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影響加氫改質(zhì)裝置安全運(yùn)行的因素及控制措施

文檔作者：孟祥寶丁鵬飛趙磊文檔來源：中國石油呼和浩特石化公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月03日
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2 化工彳理2013年第1期
影響加氫改質(zhì)裝置安全運(yùn)行的因素及控制措施
孟祥寶丁鵬飛趙磊(中國石油呼和浩特石化公司)
【摘要】文章首先介紹了影響加氫過程的因素，其次分析了加氫改質(zhì)裝置工藝流程及長周期運(yùn)轉(zhuǎn)可行性，最后就長
周期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及建議提出了一些看法。
【關(guān)鍵詞】氫改質(zhì)裝置；安全運(yùn)行；控制
1影響加氫過程的因素
影響石油餾分加氫過程的主要因素有：反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫
度、原料的性質(zhì)和催化劑等。
1．1反應(yīng)壓力
反應(yīng)壓力的影響是通過氫分壓來體現(xiàn)的。系統(tǒng)中的氫分壓
決定于操作壓力、氫油比、循環(huán)氫純度以及原料的汽化率。對于
含硫化合物的加氫脫硫和烯烴的加氫飽和反應(yīng)在壓力不太高時(shí)
就有較高的平衡轉(zhuǎn)化率。
1．2反應(yīng)溫度
提高反應(yīng)溫度會使加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)速度加快。
由于加氫裂化的活化能較高(125—210千焦，摩爾)，因此，這個(gè)反
應(yīng)的速度提高得快一些。但必須根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求等條
件來選擇適宜的反應(yīng)溫度。
在通常使用的壓力范圍內(nèi)，加氫精制的反應(yīng)溫度一般不超
過4200C，因?yàn)槌^4200C會發(fā)生較多的裂化反應(yīng)和脫氫反應(yīng)。重
整原料采用較高的反應(yīng)溫度(400-．．4200C)不會影響產(chǎn)品質(zhì)量，航
空煤油精制一般只采用350—360℃，因?yàn)楫?dāng)溫度超過370℃時(shí)，四
氫萘和十氫萘發(fā)生脫氫而生成萘的平衡轉(zhuǎn)化率急劇上升(反應(yīng)
壓力5．0MPa)。柴油加氫精制的反應(yīng)溫度也不應(yīng)超過4200C。一
般加氫裂化所選的溫度范圍寬(260珈0℃)。
1．3空速和氫油比
空速反映了裝置的處理能力．工業(yè)上希望采用較高的空速。
但是空速受到反應(yīng)速度的制約，根據(jù)催化劑的活性，原料性質(zhì)和
反應(yīng)深度不同，空速在一較大范圍內(nèi)波動，從O．5—1．0時(shí)一1，重質(zhì)
油料和二次加工中得到的油料在加氫處理時(shí)要采用較低的空
速：在加氫精制過程在給定的溫度下降低空速，烯烴飽和率、脫
硫和脫氮率都會有所提高。
圖1 柴油中壓加氫改質(zhì)裝置=r=藝流程
2加氫改質(zhì)裝置工藝流程簡述
某石化公司柴油中壓加氫改質(zhì)裝置工藝流程見圖1。
原料油進(jìn)入裝置后，經(jīng)過濾、脫水，與柴油產(chǎn)品換熱后再與氫
氣混合，混合物進(jìn)一步換熱并加熱，然后依次通過精制反應(yīng)器和
裂化反應(yīng)器。反應(yīng)后的物流經(jīng)過換熱和冷卻，進(jìn)入高壓分離器，在
此進(jìn)行氣、油和水的三相分離。氣體經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)壓縮后循環(huán)
使用。從高壓分離器出來的油品進(jìn)入低壓分離器，氣、油和水進(jìn)一
步分離后油品進(jìn)入分餾塔，得到柴油產(chǎn)品和石腦油產(chǎn)品。
為了避免反應(yīng)生成的硫化氫和氨、氯等物質(zhì)在低溫部位結(jié)
合生成沉淀物堵塞管線或設(shè)備。在高壓空冷器前分兩路往反應(yīng)生
成物流中注入一定量的軟化水，以溶解這部分無機(jī)鹽。酸性水從
高分底部分離出裝置。為了控制反應(yīng)床層溫度，兩個(gè)反應(yīng)器均為
多個(gè)床層，在各床層間均有冷氫注入。另外，在R一1出口到R一2
入口之間也設(shè)有冷氫注入口。
3長周期運(yùn)轉(zhuǎn)可行性分析
