賈文博

中海油東方石化有限責(zé)任公司 海南 東方 572600

1 前言

某石化企業(yè)30萬噸/年柴油加氫裝置以催化柴油為原料，經(jīng)過反應(yīng)部分（含新氫壓縮機、循環(huán)氫壓縮機）、分餾部分，實現(xiàn)柴油加氫精制，其中冷換設(shè)備采用除鹽水注水來防止加氫反應(yīng)產(chǎn)物在冷換設(shè)備上結(jié)鹽；4000 Nm3/h制氫裝置以天然氣為原料，采用烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化法造氣、PSA法提純氫氣的工藝路線，分為原料氣加氫、原料氣脫毒、原料氣蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的中溫變換及PSA氫氣提純。其中工藝?yán)淠ㄋ嵝运┲苯铀椭脸貉b置處理。

2 改造目標(biāo)可行性論證

2.1 對目前制氫裝置工藝?yán)淠|(zhì)和柴油加氫裝置注水水質(zhì)做出對比分析

在柴油加氫裝置注水水質(zhì)要求中，水中的氧含量是一個需要嚴(yán)格控制的指標(biāo)。因為水中的溶解氧會氧化反應(yīng)產(chǎn)物中的硫化氫或其他硫化物，生成元素硫而引起堵塞、腐蝕和無法從產(chǎn)品中分離等方面的問題，水中的溶解氧還會氧化腐蝕設(shè)備材質(zhì)。另一個需要控制的指標(biāo)是注水的pH值，因為在酸性環(huán)境下，管道的腐蝕就會隨著pH值的減小而加劇。另外，還需嚴(yán)格控制注水中的鐵離子、懸浮物含量，如果鐵離子、懸浮物含量超標(biāo)，將會在設(shè)備、管道內(nèi)壁生成難溶的硫化亞鐵沉積下來，堵塞設(shè)備和管道。

通過對制氫工藝?yán)淠|(zhì)的化驗分析，可以看出水中的含氧量、pH值、鐵離子濃度及氨氮含量都是比較理想的，從水質(zhì)方面分析，制氫酸性水能達(dá)到加氫反應(yīng)注水的條件。保證制氫裝置平穩(wěn)運行，及時關(guān)注樣品質(zhì)量，提高制氫酸性水水質(zhì)分析頻次。保證制氫裝置工藝?yán)淠|(zhì)達(dá)到柴油加氫注水水質(zhì)要求。

表1 柴油加氫注水水質(zhì)設(shè)計要求與制氫工藝?yán)淠|(zhì)對比表

（1）水質(zhì)指標(biāo)中的pH值、NH3，可以通過提高汽提塔底的汽提蒸汽量使這兩個指標(biāo)合格

（2）水質(zhì)中的鐵離子含量是無法控制的，制氫裝置中變反應(yīng)器的催化劑是四氧化三鐵，催化劑中流失的鐵離子和器壁管線腐蝕產(chǎn)生的鐵離子，會攜帶至酸性水中，影響水質(zhì)。鐵離子流失的速度隨著生產(chǎn)周期加長而增加，當(dāng)酸性水中鐵離子濃度超過設(shè)計值或影響加氫注水效果時，就不能作為加氫反應(yīng)注水使用，在日常生產(chǎn)中可以提高制氫酸性水水質(zhì)分析頻次，保證加氫反應(yīng)注水水質(zhì)的要求。如有異常及時與上下游裝置進(jìn)行聯(lián)系溝通，保證制氫裝置工藝?yán)淠|(zhì)穩(wěn)定。

2.2 柴油加氫注水量與制氫裝置酸性水量是否匹配

柴油加氫裝置原設(shè)計的反應(yīng)注水為裝置外來的除鹽水，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷及高分含硫污水中氨氮含量、pH值調(diào)整反應(yīng)注水量為2.0 t/h。在正常生產(chǎn)條件下，制氫裝置根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷（60%負(fù)荷至滿負(fù)荷），可供給工藝?yán)淠繛?.5～2.5t/h。在水量方面，完全滿足柴油加氫裝置在正常生產(chǎn)時反應(yīng)注水水量。保證柴油加氫裝置注水罐液位穩(wěn)定的操作：

（1）制氫裝置低負(fù)荷運行情況下，工藝?yán)淠客馑土繙p少，為保證柴油加氫注水罐液位穩(wěn)定，加氫反應(yīng)注水為除鹽水+工藝?yán)淠⑺?/p>

