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      加氫裂化裝置銨鹽結(jié)晶問(wèn)題技術(shù)分析和處理措施

      2010-08-28 06:38:20張曉明
      天津化工 2010年1期
      關(guān)鍵詞:加氫裂化銨鹽控制閥

      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。

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