目前制約裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的因素主要有兩方面，分別是催化
劑的活性和循環(huán)氫壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。下面主要就這兩方面進(jìn)行
分析。
3．1催化劑活性
該石化公司的裝置于大修的2008年7月2-4日進(jìn)行了一
次初期標(biāo)定。DN一3100催化劑應(yīng)用初期床層徑向溫差較小，反映
了催化劑活性分布均勻，器內(nèi)介質(zhì)均勻分部。從裝置的實(shí)際操作
條件來看，反應(yīng)器入口溫度較低，為310℃。精制催化劑床層總溫
升達(dá)到620C．平均反應(yīng)溫度為33．16qC：裂化催化劑床層總溫升為
150C，平均反應(yīng)溫度為350．720C。柴油產(chǎn)品質(zhì)量可以滿足出廠質(zhì)
量指標(biāo)。若入口溫度提升至上一周期標(biāo)定溫度328．80C，產(chǎn)品質(zhì)量
將過剩。所以從數(shù)據(jù)來看，在較低的反應(yīng)溫度下，裝置的產(chǎn)品質(zhì)量
就可滿足要求。說明DS3100催化劑的活性高于RS一10。
標(biāo)定裝置能耗為891 kJ／l(g，與設(shè)計(jì)相比降低了228 k．1／kg，下
降幅度達(dá)20％：與2004年開工初期相比降低了253 kJ／kg，下降幅
度達(dá)22．1％。主要原因是燃料氣耗量大幅降低：與上一周期同期
相比(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))下降近400m3／h；這說明DN一3100催化劑活性非
常好。在不需要很高入口溫度的情況下就可以滿足產(chǎn)品質(zhì)量的條
件：綜上所述，由于DS一3100活性較高，能夠滿足裝置連續(xù)長周期
運(yùn)轉(zhuǎn)：
3．2循環(huán)氫壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)
循環(huán)氫壓縮機(jī)如同加氫裝置的心臟．其運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定與否
同樣也是制約裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素。本周期開工后由于
萬方數(shù)據(jù)
石油化工3
循環(huán)氫壓縮機(jī)自身負(fù)荷降低，加之原料油催直比較低，循環(huán)氫純
度高，造成循氫機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重喘震現(xiàn)象。3．5MPa蒸汽量經(jīng)常在10 t
上下波動．通過3．5MPa蒸汽量、蒸汽壓力趨勢圖及循環(huán)氫量趨勢
圖可以看出這種工況是很不正常的，久之將對循氫機(jī)自身乃至裝
置正常生產(chǎn)帶來極大的隱患。影響裝置的長周期運(yùn)行。
4長周期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及建議
4．1優(yōu)化操作條件
l、平穩(wěn)控制反應(yīng)溫度
反應(yīng)床層的操作溫度主要是以控制DN一3100人口溫度及最
高點(diǎn)溫度為主。隨著生產(chǎn)周期的延長及催化劑活性的逐漸下降，
通過稍加提高人口溫度和最高點(diǎn)溫度來保證產(chǎn)品質(zhì)量。在能滿
足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下。盡量不提入口溫度。嚴(yán)格用冷氫量控
制最高點(diǎn)溫度。避免因催化劑床層超溫而使催化劑結(jié)焦是延長催
化劑使用周期的重要手段。
2、在大氫油比條件下操作
對同一裝置來說，氫油比增大可以使反應(yīng)器中氫分壓增加，
改善混氫原料在催化劑床層上的分布，降低催化劑床層溫升，因
此氫油比的增會延長催化劑的運(yùn)轉(zhuǎn)周期及壽命。對于柴油中壓
加氫改質(zhì)裝置應(yīng)在滿足循環(huán)氫純度的要求下，適量補(bǔ)入新氫，盡
量不要排廢氫，以提高循環(huán)氫量。
3、最佳空速范圍內(nèi)操作
反應(yīng)器內(nèi)催化劑裝填量一定，空速隨進(jìn)料量變化而變化。空
速過小，有利于提高反應(yīng)深度，但是易造成加熱爐爐管結(jié)焦；空速
過大。則產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。所以在正常生產(chǎn)情況下要盡量保
證空速不要經(jīng)常變化。
4．2原料油性質(zhì)方面
1、嚴(yán)格控制原料油催、直柴比例若原料油催、直柴比例過大
