預加氫進料換熱器內漏分析

趙文瑞

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

某石化公司80×104t/a預加氫裝置采用節能的全餾分加氫工藝[1]，直餾石腦油預處理后經過預加氫汽提塔分餾，塔底精制油作為重整進料。

預加氫精制油硫含量過高時，將會影響重整貴金屬催化劑的活性，降低重整產品質量[2]。通常引起預加氫精制油硫含量高的原因是多樣的，包括預加氫進料、催化劑失活、反應系統操作、汽提塔操作、換熱設備內漏等問題[3]。其中預加氫換熱器內銨鹽在低溫易形成氯化氫-硫化氫-水腐蝕體系[4]，會導致換熱器內漏發生，嚴重時迫使裝置停工檢修。因此，準確判斷出預加氫精制油硫含量過高原因十分重要。

1 預加氫精制油硫含量高異常現象

2021年1月25日預加氫精制油（SN111）硫含量化驗分析數據顯示呈快速上漲趨勢（超過0.5×10-6），1月27日預加氫精制油（SN111）硫含量化驗分析數據0.9×10-6。圖1所示數據均取每天8：00的樣品分析數據。

圖1 預加氫精制油硫含量化驗分析結果

2 預加氫精制油硫含量高的原因分析

1）對本裝置而言，預加氫精制油硫含量偏高的可能原因[3，5]如下。

（1）預加氫進料直餾石腦油硫含量超高。

（2）預加氫反應溫度低反應苛刻度不夠。

（3）預加氫反應壓力低反應苛刻度不夠。

（4）預加氫反應氫油比低反應苛刻度不夠。

（5）預加氫反應器內發生溝流現象。

（6）預加氫催化劑運行到后期活性降低反應苛刻度不夠。

（7）預加氫反應器R101由于反應器差壓高打開R101B入口閥部分并聯，導致反應苛刻度不夠。

（8）汽提塔C101塔底溫度低無機硫帶入精制油中。

（9）汽提塔C101塔頂采出太小，回流量過大導致汽提不完全。

（10）預加氫進料換熱器E101內漏。

（11）汽提塔C101進料換熱器E103內漏。

（12）SN111化驗分析數據異常或油品被污染。

2）預加氫系統具體流程如圖2所示。

圖2 預加氫系統流程

3 原因排查

3.1 預加氫進料與精制油采樣分析

2021年1月25 、26 日，預加氫進料直餾石腦油SN101采樣分析硫含量正常259×10-6＜800×10-6。預加氫精制油 SN111加樣分析硫含量0.6～0.7×10-6＞0.5×10-6。

通過預加氫進料直餾石腦油SN101、預加氫精制油SN111采樣分析數據，可排除預加氫進料直餾石腦油硫含量超高及SN111化驗分析數據異常或油品被污染使精制油硫含量高的原因。

3.2 預加氫反應系統與汽提塔操作調整

3.2.1 預加氫反應系統操作參數調整

2021年1月27 日17 ：10，預加氫反應溫度由301℃提至303℃控制，預加氫循環氫量提高800Nm3/h。

2021年1月27 日21 ：07，關小R101B入口第一道閥，預加氫反應器壓差由0.179MPa增至0.186MPa。

2021年1月27 日23 ：50，SN-111加樣，S含量0.7×10-6＞0.5×10-6。

通過預加氫反應系統操作參數調整與加樣分析結果，排除預加氫反應溫度低、預加氫反應壓力低、預加氫反應氫油比低、預加氫反應器由于反應器差壓高打開R101B入口閥部分并聯導致反應苛刻度低使精制油硫含量高的原因。

3.2.2 預加氫汽提塔C101操作參數調整

2021年1月28日 01：20，關小E-103溫控旁路；提高汽提塔重沸爐F102燃料氣量，將汽提塔塔底溫度提高至234℃，塔頂溫度提高至129℃，精制油溫度提高至100℃，增大汽提塔塔頂含硫C5采出，提高精制油初餾點。

2021年1月28日 03：00，預加氫精制油SN-111、預加氫高分罐D102、汽提塔C101液位控制閥LV11401處加樣分析硫含量，詳細數據如表1所示。

表1 塔操作參數調整后的樣品分析結果

通過預加氫汽提塔參數調整與樣品分析結果，排除汽提塔C101操作異常及汽提塔進料換熱器E103內漏導致精制油硫含量高的原因。

3.3 預加氫進料換熱器E101內漏判斷

通過預加氫進料與精制油采樣分析、預加氫反應系統與汽提塔操作調整的排查判斷，預加氫精制油硫含量高的主要原因為預加氫催化劑活性下降反應苛刻度低或預加氫進料換熱器E101內漏。