（2）制氫裝置高負(fù)荷運行情況下，工藝?yán)淠馑土吭黾?，為保證柴油加氫注水罐液位穩(wěn)定，制氫裝置可以向常壓裝置外送部分工藝?yán)淠?/p>

制氫裝置工藝?yán)淠看蠓▌訉託浞磻?yīng)注水罐液位的影響，為保證柴油加氫裝置注水罐液位平穩(wěn)，使柴油加氫裝置原有的注水流程一直保持暢通狀態(tài)，原注水調(diào)節(jié)閥投用自動狀態(tài)。當(dāng)制氫裝置工藝?yán)淠繙p少時，柴油加氫注水罐液位下降，為保證注水罐液位平穩(wěn)，原注水調(diào)節(jié)閥自動打開，補充注水罐液位，注水系統(tǒng)采用原來的注水流程；當(dāng)制氫裝置工藝?yán)淠吭龆鄷r，為保證注水罐液位平穩(wěn)，原注水調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，多余工藝?yán)淠赏馑椭脸貉b置。因此柴油加氫裝置補充注水罐液位的2種注水方式可以實現(xiàn)無擾動切換。

1.3 柴油加氫裝置運行是否受制氫裝置注水溫度影響

溫度對柴油加氫裝置影響因素為：

（1）由于制氫裝置工藝?yán)淠臏囟雀哂诓裼图託渥⑺玫某}水的溫度，為了保證管道運行期間的平穩(wěn)，自項目實施以來每天測量注水點溫度。

（2）柴油加氫注水泵設(shè)計注水溫度-130℃～340℃，制氫工藝?yán)淠疁囟葹?00℃左右，從設(shè)計角度考慮對柴油加氫對注水泵P-1102影響不大，但實際運行中，因為注水本來就進(jìn)行過優(yōu)化，注水量降低到正常生產(chǎn)的下限2.0 t/h，機泵在高溫下產(chǎn)生了微量的抽空及氣蝕，對機泵影響較大。裝置針對性微開了機泵的最小回流線，有效緩解機泵低流量、高溫度運行情況。

1.4 酸性水對柴油加氫設(shè)備腐蝕影響

為保證制氫裝置工藝?yán)淠娜氩裼图託溲b置注水罐作為反應(yīng)注水的長周期運行，定期對注水點管線進(jìn)行測溫與壁厚監(jiān)測。制氫裝置的工藝?yán)淠芫€采用的材質(zhì)為304L，而柴油加氫注水管線采用普通的碳鋼管道，為了防止由于制氫裝置工藝?yán)淠袛y帶的少量雜質(zhì)對柴油加氫注水碳鋼管線產(chǎn)生腐蝕沖刷，發(fā)生管線泄漏事故，定期通過對柴油加氫注水管線進(jìn)行定點測厚，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，時刻掌握管道運行情況。

2 改造方案

通過對制氫裝置工藝?yán)淠乃|(zhì)、水量、水溫以及裝置現(xiàn)場布局與施工方面進(jìn)行全面分析，對柴油加氫與制氫裝置現(xiàn)場相關(guān)管線位置布局查看，制氫裝置工藝?yán)淠馑凸芫€與柴油加氫注水管線距離很近，確定了制氫裝置工藝?yán)淠厥罩敛裼图託溲b置除鹽水罐代替除鹽水做注水技術(shù)改造實施的最終方案，此次技術(shù)改造實施只需要增加一條管線即可（見圖1），現(xiàn)場布局與設(shè)備方面完全滿足施工要求。

圖1 技術(shù)方案改造流程示意圖

本次技術(shù)改造增加了一條DN50管線，2個DN50的閥門。制氫裝置汽提塔底工藝?yán)淠肞-1102A/B出口正常運行壓力為0.7MPa，選用管道和閥門的壓力等級為PN2.0MPa。此方案施工相對簡單，投資金額少，在裝置不停工的狀態(tài)下就可以實施，簡單有效地解決了制氫裝置工藝?yán)淠幕厥諉栴}。

3 技改實施調(diào)整

3.1 關(guān)注制氫裝置工藝?yán)淠乃|(zhì)變化

保證制氫裝置平穩(wěn)運行，及時關(guān)注樣品質(zhì)量，提高制氫酸性水水質(zhì)分析頻次，保證制氫裝置工藝?yán)淠|(zhì)達(dá)到柴油加氫注水水質(zhì)要求。

