注水中斷后柴油加氫裝置異常現(xiàn)象分析及處理措施

李霜 顧萬懷 李天明 張永康

摘要：西北某石化公司120萬噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置由于除鹽水泵P102入口管線堵塞導(dǎo)致注水中斷后影響到裝置的安全平穩(wěn)高效生產(chǎn)，根據(jù)高壓換熱器進(jìn)出口換熱溫度、反應(yīng)系統(tǒng)壓力變化，判斷為注水中斷以后高壓換熱器E103A/B管程管束內(nèi)有少量銨鹽結(jié)晶，造成物料限量、換熱效率降低，反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動大、C202進(jìn)料溫度大幅波動，在注水點(diǎn)2至E103-A/B進(jìn)口段有結(jié)鹽、柴油加氫裝置恢復(fù)注水后2處注水量可能較少或未注進(jìn)。對于系統(tǒng)出現(xiàn)的一系列異常現(xiàn)象分析結(jié)合設(shè)計(jì)注水量為加工量的5%的要求，恢復(fù)注水緩慢增加注水，沖洗銨鹽。同時調(diào)整：緩慢關(guān)小注水點(diǎn)1處手閥（留兩扣，不可關(guān)死），使得注水點(diǎn)2注水充足；經(jīng)過四天堅(jiān)持調(diào)整，反應(yīng)系統(tǒng)壓力趨于平穩(wěn)，分餾系統(tǒng)C202進(jìn)料溫度波動減小，柴油加氫裝置運(yùn)行平穩(wěn)率升高。

關(guān)鍵詞：加氫；注水；氯化銨；硫氫化銨結(jié)晶；沖洗；管線堵塞；

1 情況簡介

1.1 柴油加氫裝置反應(yīng)流程簡介

該石化公司柴油加氫改制裝置設(shè)計(jì)規(guī)模120×104t/a，2010年8月建成、2010年10月投產(chǎn)。工藝技術(shù)方案采用撫順石油化工研究院開發(fā)的FHI柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝技術(shù)，裝填FF-36加氫精制催化劑和FF-14加氫改質(zhì)催化劑，反應(yīng)部分采用爐前混氫和冷高分流程，分餾部分設(shè)置脫硫化氫汽提塔和產(chǎn)品分餾塔。

反應(yīng)部分流程如下：

1.2 注水中斷回顧及原因分析

2017年3月24日下午，柴油加氫外操巡檢發(fā)現(xiàn)除鹽水泵P102B出口工藝管線劇烈振動，隨即通知當(dāng)班班長、運(yùn)行部值班領(lǐng)導(dǎo)、柴油加氫崗位人員，由于當(dāng)時P102A為檢修狀態(tài)故不能進(jìn)行切泵作業(yè)，對除鹽水泵P102B做停泵處理，柴油加氫裝置按照注水中斷處理。注水中斷8小時以后2017年3月25日除鹽水泵P102A檢修完畢，啟運(yùn)P102A出口注水流量依然有大浮動波動，管線劇烈振動，判斷是由于P102入口管線以及泵入口過濾器嚴(yán)重堵塞造成泵不上量而導(dǎo)致泵體和出入口工藝管線劇烈振動、P102出口流量大幅波動。3月26日由保運(yùn)人員對除鹽水泵P102A/B入口過濾器、入口管線進(jìn)行沖洗（圖2），崗位人員對除鹽水罐D(zhuǎn)106底部污泥進(jìn)行清理。3月27日啟運(yùn)P102B柴油加氫裝置恢復(fù)注水，圖3為2017年3月24日注水中斷至3月27日恢復(fù)注水除鹽水泵P102出口流量計(jì)FIC1012在DCS畫面上的趨勢圖。通過查閱（如圖3）DCS趨勢圖統(tǒng)計(jì)注水累計(jì)中斷時長約為13h左右，期間注水流量依然成大幅波動趨勢。