會造成床層溫升劇烈，催化劑結(jié)焦加快。嚴(yán)重影響催化劑的使用
周期。但從目前情況來看，原料油的催直比對循環(huán)氫量的影響是
最大的，提高催直比是抑制循氫機(jī)喘震的最有效的方法。鑒于此，
應(yīng)根據(jù)原料油性質(zhì)變化及時(shí)調(diào)節(jié)三套裝置的收油量，保證2號加
氫裝置原料油催直比大于1．0。
2、加強(qiáng)原料油的脫水和保護(hù)
原料油中含有一定量的水，若進(jìn)入反應(yīng)器，可導(dǎo)致催化劑活
性下降。且有粉碎流失的危險(xiǎn)，因此要求加強(qiáng)原料罐和裝置內(nèi)分
水罐的脫水，保證原料油含水不大于0．1％。
原料油中的不飽和烴、膠質(zhì)、硫、氮、金屬等組分，在室溫下與
空氣接觸易發(fā)生氧化、縮合反應(yīng)而結(jié)炭，焦炭進(jìn)入反應(yīng)器會發(fā)生
一系列復(fù)雜反應(yīng)，造成催化劑結(jié)焦，床層壓降增大，嚴(yán)重影響裝置
長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。為防止原料油氧化結(jié)炭，在原料罐和裝置內(nèi)原料油
緩沖罐都應(yīng)嚴(yán)格采用氮?dú)饷芊?，使之與空氣隔絕，保證原料在反
應(yīng)前不被氧化。
參考文獻(xiàn)
[1]李大東．加氫處理工藝與工程【M】．北京中國石化出版社，
2004．
【2】林世雄．石油煉制工程[M】．北京：石油工業(yè)出版社，2003．
(上接第1頁)
支架，目的是保護(hù)管道避免發(fā)生撕裂、震動等情況的發(fā)生。一般
情況下，下列幾種情況必須設(shè)置固定架。
a)在長距離輸送的管廊上，對于那些有膨脹彎的管線，兩個(gè)
膨脹彎之間必須設(shè)置一
個(gè)同定架．目的是使兩個(gè)固定架之間的管道應(yīng)力能夠全部
消失在膨脹彎上。
b)塔頂輸送下來的管線，第一個(gè)支架應(yīng)該設(shè)置為固定架，以
緩解管口的受力情況。支架應(yīng)設(shè)置在封頭焊縫下方大于500ram
的地方。
c1調(diào)節(jié)閥前應(yīng)設(shè)置一個(gè)固定架．目的是防止調(diào)節(jié)閥因前后
壓力、溫度等不同而產(chǎn)生的震動情況的發(fā)生。
d)安全閥后的水平管上應(yīng)該設(shè)置一個(gè)固定架。防止因安全
閥起跳產(chǎn)生的管道震動情況的發(fā)生．做到保護(hù)管道的作用。
4管道支架安裝質(zhì)量通病與防治
a)支架間距過小或過大。預(yù)防：安裝單位的技術(shù)部門必須作
出支架布置方案，安裝中依此加強(qiáng)檢查。
b1活動支架安裝未預(yù)留偏移量。預(yù)防：認(rèn)真研究管道熱膨脹
情況，分析各個(gè)支架處的熱膨脹量，設(shè)計(jì)中不要遺漏對此問題的
考慮．在圖紙會審和編制施工方案中也要分析由熱膨脹引起的
位移情況。必要時(shí)應(yīng)作出預(yù)留偏移量的指令，并認(rèn)真落實(shí)。
c)束架構(gòu)造或材料規(guī)格不符合要求。預(yù)防：設(shè)計(jì)一定要指定
所選用的支架圖紙或提供支架標(biāo)準(zhǔn)圖：施工單位的技術(shù)部門必
須要在施工方案中編人選用的支架構(gòu)造和支架規(guī)格表。并注明
使用部位，要經(jīng)技術(shù)主管審批同意方可遵照安裝；質(zhì)量檢查部門
應(yīng)嚴(yán)格檢查把關(guān)。
d)其他：如支架的定位線與管道定位線不重合；焊縫寬、高
不夠。雙面焊只焊成單面焊；螺絲連接時(shí)螺扣外露過少，該放墊
片處不放墊片：支架刷油遍數(shù)不夠或漏刷等等。只要在安裝前交
底清楚。安裝中堅(jiān)持自檢互檢和專職檢查，這些通病是可以克服
的。
5結(jié)束語
在管道布置中，管架是重要的組成部分，是與管道緊密聯(lián)系
在一起的結(jié)構(gòu)，管架如果在選用和安裝過程中不合理，管系可能
就會遭到破壞，因此，管道支架的正確設(shè)置是裝置安全運(yùn)行的重
要保障。
參考文獻(xiàn)
【1](Y--業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范)GB 50316—2000(2008版)，中
國計(jì)劃出版社．2008—07一Ol。
姓名：陳文廣。男籍貫l山東濟(jì)南出生年月：1982．5工作
單位：山東省輕工業(yè)設(shè)計(jì)院職稱：助理工程師
萬方數(shù)據(jù)

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