重整预加氢装置铵盐结晶预防及处理

1 装置概况

预处理装置是催化重整装置的原料处理部分, 2002年9月建成投产。其原料是二连:长庆混合原油 (10:3) 的HK-180℃的直馏汽油馏分, 原料油经过全馏分预加氢及分馏处理后, 80-180℃精制馏分油作为重整进料。重整主要产品是研究法辛烷值 (RON) 为95以上的高辛烷值汽油, 并副产氢气、轻石脑油、液化石油气。装置实际预处理能力为14×104t/a, 重整处理能力为12×104t/a, 年开工率为8000小时。

预处理采用全馏分加氢 (即先加氢后分馏) 工艺;在催化剂和氢气存在的条件下, 使原料中的烯烃饱和, 砷、铜及铅等金属化合物分解成元素态吸附在预加氢催化剂上, 原料油中的含硫、含氮、含氧化合物进行加氢反应, 生成H2S、NH3、H2O, 在蒸发塔中除去。

2 存在问题

装置在长周期运行过程中, 出现了预加氢压缩机C2101入口 (压缩机机体吸入口缓冲罐) 压力逐渐下降, 甚至<0.95 MPa, 出口温度上升, 排气量下降的现象。在压缩机进行拆解维修中, 发现在压缩机入口管线、过滤器、气阀、活塞环、缸体内存在大量的NH4CL块状结晶体;而在预加氢压缩机入口循环线与重整氢交汇前管线中仅存在较少粉末状晶体。经过对机组进行检修清理, 更换损坏填料、气阀、活塞环, 溶解管线铵盐, 預加氢系统得以恢复正常运行。但在系统运行一段时间后, 上述现象又重复出现。压缩机入口管线严重堵塞时, 装置要紧急停工处理铵盐结晶问题, 增加了非计划停工的频次, 增加了装置安全生产的隐患。

3 分析成因

3.1 原料方面

预处理装置设计原料氮含量≯3.0ppm, 控制供给原料在≯6.0ppm但实际<9ppm。预加氢反应为脱硫、脱氮、烯烃饱和及脱金属反应, 脱除的氮、硫以NH3及硫化氢的形态存在于预加氢循环氢中。预加氢反应系统为了减少系统腐蚀和氨盐结晶增设了脱氯罐, 在低温部位微量氯引起的铵盐及 (NH3) 2S结晶, 主要发生在E2102D/E的管程, 通过注水达到有效清除。反应产生氨绝大部分存在于反应生成油中, 至蒸发塔脱除。由于原料中氮含量是设计控制值的2-3倍, 使得预加氢反应过程中产生的NH3量大幅增加, 同样返回预加氢压缩机C2101氢气中NH3浓度同比增加。

3.2 工艺方面

为了调整重整催化剂活性, 重整临氢系统控制氯含量1.6ppm, 生产过程不间断注水、注氯, 保持双金属催化剂的水氯平衡;但重整外送氢未设置低温脱氯设施。

重整气液分离器V2201压力控制 (PIC7601) 采用了分程控制:当V2201压力上升时, 压力控制PIC7601 A阀打开向瓦斯系统泄压;当V2201压力下降时, PIC7601 A阀关闭, PIC7601 B阀打开向预加氢压缩机入口补压, 以保证V2201压力稳定在1.2MPa。系统为降低能耗采用的是加氢满负荷, 重整低负荷保证预加氢、加氢供氢的生产方案, 即气液分离器V2201氢气保证重整临氢系统氢气循环, 预加氢压缩机不足量由V2102补充。当V2201压力不足, 压力控制PIC7601 B阀打开向预加氢压缩机入口补压, 致使预加氢压缩机C2101入口管线成为重整含氯氢气与预加氢气液分离器V2102返回含氨氢气的混合点。

4 控制措施

找到问题的结症后, 解决问题的思路是阻止含CLˉ氢气与含NH3氢气的接触或脱除氢气中的CLˉ和NH3。所以, 解决压缩机入口铵盐结晶问题可考虑以下方案:

4.1 预加氢装置采用低氮含量原料降低返回压缩机入口氢气中NH3含量, 缓解铵盐结晶速度。但受原料供给的限制, 供给原料氮含量在≦8 ppm;

4.2 在重整向预加氢装置串氢前增加低温脱氯设施, 脱除重整氢气中的氯;

4.3 增设一条預加氢压缩机 (C2101) 出口至重整压缩机 (C2201) 出口连通线, 預加氢多余氢气返回重整压缩机出口, 实现預加氢压缩机只抽重整氢气, 停止V2102含NH3氢气向预加氢压缩机入口补压。

4.4 改变重整气液分离器V2201压力控制 (PIC7601) 的控制方式, 压力控制PIC7601的A阀单独做为V2201压力控制阀;压力控制PIC7601的B阀做为V2102压力控制手操器, 在开停工、事故状态下供预加氢系统自循环、控制压力使用。

5 结语

通过仔细分析装置运行的实际情况, 综合考虑方案的可行性和经济效益, 在2004年停工抢修中, 根据方案1、3、4增设了C2101出口至C2201出口给重整系统氢气补压线, 关闭了V2102向预加氢压缩机入口补压线。运行7年, 效果较好达到了预期的效果: (1) 彻底消除了压缩机入口铵盐结晶的隐患, 装置没有发生因入口堵塞的非计划停工; (2) 压缩机的维修周期由一月一修延长至一年一修, 年节约维修费用约100万元; (3) 压缩机压比控制在工艺指标, 降低了装置的动力消耗增加; (4) 实现了装置的安全、平稳、长周期运行; (5) 将重整气液分离器V2201压力分程控制系统中B阀改为手操器, 合理利用了停用设备, 在装置开停工、事故处理时能迅速实现預加氢临氢系统循环, 减轻了职工的劳动强度。

摘要：在半再生汽油重整工艺中, 预加氢压缩机C2101入口管线内出现了大量的氨盐晶体, 堵塞入口管线, 并在压缩机气阀、缸体的大量积聚, 对活塞杆、气缸体造成了腐蚀。压缩机负荷增加, 维修频次增加。严重时, 必须停工才能清除管线铵盐。

关键词：压缩机,铵盐结晶,腐蚀,节能降耗