全液相加氫和傳統(tǒng)滴流床加氫的操作對(duì)比

O 趙玲瓏 柯君（中海煉化惠州煉化分公司 廣東 516086）

全液相加氫和傳統(tǒng)滴流床加氫的操作對(duì)比

O 趙玲瓏 柯君
（中海煉化惠州煉化分公司 廣東 516086）

從全液相加氫技術(shù)的發(fā)展入手，介紹了全液相加氫工藝流程，通過(guò)對(duì)比全液相加氫和傳統(tǒng)加氫工藝的操作思路，探討了全液相加氫裝置的開(kāi)停工的重點(diǎn)難點(diǎn)，并針對(duì)了全液相加氫工藝的特點(diǎn)進(jìn)一步探討了主要事故處理的原則。

全液相；加氫；事故處理；開(kāi)停工

隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)苛，企業(yè)對(duì)節(jié)能降耗提出了越來(lái)越高的要求，尤其是在新建的一些裝置上，能耗大、效率低的工藝將逐漸被淘汰。加氫工藝是重油輕質(zhì)化和產(chǎn)品升級(jí)的重要手段之一，已經(jīng)成為了煉廠(chǎng)必不可少的裝置之一。

在傳統(tǒng)滴流床加氫工藝中，為了控制反應(yīng)溫度和避免催化劑的積炭失活，一般都利用循環(huán)氫壓縮機(jī)采用大的氫油比的工藝設(shè)計(jì)，但這樣不僅增加了裝置的固定投資也增加了裝置的能耗，全液相加氫工藝是近年來(lái)為適應(yīng)市場(chǎng)需要發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)還處于少數(shù)運(yùn)用階段，但就目前而言，全液相加氫工藝一般沒(méi)有循環(huán)氫壓縮機(jī)、熱高分、循環(huán)氫分液罐等高壓設(shè)備，普遍具有能耗低、投資小、操作難度相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，獲得市場(chǎng)認(rèn)可程度也越來(lái)越高。

1.工藝介紹

目前運(yùn)用較多的全液相工藝主要有撫順石油化工研究院(FRIPP)研發(fā)的SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)、石油化工科學(xué)研究院(RIPP)研發(fā)的連續(xù)液相加氫技術(shù)、杜邦研發(fā)的IsoTherming加氫處理技術(shù)。雖然三家公司的工藝包各有特點(diǎn)，但其原理和流程大部分都相似，下面以IsoTherming加氫處理技術(shù)簡(jiǎn)要介紹全液相加氫的工藝流程：

原料油經(jīng)進(jìn)料泵升壓后與爐前氫混合，在和反應(yīng)產(chǎn)物換熱后進(jìn)入反應(yīng)加熱爐，去反應(yīng)爐加熱至一定溫度后與循環(huán)油混合后自上而下進(jìn)入反應(yīng)器脫硫脫氮，反應(yīng)器流出物一部分經(jīng)循環(huán)油泵與原料混合，循環(huán)油攜帶一定量的溶解氫，為加氫反應(yīng)提供氫源，另一路和原料換熱后經(jīng)減壓角閥進(jìn)入熱低分，在低分中進(jìn)行氣液兩相分離，熱低分油直接去分餾系統(tǒng)，熱低分氣經(jīng)換熱后進(jìn)入冷低分進(jìn)行氣-油-水三相分離，冷低分油經(jīng)換熱后去分離系統(tǒng)，冷低分氣去脫硫。

2.操作思路的差異

傳統(tǒng)滴流床氫工藝的反應(yīng)比較較激烈，尤其是加氫裂化反應(yīng)，反應(yīng)溫度是控制產(chǎn)品質(zhì)量、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化率、調(diào)整產(chǎn)品分布最重要的一種手段，然而反應(yīng)溫度也是操作上最大的一個(gè)安全隱患，操作不當(dāng)容易發(fā)生超溫的風(fēng)險(xiǎn)，反應(yīng)溫度也是全液相加氫控制產(chǎn)品質(zhì)量最重要的手段之一，溫度不夠也不能充分地脫硫脫氮，但全液相加氫不同于加氫裂化不需要控制每個(gè)床層的溫度和溫升，只需控制反應(yīng)器入口溫度從而達(dá)到控制整個(gè)反應(yīng)器的溫度控制反應(yīng)深度，且在正常操作中催化劑被油完全覆蓋，大大減少了超溫的風(fēng)險(xiǎn)。