2 注水中斷后系統(tǒng)異常波動簡述

反應(yīng)器入口壓力由9.48MPa上升至9.51MPa；高分壓力由8.68MPa降至8.5MPa；循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，循環(huán)氫量略有下降，高壓換熱器E102、E103A/B換熱效果明顯變差，反應(yīng)空冷A101溫度下降。導(dǎo)致分餾塔進(jìn)料及塔底溫度驟降，加熱爐前溫度下降，增加燃料氣消耗。高壓分離器液位波動，界位持續(xù)下降，低壓分離器壓力開始波動；分餾塔C201液位大幅波動，塔頂回流罐D(zhuǎn)202界位波動大，通過現(xiàn)場手閥控制。圖2到圖4均是通過統(tǒng)計(jì)3月21日至3月31日高分壓力、E102管程進(jìn)口溫度、E103管程進(jìn)口溫度和E103管程出口溫度均值統(tǒng)計(jì)得出。

3 異常波動原因分析

加氫工藝條件下氯化銨結(jié)晶溫度是180～200℃，硫氫化銨結(jié)晶溫度是150℃。因?yàn)榻Y(jié)晶溫度不同，使得系統(tǒng)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。裝置在正常生產(chǎn)中，E103A/B管程入口溫度約為234℃，出口溫度約為119℃，達(dá)到了氯化銨和硫氫化銨結(jié)晶的溫度。

綜合1.2及圖6、圖7，3月21～31日E103-A/B進(jìn)口溫度下降，而出口溫度上升，3月26日最高達(dá)到129.54℃，但是由圖6可知在3月26日E103入口溫度并沒有呈顯著下降趨勢。由此推斷在注水中斷10個小時之后，E103管/殼程換熱效率降低，判斷為高壓換熱器E103A/B管程管束內(nèi)有銨鹽沉積，造成物料限量，換熱效率降低，同時結(jié)合圖4在3月26日反應(yīng)系統(tǒng)壓力呈下降趨勢，反應(yīng)系統(tǒng)壓降增大。由于注水中斷高壓分離器D102界位下降，在3月24日反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動大導(dǎo)致高分液位波動，低壓分離器D103壓力在1.28MPa到1.31MPa之間頻繁波動。在日常操作中E102入口溫度TIC10103控制在270℃左右，由圖5可知在3月24日該溫度下降，其主要原因?yàn)镋103換熱效率降低導(dǎo)致E101在于進(jìn)入F101的原料換熱時熱損失增大，最終致使E102入口溫度降低。由圖1可知，汽提塔C201底抽出油與E102換熱后進(jìn)入分餾塔C202，故分餾系統(tǒng)C202進(jìn)料溫度下降，塔底和塔頂溫度發(fā)生波動，對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響。同時由于E103換熱效率降低，導(dǎo)致反應(yīng)加熱爐F101入口溫度降低，為保證反應(yīng)部分各指標(biāo)平穩(wěn)，加大燃料氣流量，加熱爐負(fù)荷增大生產(chǎn)耗能增大，影響到加熱爐長周期運(yùn)行。

再結(jié)合圖6，3月25日啟運(yùn)除鹽水P102A泵后E103入口溫度略有上升，在3月26日溫度升至219.9℃時不再繼續(xù)上升，分析可能是由于在注水點(diǎn)2處注水量少或是未注進(jìn)，崗位人員3月27日通過緩慢關(guān)閉注水1處手閥（留兩扣，不可關(guān)死）；同時由于除鹽水泵P102B運(yùn)行狀態(tài)良好，3月28日到3月31日緩慢增加除鹽水泵負(fù)荷，除鹽水出口流量從4797kg/h提升至5000kg/h，加大對注水2處注水。結(jié)合圖6，3月28日開始E103-A/B進(jìn)口溫度（該測點(diǎn)在注水點(diǎn)2后邊）確實(shí)呈上升趨勢。

綜上所述，可以判斷在除鹽水中斷以后柴油加氫裝置異常波動原因主要有三個方面：

1、E103管程管束有少量銨鹽結(jié)晶，存在限流現(xiàn)象；

2、E103入口段存在銨鹽結(jié)晶；

3、E103入口注水點(diǎn)2處注水量少或是未注進(jìn)。

4 處理措施及結(jié)果

4.1 采取的措施

（1）.對除鹽水泵P102A/B進(jìn)出口管線、入口過濾器以及D106底部雜質(zhì)進(jìn)行清理，積極恢復(fù)注水。

（1）.注水中斷時為保證產(chǎn)品質(zhì)量，適量增大分餾塔汽提蒸汽量；注水恢復(fù)后降低汽提蒸汽量，節(jié)約能耗。

（3）.注水恢復(fù)以后以注水量為加工量的5%的設(shè)計(jì)要求，緩慢增大注水量，沖洗銨鹽。3月27日至3月28日注水量由4.7t/h提至5.0t/h。

