預(yù)加氫進(jìn)料換熱器內(nèi)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(yù)加氫裝置采用節(jié)能的全餾分加氫工藝[1]，直餾石腦油預(yù)處理后經(jīng)過預(yù)加氫汽提塔分餾，塔底精制油作為重整進(jìn)料。

預(yù)加氫精制油硫含量過高時(shí)，將會(huì)影響重整貴金屬催化劑的活性，降低重整產(chǎn)品質(zhì)量[2]。通常引起預(yù)加氫精制油硫含量高的原因是多樣的，包括預(yù)加氫進(jìn)料、催化劑失活、反應(yīng)系統(tǒng)操作、汽提塔操作、換熱設(shè)備內(nèi)漏等問題[3]。其中預(yù)加氫換熱器內(nèi)銨鹽在低溫易形成氯化氫-硫化氫-水腐蝕體系[4]，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)漏發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)迫使裝置停工檢修。因此，準(zhǔn)確判斷出預(yù)加氫精制油硫含量過高原因十分重要。

1 預(yù)加氫精制油硫含量高異常現(xiàn)象

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

圖1 預(yù)加氫精制油硫含量化驗(yàn)分析結(jié)果

2 預(yù)加氫精制油硫含量高的原因分析

1）對本裝置而言，預(yù)加氫精制油硫含量偏高的可能原因[3，5]如下。

（1）預(yù)加氫進(jìn)料直餾石腦油硫含量超高。

（2）預(yù)加氫反應(yīng)溫度低反應(yīng)苛刻度不夠。

（3）預(yù)加氫反應(yīng)壓力低反應(yīng)苛刻度不夠。

（4）預(yù)加氫反應(yīng)氫油比低反應(yīng)苛刻度不夠。

（5）預(yù)加氫反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生溝流現(xiàn)象。

（6）預(yù)加氫催化劑運(yùn)行到后期活性降低反應(yīng)苛刻度不夠。

（7）預(yù)加氫反應(yīng)器R101由于反應(yīng)器差壓高打開R101B入口閥部分并聯(lián)，導(dǎo)致反應(yīng)苛刻度不夠。

（8）汽提塔C101塔底溫度低無機(jī)硫帶入精制油中。

（9）汽提塔C101塔頂采出太小，回流量過大導(dǎo)致汽提不完全。

（10）預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏。

（11）汽提塔C101進(jìn)料換熱器E103內(nèi)漏。

（12）SN111化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)異常或油品被污染。

2）預(yù)加氫系統(tǒng)具體流程如圖2所示。

圖2 預(yù)加氫系統(tǒng)流程

3 原因排查

3.1 預(yù)加氫進(jìn)料與精制油采樣分析

2021年1月25 、26 日，預(yù)加氫進(jìn)料直餾石腦油SN101采樣分析硫含量正常259×10-6＜800×10-6。預(yù)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(yù)加氫進(jìn)料直餾石腦油SN101、預(yù)加氫精制油SN111采樣分析數(shù)據(jù)，可排除預(yù)加氫進(jìn)料直餾石腦油硫含量超高及SN111化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)異常或油品被污染使精制油硫含量高的原因。

3.2 預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)與汽提塔操作調(diào)整

3.2.1 預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)操作參數(shù)調(diào)整

2021年1月27 日17 ：10，預(yù)加氫反應(yīng)溫度由301℃提至303℃控制，預(yù)加氫循環(huán)氫量提高800Nm3/h。

2021年1月27 日21 ：07，關(guān)小R101B入口第一道閥，預(yù)加氫反應(yīng)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(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)操作參數(shù)調(diào)整與加樣分析結(jié)果，排除預(yù)加氫反應(yīng)溫度低、預(yù)加氫反應(yīng)壓力低、預(yù)加氫反應(yīng)氫油比低、預(yù)加氫反應(yīng)器由于反應(yīng)器差壓高打開R101B入口閥部分并聯(lián)導(dǎo)致反應(yīng)苛刻度低使精制油硫含量高的原因。

3.2.2 預(yù)加氫汽提塔C101操作參數(shù)調(diào)整

2021年1月28日 01：20，關(guān)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(diǎn)。

2021年1月28日 03：00，預(yù)加氫精制油SN-111、預(yù)加氫高分罐D(zhuǎn)102、汽提塔C101液位控制閥LV11401處加樣分析硫含量，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 塔操作參數(shù)調(diào)整后的樣品分析結(jié)果

通過預(yù)加氫汽提塔參數(shù)調(diào)整與樣品分析結(jié)果，排除汽提塔C101操作異常及汽提塔進(jìn)料換熱器E103內(nèi)漏導(dǎo)致精制油硫含量高的原因。