不同于傳統(tǒng)加氫采用的大氫油比，對(duì)于全液相加氫來(lái)說(shuō)在平時(shí)操作中最大的挑戰(zhàn)來(lái)自于油中氫氣的溶解不足，由于操作條件的變化，需要及時(shí)調(diào)節(jié)油中溶解氫的量，使其在短時(shí)間內(nèi)重新達(dá)到飽和狀態(tài)適應(yīng)新的操作條件，若補(bǔ)充氫補(bǔ)得太慢，勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的則會(huì)使催化劑結(jié)焦失活，反應(yīng)器床層液位是各個(gè)床層氫溶解程度反映最直接的一個(gè)參數(shù)，所以在平時(shí)操作中應(yīng)著重關(guān)注各床層液位變化，如同加裂控制各床層溫升一般。反應(yīng)器最后一個(gè)床層除了有上述功能，同時(shí)還扮演者著隔離反應(yīng)系統(tǒng)和低分系統(tǒng)、防止高壓竄低壓的角色，如同加裂裝置中熱高分一樣，所以操作中無(wú)論什么情況都要保證最后一床層的液位不被壓空。

3.裝置開(kāi)停的區(qū)別

全液相加氫裝置也是加氫裝置的一類(lèi)，在平時(shí)開(kāi)停工的過(guò)程中大部分步驟都和傳統(tǒng)加氫裝置一樣，開(kāi)工都要經(jīng)歷氮?dú)夂蜌錃獾母叩蛪簹饷堋⑿箟涸囼?yàn)、引油、催化劑的預(yù)硫化、升溫升壓、初活穩(wěn)定等，停工也都要經(jīng)歷熱氫汽提、恒溫脫氫、降溫降壓等步驟，不過(guò)因?yàn)槿合嘌b置裝置在工藝和設(shè)備上的差異，主要存在以下幾方面的不同：

(1)高壓氫氣氣密

在3．0MPa以上氣密時(shí)，由于需要考慮鉻鉬鋼納爾遜曲線(xiàn)的限制，通常需要將反應(yīng)器器壁溫度升至93℃以上才能繼續(xù)升壓，全液相加氫裝置不設(shè)置循環(huán)氫壓縮機(jī)，且考慮耗氫的因素一般設(shè)置的新氫壓縮機(jī)數(shù)量也不多，即使是全開(kāi)所有新氫壓縮機(jī)也不及傳統(tǒng)加氫工藝中循環(huán)氣的1/4，在全氣相循環(huán)時(shí)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器升溫速度緩慢，通常需要72～96小時(shí)或者更長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到93℃以上，對(duì)此可以考慮在高壓氮?dú)鈿饷芙Y(jié)束之后，先不用氫氣置換，全量氮?dú)庋h(huán)，在3．0MPa恒壓升溫，因?yàn)榈獨(dú)獾臄y熱能力比氫氣要強(qiáng)，且在不升壓的情況壓縮機(jī)氣閥也比較容易承受。當(dāng)溫度達(dá)到要求后再更換氫氣氣閥置換系統(tǒng)。

在高壓氣密的過(guò)程中需要處理好高壓和低壓的隔離方式，如果熱低分前的減壓角閥可以對(duì)氣相達(dá)到很好的減壓作用，在高壓氣密階段盡量保持裝置的氣相循環(huán)狀態(tài)，若角閥不能達(dá)到很好的減壓作用，不能控穩(wěn)低分壓力，則需用角閥副線(xiàn)手閥人為手動(dòng)控制保持氣相循環(huán)，這種做法需要現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)操作，增加操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，此外還可以考慮利用減壓角閥及其手閥將反應(yīng)系統(tǒng)和低分系統(tǒng)隔離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)單獨(dú)升壓氣密。

