加氫裂化裝置新氫壓力波動分析及其控制措施

秦羽棟，楊艷宏，張培林

（ 格爾木煉油廠， 青海 格爾木 816000）

格爾木煉油廠加氫裂化裝置新氫通過新氫壓縮機提高壓力后與循環氫混合共同進入反應系統進行反應[1,2]。反應系統壓力直接影響著加氫裂化反應速度和轉化率，它的影響主要通過氫分壓來體現。而新氫對系統操作壓力、反應溫度、循環氫純度、氫油比以及相關設備等影響很大，這些決定著工藝系統中的氫分壓，因此，新氫壓力平穩是裝置長、滿、優運行的的一個必要條件[2]。

加氫裂化裝置氫氣來源于催化裂化裝置和兩套甲醇裝置，甲醇裝置將天然氣轉化成馳放氣，一部分進入PSA A套裝置；催化裝置的氣體組分經脫硫后進入PSA B套裝置，經過PSA提氫后，產生純度達99.99%的氫氣。這些氫氣主要用于加氫裂化裝置、汽油醚化裝置以及重整加氫裝置等。

氫氣的產生和利用涉及裝置較多，因此，影響氫氣壓力的因素也就很多，其壓力波動大的可能性也隨之增加，對相關裝置的平穩操作造成很大的隱患和不便。就加氫裂化裝置近三年的運行情況來看，新氫壓力最低有1.67 MPa，最高可達2.65 MPa，對工藝設備造成了很大影響。

1 新氫壓力波動大的影響

1.1 對加氫裂化裝置工藝系統的影響

新氫壓力波動大對工藝系統的影響主要體現在以下方面：

(1)新氫壓力波動大，反應系統壓力隨之波動大，會使反應速度、轉化率以及空速波動較大，烯烴飽和率、脫硫和脫氮率都會波動大，影響反應質量，同時提高反應壓力可促進含氮化合物的加氫裂解并一直縮合反應，對催化劑的使用周期也產生一定影響[2]；

(2)精制段的加氫脫硫、脫氮，芳烴加氫飽和及裂化段的加氫裂化都是強放熱反應[1]。大量的循環氫可以提高反應系統熱容量，從而減小反應溫度變化幅度。新氫壓力波動大使循環氫量波動大，反應溫度波動隨之變大，即反應深度變化過大，這樣反應產物組分會發生很大變化，影響分餾系統重要參數，使其操作平穩率下降，進而影響產品質量，造成產品不合格[2]；

(3)新氫補入量變化幅度過大，會引起循環氫純度波動較大，進而使氫油比波動變大，氫油比的不穩定會增加動力消耗，使操作費用增大，同時會使較高的氫分壓不能維持，對加氫反應和抑制生成積炭的縮合反應有一定影響等。

