連續重整裝置銨鹽結晶分析及處理

(中國石油長慶石化公司 陜西 咸陽 712000)

連續重整裝置銨鹽結晶分析及處理

王煜

(中國石油長慶石化公司陜西咸陽712000)

本文通過分析長慶石化60萬噸/年連續重整裝置銨鹽結晶的現象及其原因，并參考其他煉廠連續重整裝置銨鹽結晶的解決方案，制定出相應的解決處理方法。

連續重整;銨鹽結晶;注水

一、銨鹽結晶現象及原因分析

(一)預加氫反應系統流程簡介

在整個反應系統里，從罐區來的直餾石腦油在預加氫反應器R-101中經過加氫精制反應后，反應產物經過預加氫進料換熱器E-101A-D管程與殼程的進料換完熱后，再經過預加氫反應產物空冷器A-101冷凝至35℃后進入預加氫反應產物氣液分離器V-103，然后經過預加氫循環氫壓縮機入口分液罐V-104分液后進入預加氫循環氫壓縮機K-101。

(二)連續重整裝置銨鹽結晶現象

在操作過程中發現汽提塔回流罐V-105壓力突然上升，由正常操作時的1.08±0.05Mpa，最高上升到1.20Mpa，頂部燃料氣去脫硫裝置的自控閥PIC-1010開度一直增加，最終開度100%，然而流量FI-1014從平常的450Nm3/h左右，下降到150Nm3/h左右。

(三)其他廠連續重整裝置銨鹽結晶現象

在操作中發現循環氫壓縮機K-101出口壓力由正常的2.98Mpa逐步上升到3.1Mpa，預加氫系統補氫量FI-11401逐步上升(大約上升500Nm3/h)，補氫閥PV-1101逐步開大，而循環氫流量FI-10903卻明顯下降(大約下降40000Nm3/h)，且預加氫反應進料經E-101換熱后進料溫度TI-10901下降，預加氫反應加熱爐F-101瓦斯量FIC-11701增加，熱負荷明顯上升，爐膛溫度上升50℃以上。

另外惠州煉化連續重整裝置重整部分脫戊烷塔頂管線也發現銨鹽結晶現象。其表現為脫戊烷塔回流罐液位大幅度波動，塔頂回流量大幅波動，造成塔頂溫度、塔頂壓力和塔底溫度也隨之大幅度波動[1]。

(四)銨鹽結晶原因分析

銨鹽的主要成分為NH4+、S2-和Cl-，這是由于原料中含有較多的硫化物和氮化物，他們在加氫精制反應中分別生成H2S和NH3，在低溫下會生成NH3HS及(NH3)2S約在100℃下析出晶體。經過加氫精制反應后的石腦油中和系統的循環氫中含有的HCl與氨接觸產生NH4Cl在溫度低于200℃時會結晶沉積下來，而NH4Cl、NH3HS和(NH3)2S結晶后會附著在管壁上，逐漸堵塞管束[2]。

連續重整裝置預加氫進料換熱器E-101操作參數如表1-1所示：

表1-1 預加氫進料換熱器操作參數

從表中可以看出，預加氫進料換熱器B和D管程出口溫度都在200℃以下，具備銨鹽結晶的條件，另外預加氫反應產物空冷器A-101冷前溫度為35℃左右，也具備銨鹽結晶的條件，雖然設計時在E-101B和D的管程出口以及A-101的入口設置三個注水點，目的是為了洗滌產物中生成的銨鹽，但在連續重整剛投入生產時水洗水的總注入量不到800kg/h，不足以充分洗盡生成的銨鹽，所以銨鹽會在這些部位結晶而堵塞管線。另外脫氫精制反應后的雜質會溶解在石腦油中隨著石腦油進入汽提塔中，最終進入汽提塔回流罐，而這里的溫度為25℃左右，也會發生銨鹽結晶堵塞管線的現象。

二、銨鹽結晶的影響

(一)預加氫進料換熱器E-101發生銨鹽結晶的影響

預加氫進料換熱器管程的出口溫度低于200℃，滿足銨鹽結晶的條件。銨鹽結晶后會附著在換熱器的管壁上，逐漸堵塞管束，并影響換熱效果。

另外，銨鹽結晶堵塞管線，阻礙了循環氫氣的流動，導致循環氫流量下降，致使預處理反應器床層溫度上升，如果催化劑床層溫度過高，會使催化劑的焦炭生成速率增加，損害催化劑的活性。