(2)系統(tǒng)引油

在氣密結(jié)束之后要引油到反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行催化劑潤(rùn)濕，沖洗，預(yù)硫化，和傳統(tǒng)加氫工藝最大的不同在于，全液相加氫要在引油的過(guò)程中建立反應(yīng)器液位。因?yàn)榉磻?yīng)器最后床層液位在建立初期可能不穩(wěn)定，所以反應(yīng)器進(jìn)油的系統(tǒng)壓力盡可能低，通常保持3．0MPa和低分壓力持平為宜。進(jìn)油時(shí)應(yīng)當(dāng)溫控反應(yīng)系統(tǒng)壓力，減少波動(dòng)。當(dāng)油進(jìn)入最后一個(gè)反應(yīng)器最后一個(gè)床層后不應(yīng)急于建立液位，此時(shí)應(yīng)該通過(guò)調(diào)節(jié)減壓角閥控制反應(yīng)器到低分的減油量稍低于反應(yīng)進(jìn)料量，待最后一床層有液位后稍開(kāi)最后一床層的補(bǔ)充氫，逐漸建立上一床層液位。參考相關(guān)單位的操作經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際操作過(guò)程中不一定是最后一個(gè)床層建立液位，若其他床層能先建立穩(wěn)定的液位，也可以此為基礎(chǔ)再建立其他床層的液位。

(3)升溫升壓

在開(kāi)工期間升溫速度由加熱爐出口溫度控制，此時(shí)的升壓主要靠調(diào)節(jié)新氫壓縮機(jī)出口流量，在升壓完成后改由反應(yīng)系統(tǒng)的壓力控制，需要注意的是在升壓過(guò)程中為了保持反應(yīng)器后減壓角閥流通量不變，應(yīng)該在升壓同時(shí)逐漸關(guān)小角閥的開(kāi)度。

4.裝置的異常處理

由于全液相裝置的設(shè)備較傳統(tǒng)加氫要少，發(fā)生事故的概率也相應(yīng)較少，但仍存在高溫、高壓、臨氫等多種風(fēng)險(xiǎn)，由于加氫精制較加氫裂化反應(yīng)緩和很多，更重要的是油的熱容要比氫氣高很多，發(fā)生超溫的概率也大大降低，全液相裝置發(fā)生緊急情況需要泄壓的事故的概率也較傳統(tǒng)加氫要小。

根據(jù)全液相裝置的特點(diǎn)，一般常見(jiàn)事故多為：新氫中斷事故、原料油中斷事故、循環(huán)油中斷事故。

(1)新氫中斷事故處理

在加氫反應(yīng)中，氫氣作用除了提供加氫原料還有抑制催化劑結(jié)焦的作用，不同于傳統(tǒng)加氫工藝中的大氫油比，全液相裝置整個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)氫量很小，所以在新氫中斷后系統(tǒng)很快就進(jìn)入到貧氫狀態(tài)，此時(shí)發(fā)生結(jié)焦傾向更大，所以在處理新氫中斷事故中盡量破壞結(jié)焦的反應(yīng)條件。

新氫中斷事故的處理原則是：

①快速通過(guò)熄滅加熱爐等措施降低反應(yīng)器溫度；

②保持循環(huán)油泵的正常運(yùn)行；

③減少新鮮原料進(jìn)入反應(yīng)器，包括：切斷新鮮進(jìn)料；將產(chǎn)品油改入回?zé)捑€(xiàn)；

④關(guān)注最后一個(gè)床層液位。保證任何時(shí)候都不能減空。

(2)原料油中斷

原料油中斷后為了防止熱冗余應(yīng)降低反應(yīng)器溫度，以達(dá)到更加安全的狀態(tài)，此時(shí)可打開(kāi)釋放氣的調(diào)節(jié)閥利用補(bǔ)充氫的流動(dòng)，將反應(yīng)器的溫度帶走，但因?yàn)椴粩嘤行職溥M(jìn)入和排除反應(yīng)器使氣相中H2S含量逐漸降低，應(yīng)注意定時(shí)監(jiān)控H2S的含量，防止催化劑在高溫下的不可逆還原。