為了進一步印證預加氫進料換熱器E101發生內漏，對E101管程入口（預加氫高溫脫氯罐出口SN112處）和E101B/D/F/G的管程出口處進行采樣分析。

3.4 預加氫進料換熱器E101采樣方案設計

本次采樣主要是在預加氫進料換熱器E101B/D/F/G各管程出口采樣，如圖3所示。

圖3 預加氫進料換熱器采樣示意圖

預加氫進料換熱器E101B/D/F/G各管程出口無采樣器，故設計了如圖4所示的臨時采樣器。首先將E101各管程出口明排線上第二道閥門后法蘭拆下，換成變徑接頭，連接移動水冷器制成一個可活動的臨時采樣器。

圖4 采樣器示意圖

由于采樣介質溫度、壓力高，易燃易爆，且含有高濃度的劇毒物質硫化氫，導致采樣風險較大，需要充分做好安全措施與應急處置：采樣組由三人組成，兩人配合采樣，第三人現場監護，采樣人員佩戴正壓式空氣呼吸器，四合一報警儀，使用防爆工具，監護人員佩戴半面罩呼吸面具，四合一報警儀，準備好干粉滅火器及推車式滅火器，站在上風向或側風向進行監護；廢油置換時為防止噴出的高溫介質靜電引燃需采用塑料桶裝油；前管路壓力高達2.7MPa，避免憋壓導致活接頭連接處斷開造成人員傷害，采樣時需將圖4中閥1、2微開，閥4全開，閥3控制樣品采出流量。

（2）預加氫進料換熱器E101樣品結果分析

表2為預加氫進料換熱器E101管程入口（預加氫高溫脫氯罐出口SN112處）和E101B/D/F/G的管程出口處采樣硫含量分析結果。

表2 E101管層入口和出口硫含量分析結果

從表2可知，1月28日采樣數據偏差較大，可能存在采樣或化驗分析誤差，故無法判斷。由1月29日至1月31日數據，可以判定為預加氫進料換熱器E101E/F/G存在內漏。結合以往經驗，由于預加氫進料換熱器E101E/F/G管束為普通碳鋼材質，且工作溫度低，容易出現內漏。同時，E101F/G管程出口油樣明顯渾濁，與預加氫進料油樣渾濁情況相近；而E101B/D管程出口油樣清澈，與預加氫反應器出口油樣顏色一致，證明預加氫進料換熱器E101A/B/C/D無內漏，E101E/F/G內漏。

2021年6月6日預加氫單元停工檢修，預加氫進料換熱器E101E/F/G更換管束，打開預加氫進料換熱器E101E/F/G封頭抽芯，發現預加氫進料換熱器E101E/F/G管束腐蝕減薄、穿孔。更換新管束后投用生產，預加氫精制油SN111硫含量0.2×10-6，恢復至正常參數，進一步說明預加氫精制油硫含量高原因為預加氫進料換熱器E101E/F/G內漏。

4 操作建議

目前預加氫進料換熱器E101內漏量較小，需要跟蹤分析預加氫精制油硫含量，監控預加氫進料換熱器E101泄漏情況。

當預加氫進料換熱器E101內漏稍微增大，預加氫精制油硫含量超過1.5×10-6時，可以將預加氫精制油改20～30t/h至預加氫進料緩沖罐D101進行部分小循環，保證重整進料硫含量合格。

當預加氫進料換熱器E101內漏量過大，導致重整進料硫含量超標時，則預加氫單元需要停工處理，更換預加氫進料換熱器E101E/F/G管束。

5 結論

1）當預加氫精制油硫含量持續偏高（＞0.5×10-6）時，通過初步的預加氫進料與精制油采樣分析，排除預加氫進料直餾石腦油硫含量超高及SN111化驗分析數據異常或油品被污染使精制油硫含量高的原因。

2）調整預加氫反應系統、汽提塔操作參數，通過油樣分析結果，排除汽提塔C101操作異常及汽提塔進料換熱器E103內漏導致精制油硫含量高的原因。

3）合理設計預加氫進料換熱器E101臨時采樣器，通過風險管控措施，對預加氫進料換熱器E101管程入口（預加氫高溫脫氯罐出口SN112處）和E101B/D/F/G的管程出口處采樣分析，得出預加氫精制油硫含量高原因為預加氫進料換熱器E101E/F/G內漏。

4）針對預加氫進料換熱器E101不同內漏情況，提出了相關操作建議：內漏較小時，加強精制油、E101泄漏情況跟蹤分析；內漏增大，精制油改部分至預加氫進料緩沖罐；內漏過大時，停工檢修，更換管束。