(二)汽提塔回流罐V-105頂部管線銨鹽結晶的影響

銨鹽在汽提塔回流罐V-105頂去燃料氣脫硫裝置的管線中發生結晶，堵塞管線，直接會導致V-105的壓力PIC-1010上升，如果不及時處理，可能會導致V-105的安全閥起跳；汽提塔回流罐壓力突然升高還會導致汽提塔的操作壓力升高，致使汽提塔的熱量平衡和相平衡被打破，嚴重影響汽提塔的正常操作；除此之外，汽提塔中加氫精制反應后生成的雜質難以通過汽提塔頂部外甩脫除，會隨著精制石腦油進入重整反應部分，毒害重整催化劑，腐蝕設備。

(三)脫戊烷塔C-201頂管線銨鹽結晶的影響

汽提塔中未能脫除的雜質隨著精制石腦油進入重整反應部分和分餾部分，導致銨鹽在脫戊烷塔C-201頂部管線內結晶。這樣會使脫戊烷塔C-201的操作壓力升高，塔內的輕組分難以從塔頂餾出，會隨著C5+進入苯抽提系統，從而加大了苯抽提系統的負荷；其次，由于C-201的壓力是通過液化氣吸收罐V-207控制的，C-201壓力的波動會導致V-207壓力波動，從而導致整個燃料氣管網壓力的波動；如果銨鹽結晶嚴重堵塞管線，會使C-201壓力持續升高，最終導致塔底重沸器聯鎖停車，塔頂的安全閥起跳，嚴重影響正常操作。

三、預防銨鹽結晶的措施

(一)增加預處理水洗水的注入量

增大預處理水洗水注入的總流量，從開始的800 kg/h，提升到3300 kg/h，以保證生產的銨鹽能洗盡。

(二)多注入新鮮的除鹽水

多注入新鮮的除鹽水，減少或者不用循環洗滌水，這樣能減少銨鹽在水洗水循環系統中的累計，從而減少銨鹽的結晶。

(三)嚴格控制原料油中的硫、氯和氮的含量

由于預處理部分的原料油是常壓直餾石腦油，里面有含硫、氯和氮的雜質，這些雜質經過加氫精制反應后生成的H2S、HCl和NH3會化合生成銨鹽，所以要嚴格控制原料油中硫、氯和氮的含量，定期對原料油進行化驗分析，如發現超標，立即匯報區塊進行處理。

(四)從預加氫氣液分離器V-103頂脫除部分H2S

可以將預加氫氣液分離器頂部去干氣脫硫裝置的自控閥HV-1003開上2%左右，這樣可以脫除循環氫系統中的部分H2S氣體，從而減少了銨鹽結晶。

結論

(1)預加氫銨鹽結晶物的主要成分是NH4Cl、NH3HS和(NH3)2S，它們的形成是由于原料中的N、Cl、S等雜質經過預加氫精制反應后的生成物NH3、HCl和H2S相互化合生成。這些生成物會在一些操作溫度較低的部位發生銨鹽結晶，從而堵塞管線，影響正常操作。

(2)通過增大預處理水洗水的注入量，能夠有效地抑制銨鹽的結晶。預處理水洗水的注入量從800 kg/h提升到3300 kg/h后，各處再沒有發生銨鹽結晶堵塞管線的現象，各操作參數正常。

(3)任何部位發生銨鹽結晶后都會對正常的生產和操作造成重大影響，所以平時要做好監控工作。需定期從預加氫反應產物氣液分離器V-103脫水包處取樣，化驗分析其中的NH4+、S2-和Cl-含量，如發現超標，立即采取相應的措施，防止銨鹽結晶。

[1]李江山主編．連續重整裝置基礎知識．(第1版)．惠州：中海油惠州煉油分公司，2007：10—18．

[2]黃曉文．加氫裝置高壓換熱器銨鹽結晶原因分析及對策[J]．煉油技術與工程，2007，37(4)：3—4．

[3]王志坤．重整裝置預加氫反應產物換熱器腐蝕原因分析[J]．石油和化工設備，2006(6)：1—2．

王煜(1989.02-)，男，漢族，新疆阿拉爾人，本科，助理工程師，畢業于中國石油大學(華東)，就職于中國石油長慶石化公司，研究方向連續重整。