柴油加氢精制装置换热器管束、空冷管束铵盐结晶原因分析及对策

柴油加氢精制装置换热器管束、空冷管束铵盐结晶原因分析及对策

李杰 卢学瑞

陕西延长石油（集团）有限责任公司 延安石油化工厂，陕西 延安 727406

摘 要： 延安石油化工厂240万吨/年柴油加氢精制装置高压分离系统压力降在装置试车后，（E103+A101），2015年10月为20KPa，2016年3月初为100KPa，2016年3月底为120KPa，2016年5月初为220 KPa，至2017年3月份最高时为300KPa。通过对热高分气-混氢换热器、热高分气空冷器注水量调整、压力降变化分析。在E-103前连续注水后，高压系统压力降大幅下降至50k Pa以下，循环氢压缩机汽轮机3.5MPa蒸汽消耗量降低5t/h，解决了高压分离系统压力降搞得问题。

关键词： 高压分离系统压力降 换热器管束 空冷 铵盐结晶 注水

中图分类号：TE9 TE624.5+1

1 前言

目前我国炼油工业石油产品质量标准逐步升级，柴油加氢精制技术是降低柴油硫含量、氮含量最为有效的手段之一^【1】，油气脱出的硫、氮的分离是其中主要的一环，文章介绍了柴油精制装置的注水操作，对换热器、空冷压降增长控制进行了浅析。

2 柴油加氢精制装置流程简介

柴油精制装置流程简图

2.1 装置柴油精制装置流程简介

240万吨/年柴油加氢精制装置采用抚顺石油化工研究院FRIPP成熟先进的加氢催化剂，工程上采用SEI开发的柴油加氢成套技术。

常压柴油，经加热后混氢，进入反应器反应，柴油在反应器内脱硫脱氮，柴油中的氮经反应生成氨气，混合在油气中，反应后油气自反应器底部输出，至热高压分离罐D103，分离气相，经E103换热、反应产物空冷器A101冷却后，进入冷低压分离罐D105。

E103前、A101前有注水流程，注水吸收高分油气中的氨气、硫化氢，污水在冷高压分罐D105分离后，自压至冷低压分离罐D106，D106污水自压输送出装置。注水系统水源采用酸性水汽提装置净化水，加少量除盐水；高压分离系统注水分两路：注水点1如图在A-101前，为连续注水；注水点2如图在E-103前，为间断注水，设有注水分布器。

2.2 脱硫、脱氮原理

硫醇 RSH+H₂ → RH+H₂S

硫醚 RSR’+2H₂ → RH+R’H+H₂S

二硫醚 RSSR+H₂ → 2RSH → 2RH+2H₂S

脱氮 RNH+5H₂ → C₅H₁₂+NH₃

3 装置运行中高压分离部分存在的问题

240万吨/年柴油加氢精制装置自2014年8月份试车开工，高压分离系统压力降（E103+A101）较低（E103、A101之间无压力测量点，不能判断单独压降），压降增长速度慢，2015年10月为20KPa；2016年3月初为100KPa，2016年3月底为120KPa，2016年5月初为220 KPa，至2017年3月份最高时为300KPa（临界设计最高压降）；循环氢压缩机进出口压差增大，汽轮机3.5MPa蒸汽消耗量较开工初期同加工负荷时增加5t/h。

高压系统压力降高，可造成循环氢压缩机进口压力低，进出口压差大，能耗增加，同时对压缩机运行造成影响。

4 解决措施

4.1 柴油精制装置脱硫、脱氮、结盐反应原理

NH₄⁺ + CL^- →NH₄CL

NH₄⁺ + SH^-→NH₄SH

4.2 分析过程

换热器E-103进口温度约225℃，出口温度约135℃，空冷出口温度约40-50℃。硫化氢铵结晶温度约70℃，加氢工艺条件下氯化铵的结晶温度可以达到204℃^【2】，当温度低于结晶温度时，铵盐将会析出，富集并沉积在换热管内部。根据硫化氢铵、氯化铵的结晶温度、实际工况温度，如在空冷A-101处结盐，结盐成分应为硫化氢铵；如在换热器E-103处结盐，结盐成分应主要为氯化铵；因E103、A101之间无压力测量点，不能判断检测E103、A101单独压降，所以需要查找结盐部位。

4.3 解决思路

4.3.1 排除注水水质原因

4.3.2 加大空冷A101前注水量。

4.3.3 加大换热器E103前注水量。

4.4 解决方案

4.4.1注水水源为酸性水汽提装置净化水混合除盐水，为排除水质影响因素，采取停用净化水，全部采用除盐水注水，注水两周，高压分离系统压力降未见明显降低，即排除注水水质因素；

4.4.2 2016年4月13日起，装置同时运行两台注水泵，提高空冷前注水量自加工量的5.5%至8%；2016年4月至2017年3月，提高空冷A101前注水量，高压系统压力降未降低，仅保持平稳。

4.4.3 E103前注水流程无流量计，无法监测注水水量。通过关小A101前注水点注水手阀开度，进行憋压提高E103注水点压力，运行一周，高压分离系统压力降无明显变化，分析认为E103前注水量不足。

4.4.4 2017年3月装置按计划停工检修，停工过程中，停柴油物料后，继续注水进行水洗24h。

4.4.5 装置检修期间，对空冷A101注水分布器进行了改造，将注水口口径扩大（即周边向外磨1㎜，原尺寸为5 mm×40mm,改造后变为7mm×42mm），不考虑注水口前后压力变化（变化量很小），不考虑水量增加流体阻力的变化，注水面积由200 mm²增加至294 mm²。

4.4.6 2017年4月份检修开工后，高压分离系统压力降依然较大，说明停工过程中停柴油物料后注水水洗步骤，无明显效果。

通过关小A101前注水点注水手阀开度憋压，提高E103注水点压力，在换热器E-103前注水保持72h后，效果明显，运行一周，高压分离系统压力降已降至 50KPa左右，汽轮机3.5MPa蒸汽量降低5t/h，取得良好效果。

5.效果

通过以上数据，说明240万吨/年柴油加氢精制装置高压分离系统压力降（E103+A101）增长时，主要换热器前注水频次低、注水量过小所致；结盐成分主要为氯化铵。

2017年7月至今，E103前注水点每季度注水一次，高压分离系统压力降（E103+A101）平稳保持。

作者简介：

李杰 （1984-），男，汉族，陕西洛川，工程师，工学学士，从事化工生产与管理工作。联系电话：13772251856

参考文献

【1】王震. FRIPP柴油超深度加氢脱硫技术开发及工业应用 【J】.当代石油石化,2008，16（2）：24-27

【2】李其伦 陈云晓 杨殿臣. 柴油加氢装置注水洗盐探讨.《炼油技术与工程》.2016年第11期