原料油中斷事故的處理原則是：

①迅速控制反應(yīng)器后減壓角閥，防止催化劑床層液位減空；

②保持循環(huán)油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

③打開(kāi)個(gè)床層補(bǔ)充氫和釋放氣，對(duì)反應(yīng)器降溫。具體降溫幅度要根據(jù)加熱爐熄爐后對(duì)反應(yīng)器的降溫幅度和事故預(yù)計(jì)恢復(fù)的時(shí)間；

④監(jiān)測(cè)低分排放氣中H2S的含量，若低于200ppm應(yīng)將低分排放氣改如新氫壓縮機(jī)入口，防止繼續(xù)流失。

(3)循環(huán)油泵的故障處理

在正常生產(chǎn)中，循環(huán)油泵主要作用是為反應(yīng)原料提供溶解氫和熱量，如循環(huán)油泵故障會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器入口溫度下降，此時(shí)發(fā)生超溫的風(fēng)險(xiǎn)較低，循環(huán)油中斷主要會(huì)影響反應(yīng)器的脫硫脫氮等反應(yīng)，不能達(dá)到預(yù)期的反應(yīng)效果，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

循環(huán)油中斷事故的處理原則是：

①盡快開(kāi)啟備用泵；

②關(guān)注床層液位和系統(tǒng)壓力，同時(shí)保持一定量的氫氣流經(jīng)反應(yīng)器；

③若備用泵不能及時(shí)開(kāi)啟，應(yīng)考慮切斷新鮮原料，改大循環(huán)；

④長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)生產(chǎn)，應(yīng)定時(shí)監(jiān)測(cè)釋放氣中H2S含量，若低于200ppm應(yīng)將低分排放氣改如新氫壓縮機(jī)入口，防止繼續(xù)流失。

5.結(jié)論

相比傳統(tǒng)滴流床加氫工藝，全液相加氫裝置的操作更加簡(jiǎn)單易控，發(fā)生超溫等嚴(yán)重事故的概率較低，但是相比傳統(tǒng)加氫的工業(yè)運(yùn)用的時(shí)間還較短，整個(gè)行業(yè)的操作經(jīng)驗(yàn)還有待積累，本文從對(duì)比傳統(tǒng)加氫的操作入手介紹了全液相加氫裝置的操作思路、開(kāi)停工的難點(diǎn)、重點(diǎn)，及一般性的事故處理原則，旨在進(jìn)一步促進(jìn)全液相加氫技術(shù)發(fā)展和運(yùn)用。

[1]徐海志.SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工業(yè)應(yīng)用[J].當(dāng)代化工,2015. 4(4)833～836.

[2]劉凱祥,阮宇紅,李浩.連續(xù)液相加氫在柴油精制裝置的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計(jì),2012.29(2)26～29.

Operation Comparison of Full Liquid Phase Hydrogenation and Traditional Trickle Bed Hydrogenation

Zhao Linglong, Ke Jun
（Huizhou Refi ning Branch,Cnooc Refi ning, Guangdong, 516086）

Starting from the development of full liquid phase hydrogenation technology, this paper introduces the process of full liquid phase hydrogenation, besides, by comparing the full liquid phase hydrogenation and operating idea of traditional hydrogenation process, it discusses the priority and diffi culty of full liquid phase hydrogenation devices startups and shutdowns, besides, according to the characteristics of full liquid phase hydrogenation technology, this paper takes further discussion of the main accident treatment principle.

full liquid phase；hydrogenation；accident handling；startups and shutdowns

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A

趙玲瓏（1987～），男，中海煉化惠州煉化分公司，研究方向：加氫裂化和液相加氫的操作與技術(shù)研究。柯君（1970～），男，中海煉化惠州煉化分公司，研究方向：加氫裝置生產(chǎn)管理。