柴油加氫裝置問(wèn)題探討

李 哲，程文豪

（1. 中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006； 2. 中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 266580）

柴油加氫裝置問(wèn)題探討

李 哲1，程文豪2

（1. 中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006； 2. 中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 266580）

介紹了某石化公司新建350萬(wàn)t/a柴油加氫裝置在開(kāi)工后存在的一些問(wèn)題，分析問(wèn)題原因，并采取相應(yīng)措施解決，總結(jié)出在今后柴油加氫裝置設(shè)計(jì)應(yīng)注意的一些問(wèn)題和一些有益的借鑒。

高壓換熱器；焦化柴油；脫硫；能耗；柴油加氫裝置

中石油某石化公司 350萬(wàn)t/a柴油加氫裝置在2012年6月一次開(kāi)車成功，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

在生產(chǎn)近一年時(shí)間里，還存在著一些問(wèn)題影響裝置的長(zhǎng)周期和穩(wěn)定運(yùn)行。

1 柴油加氫裝置概況

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

本裝置催化劑采用撫順石油化工研究院開(kāi)發(fā)的FHUDS-5柴油加氫精制催化劑。本裝置處理的原料油為直餾柴油（70%）、焦化汽柴油（20%）和化工輕油（10%）。

反應(yīng)部分采用冷高分流程，分餾部分采用硫化氫汽提塔和分餾塔方案，產(chǎn)品柴油指標(biāo)滿足《歐盟車用柴油標(biāo)準(zhǔn)》IV類標(biāo)準(zhǔn)，采用循環(huán)氫脫硫工藝[1]。裝置主要操作條件見(jiàn)表1。

1.2 工藝流程簡(jiǎn)述

原料油自裝置外來(lái)，通過(guò)原料油過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，進(jìn)入濾后原料油緩沖罐，再經(jīng)反應(yīng)進(jìn)料泵升壓后，在流量控制下，與混合氫混合作為混合進(jìn)料。

混合進(jìn)料經(jīng)過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物-冷混氫油換熱器和反應(yīng)產(chǎn)物-混氫油換熱器換熱后，進(jìn)入反應(yīng)進(jìn)料加熱爐加熱至反應(yīng)所需溫度，再進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器。來(lái)自加氫精制反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物-混氫油換熱器、反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器和反應(yīng)產(chǎn)物-冷混氫油換熱器換熱后，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物空冷器冷卻，進(jìn)入高壓分離器。

表1 主要操作條件Table 1 Main operation conditions

高壓分離器油相減壓后送至低壓分離器進(jìn)行再次閃蒸分離，低分油經(jīng)精制柴油-低分油換熱器和反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器換熱后進(jìn)入脫硫化氫汽提塔。

高壓分離器頂部出來(lái)的氣體（循環(huán)氫）經(jīng)循環(huán)氫脫硫塔入口分液罐分離出氣體中夾帶的液體后，進(jìn)入循環(huán)氫脫硫塔脫除其中的H2S氣體，然后經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分液罐分液后，進(jìn)入循環(huán)氫壓縮機(jī)。

脫硫化氫汽提塔底油經(jīng)精制柴油-分餾塔進(jìn)料換熱器與精制柴油換熱后進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔，塔頂油氣經(jīng)分餾塔頂空冷器、分餾塔頂后冷器冷凝冷卻至40℃后進(jìn)入分餾塔頂回流罐，回流罐壓力通過(guò)燃料氣控制。回流罐液相經(jīng)產(chǎn)品分餾塔頂回流泵升壓后，一部分作為分餾塔的回流，另一部分作為石腦油產(chǎn)品送出裝置。分餾塔頂回流罐分水包排出的含油污水經(jīng)含油污水泵升壓后與除鹽水混合進(jìn)入反應(yīng)注水系統(tǒng)。

產(chǎn)品分餾塔底油分兩路：一路經(jīng)分餾塔底重沸爐泵升壓后至分餾塔底重沸爐加熱至333℃返回產(chǎn)品分餾塔下部；另一路經(jīng)精制柴油泵升壓后經(jīng)精制柴油-分餾塔進(jìn)料換熱器和精制柴油-低分油換熱器，最后經(jīng)精制柴油空冷器冷卻至50℃后作為柴油產(chǎn)品送出裝置。

2 存在問(wèn)題

2.1 反應(yīng)系統(tǒng)壓降大

裝置開(kāi)工后發(fā)現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)壓降較大，且壓降上升較快，3個(gè)月后反應(yīng)系統(tǒng)壓降為 1.75 MPa（g）,超過(guò)初期設(shè)計(jì)值1.5 MPa（g），接近末期設(shè)計(jì)值1.9 MPa（g）。

2.2 分餾塔頂含油污水有臭味

分餾塔頂回流罐含油污水有很強(qiáng)的臭味。

2.3 冷高分分水效果差

開(kāi)工初期冷高分油水界位計(jì)正常好用，分水正常，但隨著生產(chǎn)進(jìn)行，高分油水界位開(kāi)始不穩(wěn)定，很難控制，到3個(gè)月后就很難看到油水界位了。導(dǎo)致高分不能脫水，只能在冷低分脫水，而低分脫水包設(shè)計(jì)未考慮到需排放這么大量水，因此油水界位經(jīng)常超高，不得不同時(shí)打開(kāi)調(diào)節(jié)閥副線排水，給生產(chǎn)操作帶來(lái)困難，同時(shí)增加低分油帶水的可能性。

