加氫裂化裝置銨鹽結晶問題技術分析和處理措施

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晶問題技術分析和處理措施

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系統銨鹽結晶壓降增加、循氫量大幅度降低技術分析問題，采取措施及效果。

加氫裂化；銨鹽結晶；循氫量

1 裝置簡介

加氫裂化是中石化股份天津分公司的核心裝置之一，它同時承擔著提供乙烯裂解原料、芳烴重整原料、航空煤油、低硫柴油等生產任務。2005年該裝置大修進行了擴能改造，處理量由原設計80萬t/a增加到120萬t/a。自2005年6月28日開工～2006年11月，裝置多次出現反應系統壓降增加、循氫量大幅度降低的嚴重問題，致使該裝置不能高負荷生產。經過分析，確認造成這個問題的原因是鹽結晶堵塞工藝管道和設備。該裝置非計劃停工一天將會造成全公司整體效益損失數百萬元。為了避免非計劃停工損失，我們采取了注水溶解銨鹽、優化高低分操作、優化壓縮機運行、降低原料氮含量、提高循氫純度等措施，使裝置維持運行18個月。并于2006年11月機會停工檢修，進行重整氫增加脫氯罐、循環氫控制閥移除、循環氫系統清洗除氯化銨等方面技術改造，徹底解決了銨鹽堵塞的問題。

2 循環氫系統銨鹽結晶情況

2005年12月中旬天津加氫裂化裝置第一次出現循環氫量下降，兩反應爐F101、F102循氫量也隨之減少，造成R101、R102氫油比下降。裝置此時加工量僅為120 t/h，循氫總量193000 m3/h，F101循氫量68000 m3/h，F102循氫量36000 m3/h，K102轉速9300 r/min。

2006年4月10日第二次出現循環氫量下降，4月21日兩臺循氫加熱爐循環氫量變化明顯，循氫加熱爐循環氫量分別下降了8201 Nm3/h和4011 Nm3/h。另外，系統壓降和兩個反應器壓降也開始升高，循氫機出口至換熱器E101出口的壓降達到了1.20 MPa，比第一次出現循環氫流量低現象時壓差（0.76MPa）有大幅度增加。

2006年5月底第三次出現循環氫量下降，加氫裂化兩反應爐循環氫量開始下降，反飛動閥開度50%，進料量由原來的120 t/h降低到105 t/h，兩反應爐循環氫量分別為120000 Nm3/h和52000 Nm3/h，但是系統壓降仍高達2.7 MPa，這說明循氫系統存在堵塞情況。從8月6日循環氫壓縮機振動非常大，浮環已經受損，需要每4 h加油一次。檢測數據表明，壓縮機波動的主要頻率為機組的一倍頻，該現象是由于壓縮機轉子動不平衡量增加。經過分析排除了轉子有裂紋缺陷、原始不平衡、葉輪松動等因素，懷疑葉輪上可能有粘連物，導致不平衡產生。

3 原因分析

2005年12月中旬天津加氫裂化裝置第一次出現循環氫量下降，通過逐點對K102出口后路管線及設備進行測壓，循氫機出口至反應加熱爐的壓降并沒有出現異常情況，基本可以排除由于循氫機K102出口循環氫系統管路發生堵塞，造成循氫量下降。

檢查發現，由于循氫機K102出口管道不暢，使系統循氫量下降。大修時拆開TIC3302B閥時曾從閥體內清出大量銨鹽，因此懷疑該閥門銨鹽結晶堵塞導致循氫量下降。

2006年4月10日第二次出現循環氫量下降，通過系統排查，發現調節（全開和全關）E104、E101副線控制閥TIC3302A，循環氫流量沒有變化，因此判斷此段管線發生堵塞造成循環氫量下降。

2006年5月底第三次出現循環氫量下降。

循環氫壓縮機的震動大，是因為葉輪上形成了銨鹽結晶導致不平衡。本次大修，循氫壓縮機改用混合新氫（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，進入壓縮機組密封槽道時，與循環氫中含有的氨發生化學反應，生成氯化銨鹽結晶。

4 采取的應急措施及效果

4.1 2005年12月中旬第一次出現循環氫量下降，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，循環氫壓縮機轉速7900 r/min，高壓空冷冷后溫度60℃，循氫量200000 Nm3/h，系統壓降為1.75 MPa，裝置運行比較平穩。

