫裝置之前加一氫氣氣柜，以更好的平穩(wěn)維持氫氣壓力。其主要原因有以下兩點：1）氫氣壓力波動過大，涉及裝置多；2）煉廠正處于大力發(fā)展階段，連續(xù)重整等產(chǎn)品質(zhì)量升級項目正待建設(shè)，產(chǎn)氫及用氫裝置會越來越多，保持氫氣壓力平穩(wěn)是這些裝置平穩(wěn)運行的必要條件。

(2)加強生產(chǎn)調(diào)度、各產(chǎn)氫、用氫裝置班長及操作人員的聯(lián)系。這些裝置若有工藝調(diào)整或突發(fā)情況，當班班長或操作人員應(yīng)立即匯報調(diào)度，調(diào)度及時通知相關(guān)裝置操作人員，及時有效的處理各裝置問題，調(diào)整好操作，以保證氫氣壓力平穩(wěn)，使各裝置平穩(wěn)運行；

(3)PSA崗位內(nèi)操密切關(guān)注裝置進料量和各程控閥的運行情況，出現(xiàn)問題及時聯(lián)系外操及相關(guān)人員處理，保證PSA裝置平穩(wěn)運行的同時，保持氫氣壓力穩(wěn)定；

(4)外操崗位必須加強巡檢，時刻掌握裝置各設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，內(nèi)操崗要時刻注意反應(yīng)溫度、壓力以及氫純度等，及時發(fā)現(xiàn)操作波動問題和氫氣泄漏等安全隱患，并正確、快速處理，以防止氫氣壓力大幅度波動和其它安全事故的發(fā)生；

(5)大型機組方面，加氫裂化、PSA裝置崗位人員要正確按照操作規(guī)程操作，運行期間多看、多聽、多摸，發(fā)現(xiàn)異常立即匯報并妥善處理；管理人員必須按照國家相關(guān)標準和煉廠相關(guān)規(guī)定認真執(zhí)行，每天必須去現(xiàn)場了解機組運行情況，對往復(fù)式壓縮機做好各部件及易損件的檢查與更換，以保證壓縮機開一備一，且運行情況良好，同時也間接保證了加氫裂化裝置新氫壓力和系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，使裝置更好的運行。

4 控制后優(yōu)點

整個氫氣管網(wǎng)中加氣柜后，使氫氣壓力進一步穩(wěn)定，無論是產(chǎn)氫和用氫裝置發(fā)生問題，氣柜可以使氫氣短時間保持壓力平穩(wěn)，其它各裝置都能及時做出相應(yīng)的調(diào)整，進而形成平衡，保證了加氫裂化裝置和其它相關(guān)裝置的平穩(wěn)率和產(chǎn)品合格率，避免出現(xiàn)產(chǎn)品不合格再次回?zé)捲斐傻某杀纠速M；各個崗位的密切聯(lián)系和認真操作，在各個環(huán)節(jié)進行控制，減小了氫氣壓力波動幅度大的概率，防止氫氣壓力低對各裝置工藝系統(tǒng)及其設(shè)備產(chǎn)生較大影響的同時，也避免了氫氣壓力高氫氣放空引起成本浪費。

［1］金德浩，劉建暉，申濤.加氫裂化裝置技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2008.

［2］ 李立權(quán).加氫裂化裝置操作指南[M].北京：中國石化出版社，2005.

［3］孫炯明.往復(fù)式壓縮機技術(shù)問答 [M]. 第二版.北京：中國石化出版社，2007.

［4］ 宋天民.煉油廠動設(shè)備 [M]. 第二版.北京：中國石化出版社，2008.

［5］ 陳國恒.化工機械基礎(chǔ) [M]. 第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.