重整反应进料板式换热器压差异常升高原因分析及应对措施

重整反应进料板式换热器压差异常升高原因分析及应对措施

陈颖超

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部 天津市 300270

摘要：中国石化天津分公司1.0 Mt/a连续重整装置反应进料板式换热器进料侧压差由正常的50kPa逐渐升高至68kPa，板式换热器压差高易导致板式换热器内漏，通过优化重整原料性质，提高板换温度，提高重整循环氢流量以及降低重整进料负荷，换热器压降逐渐降低至正常值。

关键词：重整 压差 板式换热器 铵盐

中国石化天津分公司1.0 Mt/a连续重整装置于2009年12月建成投产，选用美国环球油品公司（UOP）超低压连续重整和催化剂连续再生 CycleMax Chlorsorb^TM工艺专利技术，反应进料换热器采用板式换热器，2018年2月发现进料换热器（E-201）进料侧压差由50kPa升至71kPa，反应进料板式换热器是连续重整的关键设备，换热器最高允许压降为100kPa，压差高易导致板式换热器内漏，从而影响下游装置的产品质量。以下主要分析了连续重整装置反应进料板式换热器出现压降升高的原因以及采取的应对措施。

1、板式换热器进料侧压降的现象及处置过程

重整进料换热器为进料和反应产物之间的热交换器，其性能好坏直接影响重整进料加热炉的负荷和反应系统的压降，影响装置能耗，是重整装置的关键设备，板式换热器采用波纹板为传热元件，由波纹板组成的板束安装在圆形压力壳体内，循环氢与进料混合后，自板束流道内逆流换热，具有换热效率高、结构紧凑、温差小、压降低等优点^[1]。

2018年2月26日至2月27日重整装置进料板式换热器（E-201）进料侧压差升至预警值55kPa（正常值48kPa～51kPa），同时对精制石脑油和裂化重石脑油加样分析氮含量，裂化石脑油中氮含量为1.1ppm，高于控制指标（0.5ppm），初步判断板换E-201存在铵盐结晶，随即进行了工艺调整，降低了裂化重石脑油进装置量，重整负荷由124t/h降至114t/h，同时循氢量由78000Nm3/h提高至83000Nm3/h、换热器进料温度由99℃提高至110℃。调整后，压差上涨速度降低，总体趋势得到了控制。为保证装置的稳定运行，从以下四个方向进行原因分析并采取应对措施：（1）固体颗粒堵塞板换；（2）铵盐结晶；（3）胶质结焦聚集；（4）仪表误差。3月4日10:30，重整板换压差升至最高为71kPa，然后开始出现下降，3月7日，重整开始根据板换压差情况逐渐提高重整负荷，3月11日，板换压差降至正常值0.05MPa。

2、压差升高的原因排查

（1）机械杂质

机械杂质随重整进料进入板换，使重整进料过滤器和板换压差同时升高，在实际运行中过滤器压差并未升高，为了防止过滤器失效，对重整进料过滤器进行了开盖检查，检查发现过滤器滤芯表面无杂质残留。另外，固体杂质随重整进料进入板换，会使板换压差升高，但也会使得重整进料过滤器和进料喷淋管堵塞，导致进料侧压差△P2、过滤器压差△P4和喷淋管压差△P3升高，换热器压差示意图，如图1所示。在实际运行中△P2随△P1同时升高，但△P4和△P3并未升高，可初步排除固体杂质进入板式换热器。

图1换热器压差示意图

注：△P₁：循环氢侧压差，△P₂：进料侧压差，△P₃：重整进料喷淋管压差，△P₄：重整进料过滤器压差。

（2）原料胶质

经多次对裂化重石和重整进料加样进行胶质分析，胶质含量约1.2mg/100g，干点不大于173℃，不具备在换热器内结焦的条件。

（3）仪表故障

通过对所有相关现场仪表进行校验，仪表显示正常，可排除仪表因素。结合化验分析数据和工艺调整后压降恢复正常的效果来看，确定此次板换压差升高的主要原因为铵盐结晶阻塞板换通道所致。

3、压差升高原因分析

板换中的铵盐结晶是由重整进料中的氮物质与重整循环氢中的HCl和H₂S结合而生成^[2]。生成的铵盐大多附着在板换进料冷端的表面，当原料中氮物质升高时，铵盐结晶析出速度大于铵盐挥发的速度，铵盐积累逐渐增多并阻塞重整反应介质流通^[3]，使板换压差升高。根据与RIPP和UOP交流，当原料中氮含量大于0.2ppm时即会有铵盐结晶析出趋势。在此次板换压降升高期间，通过对裂化重石脑油氮含量进行分析，多次出现氮含量超标，超标数据在0.6ppm和1.1ppm之间波动，氮含量超标使得换热器压差逐渐升高。虽然重整进料氮含量仍小于0.5ppm，但已具备了形成铵盐结晶的条件，在长期铵盐积累和短期氮含量超标共同作用下加速了压差的升高。

根据进料换热器压差升高的现象，开展多项排查分析，排除了固体颗粒堵塞板换、胶质结焦聚集、仪表误差等三个原因，最终确定板式换热器进料侧压差升高为重整进料中氮含量超标，铵盐在板式换热器内结晶所致。重整进料包括预加氢精制石脑油、1#加氢裂化重石脑油和2#加氢裂化重石脑油，对重整进料进行加样分析，2#加氢裂化重石脑油存在氮含量超标现象，并与重整裂重进料超标数据基本吻合。分析判定2#加氢裂化重石脑氮含量超标主要是蜡油加氢膜分离水洗塔洗涤效果不足，膜分离尾气中携带微量胺，影响2#加氢裂化重石氮含量，蜡油加氢水洗塔水洗量由2t/h提高至2.4t/h，调整后2#加氢裂化重石氮含量均≯0.5ppm，3月7日，重整原料中氮含量均合格后，进料换热器压降开始逐渐降低。

4、处置措施

针对重整进料换热器铵盐结晶导致换热器压降升高，制定专项整改措施，调整如下：

（1）降低裂化重石脑油进重整流量，控制裂化重石脑油氮含量≯0.5ppm，减少重整进料中总的氮含量；

（2）将板换进料温度由98℃逐渐提高至140℃，提高铵盐挥发速度，使铵盐的挥发速度大于结盐速度，减少板换中铵盐含量；

（3）保持高氢油比操作，控制氢油摩尔比≮3，提高氢气对铵盐的冲洗效果；

（4）重整加工负荷降至80%以下，减少重整进料携带氮。

经以上调整2018年3月4日板式换热器压降开始由峰值的71kPa逐步下降。3月7日，板换压差至58kPa，3月11日，板换压差恢复到正常值50kPa，重整加工负荷提高至100%。

5结论

（1）通过上述分析，重整进料换热器冷侧压降增加，是由于结盐造成的。

（2）严格控制重整进料中各路原料氮含量≯0.5ppm，重整进料中氮含量超标，会使原料中的氮与循环氢中的氯形成氯化铵，其结晶速度高于循环氢携带的速度，从而造成板换结盐。

（3）重整进料板式换热器结盐后通过采取提高换热器进料温度，提高重整循环氢流量以及降低重整进料负荷等措施可有效减少进料换热器中的铵盐，降低换热器压降并使换热器压降恢复至正常。

参考文献

[1] 陈寻成.重整装置板式换热器压降升高原因分析，齐鲁石油化工，2010，38（4）:306~307

[2] 徐承恩.催化重整工艺技术与工程.北京：中国石化出版社，2014：129

[3] 齐铁忠.连续重整装置重整进料换热器冷侧压降增加问题浅析，炼油与化工，2017，第六期：40~42