3 產(chǎn)生問(wèn)題的原因

3.1 反應(yīng)系統(tǒng)壓快速增加原因分析

自裝置開(kāi)工后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓降在 1.75MPa，高于反應(yīng)初期設(shè)計(jì)值 1.5MPa，接近反應(yīng)末期設(shè)計(jì)值1.9MPa。因此裝置高壓分離器壓力達(dá)設(shè)計(jì)值7.4MPa后，反應(yīng)器入口壓力將超過(guò)設(shè)計(jì)值和工藝卡上限8.0MPa運(yùn)行。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以看出，壓降增大的主要部位是反應(yīng)器進(jìn)出口壓力降和高壓換熱器段壓力降。

表2 反應(yīng)系統(tǒng)壓降一覽表Table 2 Profile of pressure drop

反應(yīng)器進(jìn)出口壓力降較設(shè)計(jì)值大的原因是催化劑裝載時(shí)上部床層臨時(shí)改為密相裝填所致。

高壓換熱器部分包括2臺(tái)反應(yīng)產(chǎn)物-冷混氫油換熱器、2臺(tái)反應(yīng)產(chǎn)物-混氫油換熱器、1臺(tái)反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器和高壓空冷器。問(wèn)題出在哪臺(tái)換熱器，由于各換熱器間沒(méi)有壓力表，因此無(wú)法很快確定是哪臺(tái)換熱器壓降出問(wèn)題。但是根據(jù)實(shí)際操作條件發(fā)現(xiàn)，自裝置開(kāi)工以來(lái)，由于沒(méi)有原設(shè)計(jì)化工輕油進(jìn)料，因此反應(yīng)器出口溫度一直低于設(shè)計(jì)值25～30℃，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò) 2臺(tái)反應(yīng)產(chǎn)物-混氫油換熱器與原料換熱后，進(jìn)到反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器溫度低于設(shè)計(jì)值近50℃，為190℃左右。而氯化銨在 200℃左右就開(kāi)始結(jié)晶，因此我們推測(cè)有可能是銨鹽結(jié)晶造成反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器部分堵塞，以致使整個(gè)高換系統(tǒng)壓降增大。

2012年 12月，裝置脫硫化氫汽提塔塔頂回流罐壓力瞬間上升至1.0MPa，與此同時(shí)高壓分離器壓力出現(xiàn)下降趨勢(shì)，汽提塔塔頂回流罐及加氫干氣分液罐壓控閥開(kāi)度均達(dá) 100%且壓力無(wú)下降，操作人員通過(guò)開(kāi)大壓控閥副線和出裝置加氫干氣流量計(jì)副線等手段進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)制氫裝置現(xiàn)場(chǎng)加氫干氣流量計(jì)顯示加氫干氣量最高升至15 000 Nm3/h（該流量計(jì)上限），通過(guò)調(diào)整加氫干氣量逐漸穩(wěn)定在 9 000Nm3/h左右，比正常生產(chǎn)時(shí)多出約3 000 Nm3/h。經(jīng)分析化驗(yàn)低分氣中氫氣濃度增加，分析可能是反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器管束泄露，氫氣進(jìn)入低分油系統(tǒng)。經(jīng)核算3 000 NM3/h也就是操作條件下1根φ 19換熱管的泄漏量，再次驗(yàn)證應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器管束泄露的推測(cè)。

2013年4月份停工小修，打開(kāi)換熱器后發(fā)現(xiàn)管束U型彎處腐蝕、破損嚴(yán)重，有兩處穿孔，管束后半段內(nèi)有大量銨鹽結(jié)晶結(jié)垢。整個(gè)管束30%截面積被堵塞，對(duì)堵塞物分析后為氯化銨結(jié)晶物。

3.2 分餾塔頂含油污水有臭味原因分析

分餾塔頂含油污水有臭味主要是污水中含少量硫化氫。這說(shuō)明脫硫化氫汽提塔汽提效果不好，沒(méi)有將油品中的硫化氫充分汽提出去。

主要是由于汽提塔進(jìn)料溫度低于原設(shè)計(jì) 20℃左右。而造成汽提塔進(jìn)料溫度低的原因還是反應(yīng)器出口溫度低，低分油與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后達(dá)不到原設(shè)計(jì)溫度，并且反應(yīng)產(chǎn)物-低分油換熱器銨鹽結(jié)晶也進(jìn)一步影響了其換熱效果。

3.3 冷高分分水效果差原因分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，分餾塔頂回流泵入口過(guò)濾器和注水泵過(guò)濾器經(jīng)常堵塞，對(duì)堵塞物進(jìn)行分析得出90%為焦粉及其附屬物，并且后期高分現(xiàn)場(chǎng)界位

Discussion on Problems of Diesel Hydrotrating Unit

LI Zhe1,CHENG Wen-hao2
（1. HQC Liaoning Branch, Liaoning Fushun 113006, China; 2. China University of Petroleum, Shandong Qingdao 266580, China）

Some problems of new 3.5 Mt/a diesel hydrotrating unit after startup in a petrochemical company were introduced, the reasons to cause these problems were analyzed, and some measures to solve these problems were put forward. Finally some suggestions for design of the diesel hydrotrating unit were also put forward.

High pressure exchanger; Coking diesel ;Desulfuration; Energy consumption; Diesel hydrotreating unit

TE 624

A

1671-0460（2014）12-2600-03

2014-10-13

李哲（1972-），男，遼寧撫順人，高級(jí)工程師，工程碩士，1994年畢業(yè)于沈陽(yáng)化工學(xué)院，現(xiàn)從事石油化工工藝設(shè)計(jì)。E-mail：lizhe0124@hqcec.com，電話：024-31957667。