（4）.之前注水為兩線注水（如圖1），均為連續(xù)注水，可能存在偏流現(xiàn)象。3月27日下午開始做調(diào)整：緩慢關(guān)小注水點(diǎn)1處手閥（留兩扣，不可關(guān)死），使得注水點(diǎn)2注水充足。

4.2 處理效果

3月28日，高壓換熱器換熱效果明顯好轉(zhuǎn)，如圖3，E103A/B管程出口溫度由129℃降至123℃；反應(yīng)系統(tǒng)壓力也是逐步恢復(fù)至注水中斷以前水平；爐入口溫度升高，燃料氣消耗量減少，反應(yīng)加熱爐F101負(fù)荷降低；分餾塔C202進(jìn)料溫度由245℃上升至252℃，沒有發(fā)現(xiàn)大幅波動。分餾塔底溫度也恢復(fù)正常。分餾效果得到改善，反應(yīng)系統(tǒng)冷高分壓力和液位趨于平穩(wěn)，低分壓力不再波動裝置平穩(wěn)率穩(wěn)步提高。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及優(yōu)化操作建議

（1）.兩線連續(xù)注水存在注水量不均現(xiàn)象，注水點(diǎn)2可能注水量過少。其主要原因在于注水2處到注水1處工藝管道內(nèi)有壓力損失。在裝置正常運(yùn)行時，定期通過注水1處手閥控制2處注水充足，防止長時間積累造成銨鹽結(jié)晶，影響裝置長周期運(yùn)行。

（2）.在日常生產(chǎn)中，應(yīng)該密切關(guān)注反應(yīng)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的變化趨勢，結(jié)合生產(chǎn)調(diào)整提前分析，出現(xiàn)異常后及時匯報(bào)，診斷后做必要的處理；

（3）.考慮增加注水點(diǎn)，特別是反應(yīng)產(chǎn)物后路中的低溫或彎頭盲點(diǎn)部位，進(jìn)行定期間歇注水，防止銨鹽結(jié)晶和腐蝕；

（4）.對兩路注水可以增設(shè)流量計(jì)，讓?shí)徫蝗藛T可以實(shí)時關(guān)注注水流量變化，便于總結(jié)系統(tǒng)操作最優(yōu)化時各注水支路的流量；

（5）通過對注水1處和2處管道壓力測定，結(jié)合除鹽水泵出口壓力對兩支路管徑進(jìn)行計(jì)算；在裝置停工檢修時，對注水1處和2處連接處三通進(jìn)行變徑改造，保證注水均勻；

（6）實(shí)時密切關(guān)注除鹽水泵P102的運(yùn)行狀態(tài)，由于D106罐除鹽水一部分來自D202塔頂回流罐，故長時間D106罐底會有從D202中夾帶過來的雜質(zhì)沉積。久而久之，雜質(zhì)帶入泵入口，堵塞泵入口管線及入口過濾器，導(dǎo)致除鹽水泵不上量出口流量波動大，積極對泵入口管線和D106罐內(nèi)進(jìn)行清洗降低注水中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

（7）除鹽水罐D(zhuǎn)106底部以及P102入口管線雜質(zhì)中包含大量鐵銹，考慮可能原因之一是由于D106罐頂補(bǔ)壓線中燃料氣所含有H2S氣體（經(jīng)氣柜測定燃料氣中H2S含量為40PPM左右）在有水環(huán)境下與D106容器壁發(fā)生緩慢電化學(xué)腐蝕，長周期運(yùn)行下雜質(zhì)積累。建議除鹽水罐D(zhuǎn)106更換為N2補(bǔ)壓，降低容器發(fā)生電化學(xué)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

（8）上游重整裝置提高脫氯效果，使得加氫反應(yīng)所需H2原料中氯含量降低。可以有效防止NH4Cl在高壓換熱部分的結(jié)晶。