1.2 對裝置大型機組設備的影響

新氫壓力波動大對裝置設備的影響主要表現在新氫和PSA的產品氣等往復式壓縮機上：

(1)新氫壓力過低會造成新氫壓縮機連鎖停機，影響裝置正常生產；

(2)新氫壓力過低會使往復式壓縮機的壓縮比增大，影響壓縮機的容積效率和機械效率，同時對傳動機構之間力的平衡有一定影響[3]；

(3)壓力過低也會使往復式壓縮機的排氣溫度升高，氣缸溫度也隨之上升，使部分易損件變形或損壞，影響壓縮機正常運行和工作效率，嚴重會停機更換易損件[4]；

(4)若新氫中斷，損壞壓縮機，同時引發裝置非正常停工，嚴重會發生事故；

(5)新氫壓力高于操作壓力時，放空閥會自動打開放空，造成氫氣浪費，增加不必要的能耗，同時雜質也會污染環境；

(6)新氫壓力過高會引起PSA裝置相關安全閥和新氫壓縮機安全閥起跳，嚴重可造成事故；

(7)新氫壓力波動過大，會引起壓縮機管線和緩沖罐的異常聲響和不正常振動，甚至會出現氣流引起的共振，損壞設備及管線等[5]。

2 引起新氫壓力波動大的原因

2.1 其它外裝置引起的原因

(1)甲醇裝置轉化系統出現問題引起新氫壓力波動大；

(2)催化裝置和酸性水脫硫聯合裝置出現問題引起壓力波動大；

(3)汽油醚化等其他用氫裝置出現問題引起壓力波動大；

(4)其它外裝置出現緊急狀況引起的新氫壓力波動大和新氫原料中斷或部分中斷等；

2.2 加氫裂化和PSA裝置工藝系統引起的原因

(1)PSA裝置程控閥出現問題不能正常開啟或關閉造成緊急切塔引起的新氫壓力波動；

(2)PSA裝置因停儀表風、黑屏、晃電等狀況緊急停工引起的新氫中斷或部分中斷；

(3)PSA裝置因閥門內漏引起的新氫壓力過高或過低；

(4)加氫裂化裝置原料中，催化柴油中夾有醚化不合格汽油，因其烯烴含量高，耗氫量變大，引起新氫壓力過低[2]；

(5)油品罐區裝置倒罐引起裝置進料變化，使耗氫量產生變化，引起新氫壓力變化；

(6)蠟油組分餾程輕重不一，使耗氫量變化過大，造成新氫壓力變化過大；

(7)尾油摻煉的量的多少也會影響耗氫量，進而影響新氫壓力等。

2.3 加氫裂化和PSA裝置動設備引起的原因

(1)新氫、產品氣壓縮機因晃電、停儀表風以及黑屏等狀況引起聯鎖停機，造成新氫中斷或壓力大幅度波動；

(2)新氫、產品氣壓縮機十字頭、連桿大小頭、曲軸、活塞桿等傳動部件損壞、干摩擦或其他原因引起聯鎖停機或緊急切（停）機，造成新氫中斷或壓力波動大[3]；

(3)新氫、產品氣壓縮機氣閥、活塞環、支撐環、填料及刮油環等易損件損壞引起的緊急切機或停機，造成新氫壓力波動大或中斷[4]；

(4)新氫、產品氣壓縮機潤滑油壓力低、電機定子溫度高和排氣溫度高等引起壓縮機聯鎖，造成新氫中斷或壓力波動幅度大；

(5)管線、法蘭以及氣閥等泄漏引起緊急停（切）機，造成新氫中斷或壓力波動幅度大；

(6)新氫、產品氣壓縮機入口過濾器堵塞引起的新氫壓力升高而系統壓力下降或新氫壓力波動大；

(7)循環氫壓縮機因軸位移、振動，潤滑油壓力低及轉速高等各種原因聯鎖停機，造成氫氣壓力高等。

3 新氫壓力波動大的控制措施

(1)在兩套PSA裝置氫氣出裝置混合后，去各用氫裝置之前加一氫氣氣柜，以更好的平穩維持氫氣壓力。其主要原因有以下兩點：1）氫氣壓力波動過大，涉及裝置多；2）煉廠正處于大力發展階段，連續重整等產品質量升級項目正待建設，產氫及用氫裝置會越來越多，保持氫氣壓力平穩是這些裝置平穩運行的必要條件。

(2)加強生產調度、各產氫、用氫裝置班長及操作人員的聯系。這些裝置若有工藝調整或突發情況，當班班長或操作人員應立即匯報調度，調度及時通知相關裝置操作人員，及時有效的處理各裝置問題，調整好操作，以保證氫氣壓力平穩，使各裝置平穩運行；

(3)PSA崗位內操密切關注裝置進料量和各程控閥的運行情況，出現問題及時聯系外操及相關人員處理，保證PSA裝置平穩運行的同時，保持氫氣壓力穩定；

(4)外操崗位必須加強巡檢，時刻掌握裝置各設備的運轉情況，內操崗要時刻注意反應溫度、壓力以及氫純度等，及時發現操作波動問題和氫氣泄漏等安全隱患，并正確、快速處理，以防止氫氣壓力大幅度波動和其它安全事故的發生；

(5)大型機組方面，加氫裂化、PSA裝置崗位人員要正確按照操作規程操作，運行期間多看、多聽、多摸，發現異常立即匯報并妥善處理；管理人員必須按照國家相關標準和煉廠相關規定認真執行，每天必須去現場了解機組運行情況，對往復式壓縮機做好各部件及易損件的檢查與更換，以保證壓縮機開一備一，且運行情況良好，同時也間接保證了加氫裂化裝置新氫壓力和系統壓力穩定，使裝置更好的運行。

4 控制后優點

整個氫氣管網中加氣柜后，使氫氣壓力進一步穩定，無論是產氫和用氫裝置發生問題，氣柜可以使氫氣短時間保持壓力平穩，其它各裝置都能及時做出相應的調整，進而形成平衡，保證了加氫裂化裝置和其它相關裝置的平穩率和產品合格率，避免出現產品不合格再次回煉造成的成本浪費；各個崗位的密切聯系和認真操作，在各個環節進行控制，減小了氫氣壓力波動幅度大的概率，防止氫氣壓力低對各裝置工藝系統及其設備產生較大影響的同時，也避免了氫氣壓力高氫氣放空引起成本浪費。

［1］金德浩，劉建暉，申濤.加氫裂化裝置技術問答[M].北京：中國石化出版社，2008.

［2］ 李立權.加氫裂化裝置操作指南[M].北京：中國石化出版社，2005.

［3］孫炯明.往復式壓縮機技術問答 [M]. 第二版.北京：中國石化出版社，2007.

［4］ 宋天民.煉油廠動設備 [M]. 第二版.北京：中國石化出版社，2008.

［5］ 陳國恒.化工機械基礎 [M]. 第二版.北京：化學工業出版社，2006.