4.2 2006年4月10日第二次出現循環氫量下降，采取第一次出現循環氫量下降時應用過的措施——更改注水位置，注水點由高壓空冷前分別改至E-105前、后，但幾乎沒有什么效果。因此又采取了另外3項措施：

（1）加大注水量，根據以往的經驗表明，循環氫系統壓降增大，循環氫量降低都是由于銨鹽結晶引起的，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）提高循氫機轉速8300 r/min和8500 r/min，F101、F102的循環氫流量均有所增加，但系統壓降也隨之增大。

（3）處理E104、E101副線控制閥TIC3302A，對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℃，情況無明顯改善。

效果：5月4日通過TIC3208A溫度判斷，該閥通過量已逐漸增大，3天以后該閥門完全疏通，循氫量開始好轉。5月11日，循環氫壓縮機轉速降至8200 r/min的情況下，反飛動閥開度為零，兩循氫加熱爐總量接近150000 Nm3/h，系統壓降在1.90 MPa以下。加氫裂化裝置循環氫系統趨于穩定。

4.3 2006年5月底第三次出現循環氫量下降，除了采取第一、二次出現循環氫量下降時應用過的4項措施外（效果都不很明顯），又采取3項新的措施：

（1）降循環氫冷后溫度由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。

（3）優化高分溫度等操作條件。

（4）優化加氫裂環原料，降低原料的氮含量。

效果：加氫裂化裝置循氫系統TV3302B控制閥采用間斷注水溶解，效果良好，但存在著設備腐蝕的安全隱患。特別是初期每3～6天注水一次1～2 L，增加循環氫流量效果非常明顯；隨著時間的推移，注水效果越來越差，9月增加到每天2～3次，每次注水1～1.5 L。采用上述措施，維持裝置生產到11月上旬，其間裝置低處理量運行（見表1）。

表1 溫控閥TV3302B注水情況

5 最終整改措施

加氫裂化循環氫系統溫控閥TV3302B前后管線以及換熱器銨鹽堵塞已經比較嚴重，在TV3302B控制閥處注水處理堵塞問題，只是應急手段，對裝置安全有可能帶來較大的隱患，且注水時間間隔越來越短、作用越來越小，為了徹底解決加氫裂化裝置循氫管線堵塞問題，天津公司采取了以下整改措施：

（1）盡早擇機停工徹底處理銨鹽堵塞的問題。2006年11月21日天津加氫裂化裝置停工，清洗系統內的銨鹽，并對一反催化劑進行撇頭，總停工時間15天。循環氫系統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。對循氫壓縮機解體檢查發現，密封氫隔板處存在大量的銨鹽結晶，化驗分析為氯化銨。

（2）從源頭著手解決銨鹽結晶問題，增設化工粗氫堿洗脫氯措施。重整氫出裝置前增加2臺脫氯罐，與原有的2臺脫氯罐串聯使用，進一步降低重整氫中氯離子含量。化工氫氣質量對比，脫氯罐后氯離子含量小于5×10-5%。

（3）為增大循環氫的流通面積，減輕銨鹽在控制閥處的積存，根據實際操作情況，目前和以后脫丁烷塔進料熱量較充足，可以取消TV3302B控制閥。在裝置停工處理時該項整改已經完成。

（4）對循環氫系統長期注水對設備腐蝕的危害進行細致的風險評估，對循環氫系統注水涉及的管線段進行了全面檢查，并檢查各排凝點的積液及腐蝕情況，尚未發現腐蝕加劇安全隱患問題。

6 結論

天津加氫裂化裝置多次出現循環氫量下降，累計持續時間超過9個月，主要是氯化銨鹽的結晶造成的。

銨鹽結晶形成后，用管道外部加熱方法處理，基本沒有效果。

用高壓注水方式處理銨鹽結晶，疏通堵塞效果明顯，但無法從根本上解決問題，隨時間增長銨鹽在注水點后部流程中的堆積將越來越嚴重。

重整氫中氯含量，用檢直管法測定即使小于5×10-5%，但仍然在一定的條件下，對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，高級工程師，長期從事石油化工技術管理工作。