连续重整装置铵盐结晶分析及处理

(中国石油长庆石化公司 陕西 咸阳 712000)

连续重整装置铵盐结晶分析及处理

王煜

(中国石油长庆石化公司陕西咸阳712000)

本文通过分析长庆石化60万吨/年连续重整装置铵盐结晶的现象及其原因，并参考其他炼厂连续重整装置铵盐结晶的解决方案，制定出相应的解决处理方法。

连续重整;铵盐结晶;注水

一、铵盐结晶现象及原因分析

(一)预加氢反应系统流程简介

在整个反应系统里，从罐区来的直馏石脑油在预加氢反应器R-101中经过加氢精制反应后，反应产物经过预加氢进料换热器E-101A-D管程与壳程的进料换完热后，再经过预加氢反应产物空冷器A-101冷凝至35℃后进入预加氢反应产物气液分离器V-103，然后经过预加氢循环氢压缩机入口分液罐V-104分液后进入预加氢循环氢压缩机K-101。

(二)连续重整装置铵盐结晶现象

在操作过程中发现汽提塔回流罐V-105压力突然上升，由正常操作时的1.08±0.05Mpa，最高上升到1.20Mpa，顶部燃料气去脱硫装置的自控阀PIC-1010开度一直增加，最终开度100%，然而流量FI-1014从平常的450Nm3/h左右，下降到150Nm3/h左右。

(三)其他厂连续重整装置铵盐结晶现象

在操作中发现循环氢压缩机K-101出口压力由正常的2.98Mpa逐步上升到3.1Mpa，预加氢系统补氢量FI-11401逐步上升(大约上升500Nm3/h)，补氢阀PV-1101逐步开大，而循环氢流量FI-10903却明显下降(大约下降40000Nm3/h)，且预加氢反应进料经E-101换热后进料温度TI-10901下降，预加氢反应加热炉F-101瓦斯量FIC-11701增加，热负荷明显上升，炉膛温度上升50℃以上。

另外惠州炼化连续重整装置重整部分脱戊烷塔顶管线也发现铵盐结晶现象。其表现为脱戊烷塔回流罐液位大幅度波动，塔顶回流量大幅波动，造成塔顶温度、塔顶压力和塔底温度也随之大幅度波动[1]。

(四)铵盐结晶原因分析

铵盐的主要成分为NH4+、S2-和Cl-，这是由于原料中含有较多的硫化物和氮化物，他们在加氢精制反应中分别生成H2S和NH3，在低温下会生成NH3HS及(NH3)2S约在100℃下析出晶体。经过加氢精制反应后的石脑油中和系统的循环氢中含有的HCl与氨接触产生NH4Cl在温度低于200℃时会结晶沉积下来，而NH4Cl、NH3HS和(NH3)2S结晶后会附着在管壁上，逐渐堵塞管束[2]。

连续重整装置预加氢进料换热器E-101操作参数如表1-1所示：

表1-1 预加氢进料换热器操作参数

从表中可以看出，预加氢进料换热器B和D管程出口温度都在200℃以下，具备铵盐结晶的条件，另外预加氢反应产物空冷器A-101冷前温度为35℃左右，也具备铵盐结晶的条件，虽然设计时在E-101B和D的管程出口以及A-101的入口设置三个注水点，目的是为了洗涤产物中生成的铵盐，但在连续重整刚投入生产时水洗水的总注入量不到800kg/h，不足以充分洗尽生成的铵盐，所以铵盐会在这些部位结晶而堵塞管线。另外脱氢精制反应后的杂质会溶解在石脑油中随着石脑油进入汽提塔中，最终进入汽提塔回流罐，而这里的温度为25℃左右，也会发生铵盐结晶堵塞管线的现象。

二、铵盐结晶的影响

(一)预加氢进料换热器E-101发生铵盐结晶的影响

预加氢进料换热器管程的出口温度低于200℃，满足铵盐结晶的条件。铵盐结晶后会附着在换热器的管壁上，逐渐堵塞管束，并影响换热效果。

另外，铵盐结晶堵塞管线，阻碍了循环氢气的流动，导致循环氢流量下降，致使预处理反应器床层温度上升，如果催化剂床层温度过高，会使催化剂的焦炭生成速率增加，损害催化剂的活性。

