加氫裝置循環氫系統銨鹽堵塞問題分析和處理

李天壽

摘 要：本文主要對150萬t/a蠟油加氫裝置循環氫量突然大幅降低的原因進行了分析、驗證及處理，提出了對注水溫度的控制，保證裝置長周期運行。

關鍵詞：蠟油加氫;循環氫量;銨鹽結晶

1 裝置簡介

烏魯木齊石化150萬t/a蠟油加氫裝置設計采用FRIPP開發的劣質蠟油加氫，主要以減壓蠟油和焦化蠟油為原料，氫氣主要采用重整氫氣及化肥氫氣。150萬t/a蠟油加氫裝置于2019年3月28日晃電緊急停工，在開工過程中發現循環氫量大幅降低的，循環氫壓縮機防喘振閥關閉后，剛好滿足反應氫油比，致使裝置不能提高負荷生產。經過分析，確認這個問題的原因是銨鹽結晶，堵塞壓縮機入口過濾器所致。

2 原因分析

150萬蠟油加氫K102于2019年3月29日13時左右氮氣工況開機轉正常，3月31日12時55分左右壓縮機入口流量由109000Nm3/h突然降至53000Nm3/h;調速器門開度由80%降至69%;蒸汽耗量由11t/h降至9t/h;同時壓縮機低壓端推力軸瓦溫度TISA13141由66℃上漲至77℃，TISA13142由49℃上漲至52℃;壓縮機軸位移XIA13141由0.07mm上漲至0.183mm，XIA13142由0.093mm上漲至0.209mm;機組其他運行參數無明顯變化。4月1日改氫氣工況后，循環氫量一直無法達到正常運行要求（正常運行循環氫量在110000Nm3/h左右）。

排查當日氮氣工況下壓縮機入口管線及相連容器的進出口壓力，從結果看在流量波動的同時壓縮機入口壓力由3.3MPa上漲至3.4MPa（上漲0.1MPa），壓縮機入口分液罐D108頂壓力由3.26MPa上漲至3.34MPa（上漲0.08MPa），壓縮機出口壓力由3.64MPa降為3.47MPa（降低0.17MPa），氫氣工況下入口管線及相應設備的進出口無明顯壓差。

現場排查機組進出口閥門狀態正常，目前機組各運行參數均在指標范圍內，BH5000狀態監測正常，車間請博華信智對K102狀態監測作相關診斷，初步判斷壓縮機各參數運行正常，未見故障頻率。從技術層面排除設備本體存在故障。

歷史數據對比：統計了1月至3月的機組運行數據，對比發現在轉速相近的情況下除循環氫量逐漸變少和防喘振閥開度變小以外，機組其余各參數無明顯變化，初步推斷壓縮機入口循環氫量不足是由于銨鹽結晶導致，裝置在緊急泄壓后，壓力突變造成部分堵塞物脫落后集中在某處。

3 結果驗證

2019年5月裝置按計劃停工檢修，打開K102入口過濾器及壓縮機入口緩沖罐D108人孔后，后可以看到灰白色塊狀結晶物嚴重堵塞在入口過濾器和出口緩沖罐破沫網上，同時伴有刺鼻的氨味。對K102入口過濾器取垢樣分析，該結晶物部分溶于水，主要成分為氯化銨，水面底部為少量黑色粉沫。

檢修過程中，車間利用高壓水槍對壓縮機入口破沫網進行清洗，縮機入口管線用蒸汽吹掃完畢后再用氮氣對入口管線及壓縮機機體進行吹掃，同時開停工過程中對反應高壓空冷、冷高分罐、聚結器、循環氫脫硫塔、循環氫入口分液罐除鹽水浸泡，徹底清除結晶的銨鹽。

4 銨鹽結晶分析及防控措施

裝置原料中的S和N在加氫反應器中轉變成HCl和NH3，原料中微量的Cl轉化為HCl，在隨后的過程中聚合生成NH4HS和NH4Cl。通常NH4Cl的結晶溫度在170-200℃，而NH4HS結晶溫度在120-150℃，因為結晶溫度不同，使得系統中析出的部位不同。通過定期對混合原料油中的氯離子含量的分析，發現混合原料油中的氯離子含量控制≤1 mg/mL，偶爾出現超標的情況，原料油中攜帶的氯離子經過反應器后生成的氯化氫與氨反應生成氯化銨。

裝置在正常生產中，E103管程入口溫度約為215℃，出口溫度約為170℃，達到了氯化銨結晶的溫度。車間對E103管程入口持續注水1.5t/h，A101持續注水6.5t/h，注水大部分采用機組凝結水，少量除鹽水，水溫60-65℃。對循環氫中氨含量進行分析，發現循環氫中氨含量逐漸上升。裝置設計最大加工量185t/h，注水不低于進料量的5%，同時保證20%左右液相水，因此判斷注水量低和注水溫度高是導致銨鹽結晶的主要因素。

裝置檢修過程中，通過流程改造后，降低注水溫度至42℃，提高了空冷注水液相百分比，同時降低了空冷出口溫度。對E103連續注水4.0t/h，對換熱器管束表面銨鹽進行沖洗，高壓空冷A101兩路持續注水8t/h，防止銨鹽結晶，確保裝置長周期運行。

參考文獻：

[1]劉孝川，高壓換熱器銨鹽結晶原因分析及處理[J].廣州化工，2011，39（12）：140-141.