3.3 預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏判斷

通過預(yù)加氫進(jìn)料與精制油采樣分析、預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)與汽提塔操作調(diào)整的排查判斷，預(yù)加氫精制油硫含量高的主要原因?yàn)轭A(yù)加氫催化劑活性下降反應(yīng)苛刻度低或預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏。

為了進(jìn)一步印證預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101發(fā)生內(nèi)漏，對E101管程入口（預(yù)加氫高溫脫氯罐出口SN112處）和E101B/D/F/G的管程出口處進(jìn)行采樣分析。

3.4 預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101采樣方案設(shè)計(jì)

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

圖3 預(yù)加氫進(jìn)料換熱器采樣示意圖

預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101B/D/F/G各管程出口無采樣器，故設(shè)計(jì)了如圖4所示的臨時(shí)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(dòng)水冷器制成一個(gè)可活動(dòng)的臨時(shí)采樣器。

圖4 采樣器示意圖

由于采樣介質(zhì)溫度、壓力高，易燃易爆，且含有高濃度的劇毒物質(zhì)硫化氫，導(dǎo)致采樣風(fēng)險(xiǎn)較大，需要充分做好安全措施與應(yīng)急處置：采樣組由三人組成，兩人配合采樣，第三人現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，采樣人員佩戴正壓式空氣呼吸器，四合一報(bào)警儀，使用防爆工具，監(jiān)護(hù)人員佩戴半面罩呼吸面具，四合一報(bào)警儀，準(zhǔn)備好干粉滅火器及推車式滅火器，站在上風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向進(jìn)行監(jiān)護(hù)；廢油置換時(shí)為防止噴出的高溫介質(zhì)靜電引燃需采用塑料桶裝油；前管路壓力高達(dá)2.7MPa，避免憋壓導(dǎo)致活接頭連接處斷開造成人員傷害，采樣時(shí)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(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101樣品結(jié)果分析

表2為預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101管程入口（預(yù)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(jié)果。

表2 E101管層入口和出口硫含量分析結(jié)果

從表2可知，1月28日采樣數(shù)據(jù)偏差較大，可能存在采樣或化驗(yàn)分析誤差，故無法判斷。由1月29日至1月31日數(shù)據(jù)，可以判定為預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G存在內(nèi)漏。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，由于預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G管束為普通碳鋼材質(zhì)，且工作溫度低，容易出現(xiàn)內(nèi)漏。同時(shí)，E101F/G管程出口油樣明顯渾濁，與預(yù)加氫進(jìn)料油樣渾濁情況相近；而E101B/D管程出口油樣清澈，與預(yù)加氫反應(yīng)器出口油樣顏色一致，證明預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101A/B/C/D無內(nèi)漏，E101E/F/G內(nèi)漏。

2021年6月6日預(yù)加氫單元停工檢修，預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G更換管束，打開預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G封頭抽芯，發(fā)現(xiàn)預(yù)加氫進(jìn)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(chǎn)，預(yù)加氫精制油SN111硫含量0.2×10-6，恢復(fù)至正常參數(shù)，進(jìn)一步說明預(yù)加氫精制油硫含量高原因?yàn)轭A(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G內(nèi)漏。

4 操作建議

目前預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏量較小，需要跟蹤分析預(yù)加氫精制油硫含量，監(jiān)控預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101泄漏情況。

當(dāng)預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏稍微增大，預(yù)加氫精制油硫含量超過1.5×10-6時(shí)，可以將預(yù)加氫精制油改20～30t/h至預(yù)加氫進(jìn)料緩沖罐D(zhuǎn)101進(jìn)行部分小循環(huán)，保證重整進(jìn)料硫含量合格。

當(dāng)預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101內(nèi)漏量過大，導(dǎo)致重整進(jìn)料硫含量超標(biāo)時(shí)，則預(yù)加氫單元需要停工處理，更換預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G管束。

5 結(jié)論

1）當(dāng)預(yù)加氫精制油硫含量持續(xù)偏高（＞0.5×10-6）時(shí)，通過初步的預(yù)加氫進(jìn)料與精制油采樣分析，排除預(yù)加氫進(jìn)料直餾石腦油硫含量超高及SN111化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)異常或油品被污染使精制油硫含量高的原因。

2）調(diào)整預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)、汽提塔操作參數(shù)，通過油樣分析結(jié)果，排除汽提塔C101操作異常及汽提塔進(jìn)料換熱器E103內(nèi)漏導(dǎo)致精制油硫含量高的原因。

3）合理設(shè)計(jì)預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101臨時(shí)采樣器，通過風(fēng)險(xiǎn)管控措施，對預(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101管程入口（預(yù)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(yù)加氫精制油硫含量高原因?yàn)轭A(yù)加氫進(jìn)料換熱器E101E/F/G內(nèi)漏。

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