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柴油加氢装置高压换热器管束铵盐结晶原因分析及对策点击：2153 日期：[ 2014-04-26 22:14:20 ] |
| 柴油加氢装置高压换热器管束铵盐结晶原因分析及对策 黄晓文 黄蔼民 谢涛 中国石化茂名分公司(广东省茂名市525011) 摘要：茂名分公司I套柴油加氢装置2005年jj月份以来高压换热器管束因铵盐结晶造成换热效率下降，管程出15温度下降，反应系统压力降逐步上升，循环氢量明显下降，反应氢油比不足，循环氢压缩机喘振?针对高压换热器管束结晶问题查找原因，对出现铵盐结晶的原因及结晶形成过程进行深入分析，提出了改造措施，取得了较好的效果。 关键词：柴油 加氢精制 高压换热器 氯化铵 结晶 1 概况 1．1 生产概况 茂名分公司I套柴油加氢装置于1991年7月建成投产，原加工能力400 kt／a，原料是焦化柴油、催化裂化柴油、直馏柴油。2002年12月装置进行了改扩建，加工能力提高到600 kt／a。氢气使用重整直供氢、石蜡加氢尾氢，部分补充系统氢气。原料油系统注入加氢阻垢剂，注入量约为60p~g／g。装置于2005年10月停工待料。 11月份恢复生产后，发现反应系统操作情况异常，换热器组E202管程出口温度下降，换热效率下降，反应系统压力降逐步上升，循环氢量明显下降，反应氢油比不足，循环氢压缩机出现喘振，装置只得降量生产，2006年4月进行停工检修。 1．2 反应系统换热流程概况 装置反应器生成物先后经五组十台换热器、与三种物料换热，再经空冷器和水冷器冷却后进入冷高分。换热流程见图1。 装置原设有两个注水点，分别是图1所示注水点1和注水点2，正常使用注水点1。 2 高压换热器铵盐结晶现象及原因分析 2．1 铵盐结晶现象 E202管程换热温降明显下降，说明该组换热器换热效果变差，该组换热器管束出现结晶或结垢堵塞的可能性极大。 2．2 注水情况分析 反应系统注水使用软化水，注水泵为一台三缸往复泵，流量4 t／h。注水点1操作温度190～200 c【=，注水量与原料柴油量之比大于5．2％ 。对高分酸性水进行分析表明，高分酸性水氨氮浓度在3～4 g／L，折算成氢硫化铵质量分数为1．1％～ 1．5％ ，低于高分酸性水控制氢硫化铵质量分数不超过8％ 的要求⋯。同时计算表明，在原料氮质量分数400～1 200 g／g、脱氮率80％ 的条件下，酸性水中的氢硫化铵质量分数为2．3％ ～6．8％ ，也低于8％ 。化验和计算结果都表明反应注水量充足。注水量取决于两点，一是高分水中的氢硫化铵浓度，二是注入点后自由水的存在。在压力6～7 MPa的条件下，水的饱和蒸气温度274．3～284．5 c【=，E203前注入的水呈自由水状态。可以判断，在装置操作条件下，注水点1之后高压换热器管束不会出现铵盐结晶堵塞的现象。 2．3 铵盐形成原因分析 加氢工艺条件下氯化铵结晶温度可以达到204 c【=甚至更高。对操作条件下反应器馏出物中氢硫化铵及氯化铵浓度进行计算，得出氯化铵结晶温度和氢硫化铵结晶温度，表明注水点1前高压换热器存在氯化铵结晶的可能，而且随着结晶的形成，循环氢流量进一步下降，结晶温度不断升高，结晶点不断前移，结晶更趋严重。计算结果见表1。 操作条件下，换热器组E202管程入口温度为275～310℃ ，出口温度为190～200℃ 。可以断定，E202管束存在氯化铵结晶堵塞的可能，而且E202／3，4更严重。 2006年4月，装置进行停工处理，对高压换热器抽芯检查表明，E203和E202／1没有发现铵盐结晶，E202／2～4均发现不同程度铵盐堵塞，其中E202／4最严重。 化验结果表明，结晶物主要是氯化铵水合物，另有微量硫化物，表明高压换热器管束结晶情况及结晶物与上述分析一致。 3 改造措施及效果 3．1 改造措施 注水点温度应介于铵盐结晶点和水露点之间 ]，从表1可知结晶点温度最高可以达到220～230℃ ，操作条件下水凝点即露点温度为274．3～284．5℃ ，故将反应注水点前移。考虑到低负荷条件下E201出口温度相对较低及现场施工条件 限制，在E201出口增设一个注水点，即图1注水点3，根据需要间歇使用。 3．2 效果 2006年11月7日及12月14日装置出现两次循环氢量下降，循环氢压缩机喘振的情况，分别将注水全部或部分改至E201出口后，装置循环氢量即大幅上升，喘振问题在极短时间内得到解决，说明改造效果明显。 4 结论 (1)柴油加氢装置高压换热管束铵盐结晶物主要是氯化铵，氯离子主要来源是重整氢和原料油。管束出现氯化铵结晶堵塞，会使压缩机出口循环氢流量下降，反应器馏出物中氯化铵浓度进一步升高，氯化铵结晶温度也会随之升高，管束结晶堵塞进一步加剧，造成恶性循环。生产过程中必须严格控制好原料、特别是重整氢的氯离子含量，出现氯化铵结晶时应及时进行处理。 (2)柴油加氢装置由于反应氢油比普遍较低，氯化铵结晶温度较高，在操作温度低于250℃的高压换热器管束均存在氯化铵结晶的可能，应在此换热器之前设注水点。高压换热器管束温度越高，形成氯化铵结晶堵塞的周期越长，可以采取在高温换热器部位间歇注水的办法解决氯化铵的结晶问题。 参考文献 [1]李大东．加氢处理工艺与工程[M]．北京：中国石化出版社，2004． |
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