加氢装置加氢碳四冷后温度偏高原因分析与对策

2022-09-11

一、概述

在某炼油厂轻碳四选择性加氢装置中, 加氢碳四从脱二甲醚塔釜底出来, 进入加氢尾气冷却器冷却到40℃, 然后进入下游的烷基化装置继续换热, 被冷却到13℃, 最后混入冷剂后温度降为7℃左右, 进入烷基化反应器参加烷基化反应。

目前, 加氢碳四冷却后温度较高, 即使把温控调节阀和副线阀门开到最大, 让循环冷却水最大量通过, 加氢碳四的温度也仅冷却到60~65℃, 达不到40℃的工艺指标要求。加氢碳四的冷后温度过高, 导致进入烷基化反应器的混合碳四的温度高于7℃, 超过了烷基化反应的最佳温度范围, 使烷基化副反应增多, 硫酸消耗增加, 降低了装置的加工能力。同时, 生成的烷基化油的辛烷值降低, 质量下降。

一、原因分析

1. 设备因素

在装置大检修期间, 对该加氢尾气冷却器的换热管束进行了检修清洗, 清洗后加氢碳四冷却后温度仍未降下来, 说明加氢碳四冷却后温度较高的原因不是冷却水结垢严重造成的。原加氢尾气冷却器结构是4管程, 换热管为φ19×2的光管, 循环冷却水走管程, 管程多会使冷却水的压降较大, 水量供应就不太充足, 影响了冷却效果。

2. 工艺条件方面

根据车间技术人员提供的介质组成和操作条件, 利用PRO/Ⅱ工艺软件对加氢碳四的冷却过程进行模拟计算, 加氢碳四从85℃降到40℃, 冷却器的热负荷为201.72×104kcal/h, 比原设计热负荷高。究其原因, 原设计利用技术专利商提供的工艺包中的操作参数和原料组成, 加氢碳四在1.25MPa G、85℃时处于饱和液体状态, 从85℃冷却到40℃, 放出的热量是液体的显热, 所以热负荷不太大。本次模拟计算发现, 在原操作条件下, 由于原料组成发生变化, 轻组分含量增加, 气相量增加, 使加氢碳四从85℃冷却到40℃, 放出的热量主要是汽化潜热, 所以热负荷变大。过高的热负荷使原加氢尾气冷却器的换热面积显得偏小, 不能满足工艺冷却要求。

根据计算结果分析和原料组成的对比, 造成这种现状的主要原因是原料组成的变化。加氢碳四经过脱二甲醚塔釜底的液位调节阀后, 阀后部分加氢碳四气相量增加, 而物料的潜热远大于显热, 就使得热负荷比原设计大。

二、应对措施

从模拟计算结果来看, 目前工况下冷却器的热负荷为201.72×104kcal/h, 需要循环冷却水202t/h, 原冷却器已不能满足工艺要求, 需重新选型更换。本次更换加氢尾气冷却器, 仍采用浮头式换热器, 单壳程, 2管程, 换热管为φ25×2.5的光管, 循环冷却水走管程。更换后的加氢尾气冷却器技术规格参数见表1。更换的加氢尾气冷却器设计消耗循环冷却水202t/h, 加氢装置消耗循环冷却水总量为377t/h。加氢装置循环冷却水总管为DN250, 最大输送水量可达550t/h, 能满足总水量377t/h的供应要求, 不用更换。考虑到加氢尾气冷却器循环冷却水用量达到202t/h, 原有供水和回水支管的管径需增大为DN200。

三、总结及建议

1. 降低加氢碳四的冷后温度, 可以使烷基化装置的处理量提高2t/h。按照74%的产品收率计算, 可以增加烷基化油1.48 t/h, 全年可增加烷基化油11840t/h。按照某公司提供的烷基化油的价格为9600元/吨计算, 装置年增效益11366.4万元。按照某公司提供的原料单价为7000元/吨计算, 装置年增成本11200万元。扣除原料成本, 烷基化装置年增毛利为166.4万元, 更换加氢尾气冷却器需要的总投资为73.82万元, 投资回收期不到半年, 经济效益较好。

2. 为了确保轻碳四选择性加氢装置加氢碳四冷后温度降到40℃, 建议更换较大换热面积的加氢尾气冷却器, 这对于烷基化装置意义很大。首先, 可提高烷基化装置的处理量;其次, 可降低烷基化装置浓硫酸的消耗, 减少废酸排放;最后, 有利于减少烷基化反应的副反应, 提高烷基化汽油的产品质量。

摘要：本文通过对某炼油厂轻碳四选择性加氢装置加氢碳四冷后温度偏高的原因进行分析, 并制定解决措施, 保证后续装置平稳安全运行。

关键词：加氢碳四,冷后温度,原因分析,解决措施