(二)汽提塔回流罐V-105顶部管线铵盐结晶的影响

铵盐在汽提塔回流罐V-105顶去燃料气脱硫装置的管线中发生结晶，堵塞管线，直接会导致V-105的压力PIC-1010上升，如果不及时处理，可能会导致V-105的安全阀起跳；汽提塔回流罐压力突然升高还会导致汽提塔的操作压力升高，致使汽提塔的热量平衡和相平衡被打破，严重影响汽提塔的正常操作；除此之外，汽提塔中加氢精制反应后生成的杂质难以通过汽提塔顶部外甩脱除，会随着精制石脑油进入重整反应部分，毒害重整催化剂，腐蚀设备。

(三)脱戊烷塔C-201顶管线铵盐结晶的影响

汽提塔中未能脱除的杂质随着精制石脑油进入重整反应部分和分馏部分，导致铵盐在脱戊烷塔C-201顶部管线内结晶。这样会使脱戊烷塔C-201的操作压力升高，塔内的轻组分难以从塔顶馏出，会随着C5+进入苯抽提系统，从而加大了苯抽提系统的负荷；其次，由于C-201的压力是通过液化气吸收罐V-207控制的，C-201压力的波动会导致V-207压力波动，从而导致整个燃料气管网压力的波动；如果铵盐结晶严重堵塞管线，会使C-201压力持续升高，最终导致塔底重沸器联锁停车，塔顶的安全阀起跳，严重影响正常操作。

三、预防铵盐结晶的措施

(一)增加预处理水洗水的注入量

增大预处理水洗水注入的总流量，从开始的800 kg/h，提升到3300 kg/h，以保证生产的铵盐能洗尽。

(二)多注入新鲜的除盐水

多注入新鲜的除盐水，减少或者不用循环洗涤水，这样能减少铵盐在水洗水循环系统中的累计，从而减少铵盐的结晶。

(三)严格控制原料油中的硫、氯和氮的含量

由于预处理部分的原料油是常压直馏石脑油，里面有含硫、氯和氮的杂质，这些杂质经过加氢精制反应后生成的H2S、HCl和NH3会化合生成铵盐，所以要严格控制原料油中硫、氯和氮的含量，定期对原料油进行化验分析，如发现超标，立即汇报区块进行处理。

(四)从预加氢气液分离器V-103顶脱除部分H2S

可以将预加氢气液分离器顶部去干气脱硫装置的自控阀HV-1003开上2%左右，这样可以脱除循环氢系统中的部分H2S气体，从而减少了铵盐结晶。

结论

(1)预加氢铵盐结晶物的主要成分是NH4Cl、NH3HS和(NH3)2S，它们的形成是由于原料中的N、Cl、S等杂质经过预加氢精制反应后的生成物NH3、HCl和H2S相互化合生成。这些生成物会在一些操作温度较低的部位发生铵盐结晶，从而堵塞管线，影响正常操作。

(2)通过增大预处理水洗水的注入量，能够有效地抑制铵盐的结晶。预处理水洗水的注入量从800 kg/h提升到3300 kg/h后，各处再没有发生铵盐结晶堵塞管线的现象，各操作参数正常。

(3)任何部位发生铵盐结晶后都会对正常的生产和操作造成重大影响，所以平时要做好监控工作。需定期从预加氢反应产物气液分离器V-103脱水包处取样，化验分析其中的NH4+、S2-和Cl-含量，如发现超标，立即采取相应的措施，防止铵盐结晶。

[1]李江山主编．连续重整装置基础知识．(第1版)．惠州：中海油惠州炼油分公司，2007：10—18．

[2]黄晓文．加氢装置高压换热器铵盐结晶原因分析及对策[J]．炼油技术与工程，2007，37(4)：3—4．

[3]王志坤．重整装置预加氢反应产物换热器腐蚀原因分析[J]．石油和化工设备，2006(6)：1—2．

王煜(1989.02-)，男，汉族，新疆阿拉尔人，本科，助理工程师，毕业于中国石油大学(华东)，就职于中国石油长庆石化公司，研究方向连续重整。