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高壓換熱器銨鹽結晶原因分析及處理

點擊:1672 日期:[ 2014-04-26 21:35:28 ]
                     高壓換熱器銨鹽結晶原因分析及處理                                劉孝川                  (中海煉化惠州煉油分公司,廣東惠州516086)     摘要:對中海煉化惠州煉油分公司360萬噸/年煤柴油加氫裂化裝置運轉過程中出現的反應系統壓降升高問題進行了分析,介紹了反應系統壓降升高對裝置造成的影響,以及在裝置高壓換熱器管殼程均出現銨鹽結晶問題時的處理過程等。     關鍵詞:加氫裂化;高壓換熱器;氯化銨;結晶     惠州煉油360萬噸/年煤柴油加氫裂化裝置采用北京石油化工科學研究院開發的RMC專利技術。裝置于2009年4月建成投產,以常減壓直餾煤柴油摻煉部分催柴為原料,氫氣主要采用重整氫,部分補充系統氫氣。裝置在2010年4月發現整個反應系統壓降上升比較快,循環氫量明顯下降,循環氫壓縮機喘振閥開度較大,反應氫油比不足,經過分析發現為高壓換熱器存在銨鹽結晶問題,嚴重影響了裝置的正常運行,裝置被迫于2010年8月21日至2010年9月9日,停工對高壓換熱器進行了清洗。     1·高壓換熱器銨鹽結晶原因分析及處理     1.1熱高分氣換熱流程簡介                    裝置反應器生成物先后經過反應流出物/混氫換熱器E101管程,反應流出物/混氫油換熱器E102A/B/C管程和反應流出物/混氫換熱器E103管程,冷卻至239℃左右進入熱高壓分離器D103,D103內氣相經熱高分氣/冷低分油換熱器E104管程、熱高分氣/混氫換熱器E105管程、空氣冷卻器A101,冷卻至50℃進入冷高壓分離器D105。在E104管程和A101入口設有注水點,其中E104管程入口為間斷注水。換熱流程見圖1。     1.2銨鹽結晶現象     裝置在2010年4月發現整個反應系統壓降上升比較快,循環氫量明顯下降,循環氫壓縮機喘振閥開度較大,反應氫油比不足,E104、E105換熱效果變差。對整個反應系統的壓降分成幾部分單獨做每部分的壓降分析,通過對比圖2、圖3發現E104和E105管程、E105的殼程壓降較高,是造成反應系統壓降上升較快的主要原因。                                     1.3銨鹽形成原因分析     加氫工藝條件下氯化銨結晶溫度是180~200℃,硫氫化銨結晶溫度是150℃。因為結晶溫度不同,使得系統中析出的部位不同。氯化銨一般是在最后兩臺高壓換熱器處析出,而硫氫化銨一般在高壓空冷析出[1]。裝置在正常生產中,E104管程入口溫度約為239℃,出口溫度約為175℃;E105管程入口溫度約為175℃,出口溫度約為150℃;E104、E105均達到了氯化銨結晶的溫度,E105還存在硫氫化銨結晶的可能。     通過定期對混合原料油中的氯離子含量的分析,發現混合原料油中的氯離子含量控制≤1 mg/mL,偶爾出現超標的情況,原料油中攜帶的氯離子經過反應器后生成的氯化氫與氨反應生成氯化銨,在高壓換熱器E104、E105長期積聚結晶,造成了高壓換熱器的堵塞。原料油攜帶的氯離子生成的氯化銨在E104、E105管程結晶可通過間斷注水清除掉,但是E105殼程出現壓降上升如此快又是什么原因呢?通過現場對新氫中氯離子含量檢測分析,發現在新氫中氯離子含量約為0.5 mg/mL,同時通過對循環氫中氨含量進行分析,發現循環氫中氨含量約為20 mg/mL,由于E105殼程入口溫度約為95℃,出口溫度約為150℃,因此初步判斷E105殼程出現壓降上升如此快的原因也是因為氯化銨結晶堵塞了換熱器。     1.4處理過程     由于在E104管程入口設有間斷注水點,在2010年5月19日,采取在E104管程入口經過間斷注水以洗滌銨鹽,由圖三可以看出效果很明顯,反應器出口至D105頂出口段壓降由1.8 MPa降至1.14 MPa,整個反應系統壓降由2.93 MPa降至2.56 MPa,但是E105殼程壓降卻由0.33 MPa升至0.44 MPa,此后此段壓降一直成很明顯的上升趨勢。經過分析為對E104管程入口經過間斷注水后,由于換熱效果變好,E105管程出口溫度由160℃左右降至150℃左右,降低了E105的換熱溫度,加劇了銨鹽在E105殼程結晶。     裝置在2010年7月2日采取措施將E104殼程副線閥打開以提高E105換熱溫度,此舉使E105殼程壓降由0.63 MPa降至0.58 MPa具有一定的效果。但是此后由于高壓換熱器E105殼程銨鹽結晶問題日益嚴重,由圖三可以看出E105殼程壓降上升很快。嚴重影響了裝置的正常運行,裝置被迫于2010年8月21日至2010年9月9日,停工對高壓換熱器進行了清洗。在對管線拆裝過程中發現,E105殼程入口管線中存在明顯的氯化氨鹽結晶體,對水洗后的水采樣分析,發現水中氯離子含量高達96 530.6 mg/mL,氨氮含量為86 500 mg/mL,證實了當初關于E105殼程氯化氨結晶的判斷。由于裝置所用氫氣主要是重整氫,事后在現場對重整氫進行氯離子含量在線分析,發現氯離子含量約有5 mg/mL,這主要是由于重整裝置長時間沒有更換脫氯劑,造成氯離子穿透,直接造成了本裝置E105殼程氯化氨鹽結晶,造成反應系統壓降升高,影響了裝置的長周期運行。     2·結論及建議     (1)煤柴油加氫裝置高壓換熱器管程銨鹽結晶可以通過E104管程入口間斷注水解決,但是E105殼程一旦出現銨鹽結晶,很難清除掉,將影響裝置的長周期運行。E105殼程銨鹽結晶物主要是氯化銨,氯離子主要來源是重整氫。在生產過程中必須嚴格控制好重整氫的氯離子含量,要定期對重整氫進行氯離子含量分析,一旦發現氯離子超標,要通知重整裝置及時更換脫氯劑。     (2)由于氯化銨結晶溫度較高,在操作溫度低于200℃的高壓換熱器管束均存在氯化銨結晶的可能,因此可以考慮在裝置大檢修時將換熱流程進行改造,將E105移至E104前,讓熱高分氣先與熱高分氣/混氫換熱器E105換熱,再與熱高分氣/冷低分油換熱器E104換熱,這樣可以保證E105換熱后溫度較高,防止氯化銨在E105殼程結晶堵塞換熱器。 參考文獻    [1]金德浩,劉建暉,申濤.加氫裂化裝置技術問答[M].北京:中國石化出版社,2006:136-137.
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