3.2 關(guān)注加氫反應(yīng)注水罐液位的波動

制氫裝置低負(fù)荷運行情況下，工藝?yán)淠客馑土繙p少，為保證柴油加氫注水罐液位穩(wěn)定，加氫反應(yīng)注水完全改為除鹽水注水。制氫裝置高負(fù)荷運行情況下，工藝?yán)淠馑土吭黾樱瑸楸ＷC柴油加氫注水罐液位穩(wěn)定，制氫裝置可以向常壓裝置外送部分工藝?yán)淠?/p>

3.3 減少長周期運行對柴油加氫裝置的影響

提高制氫酸性水水質(zhì)分析頻次，定期對注水點管線進(jìn)行測溫與壁厚監(jiān)測，保證制氫裝置工藝?yán)淠鳛椴裼图託溲b置反應(yīng)注水的長周期運行

3.4 加強操作培訓(xùn)

制定新的操作參數(shù)范圍作為調(diào)整指導(dǎo)文件，加大培訓(xùn)力度，對部門員工講解本次技改的全過程，讓每個操作人員了解本次技改的成果，提高操作人員的操作水平。鼓勵在日常生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)新的節(jié)能舉措，及時溝通實踐。將加氫-制氫裝置平穩(wěn)率與樣品合格率的具體要求標(biāo)準(zhǔn)化，在各班間進(jìn)行勞動競賽，競賽結(jié)果納入考核范圍。加強現(xiàn)場巡查，定期進(jìn)行溫度測量和管線壁厚監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報處理。

4 改造效果

實現(xiàn)了制氫裝置工藝?yán)淠鳛椴裼图託溲b置反應(yīng)注水的目的，達(dá)到了預(yù)期效果，

4.1 柴油加氫裝置補充注水罐液位的兩種注水方式可以實現(xiàn)無擾動切換保證

柴油加氫裝置注水罐液位平穩(wěn)，使柴油加氫裝置原有的注水流程一直保持暢通狀態(tài)，原注水調(diào)節(jié)閥投用自動狀態(tài)。當(dāng)制氫裝置工藝?yán)淠繙p少時，柴油加氫注水罐液位下降，為保證注水罐液位平穩(wěn)，原注水調(diào)節(jié)閥自動打開，補充注水罐液位，注水系統(tǒng)采用原來的注水流程；當(dāng)制氫裝置工藝?yán)淠吭龆鄷r，為保證注水罐液位平穩(wěn)，原注水調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉，多余工藝?yán)淠赏馑椭脸貉b置。柴油加氫注水罐液位長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)生任何波動情況，柴油加氫裝置注水罐平穩(wěn)率為99.78%。

4.2 設(shè)備腐蝕可控

為保證制氫裝置工藝?yán)淠娜氩裼图託溲b置注水罐作為反應(yīng)注水的長周期運行，通過定期對柴油加氫注水管線進(jìn)行定點測厚，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，時刻掌握管道運行情況，未出現(xiàn)管道腐蝕泄漏問題。定期監(jiān)測注水點溫度，保證實施前后注水點溫度≤100℃，避免了注水泵高溫下機封損耗。

4.3 柴油加氫高分含硫污水無異常

為避免因注水水質(zhì)不合格導(dǎo)致達(dá)不到柴油加氫注水洗滌氨鹽的效果，在日常生產(chǎn)中提高制氫酸性水水質(zhì)分析頻次，保證加氫反應(yīng)注水水質(zhì)的要求。如有異常及時與上下游裝置進(jìn)行溝通，并聯(lián)系化驗中心進(jìn)行加樣復(fù)查，保證制氫裝置工藝?yán)淠|(zhì)穩(wěn)定。投用后柴油加氫高分含硫污水未出現(xiàn)任何異常，各項指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

制氫裝置工藝?yán)淠娲裼图託浞磻?yīng)注水，柴油加氫裝置與制氫裝置運行平穩(wěn)，達(dá)到了降本增效的目的。

5.1 經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益

柴油加氫裝置效益：柴油加氫裝置原注水介質(zhì)為除鹽水，單價為10.0元/t，現(xiàn)根據(jù)制氫裝置生產(chǎn)負(fù)荷，每年節(jié)省除鹽水14500t，節(jié)省成本為14500×10.0=145000元/a

制氫裝置效益：制氫酸性水技改前，外送出裝置至常壓電脫鹽，每噸酸性水產(chǎn)生1.98元的效益，減少效益為14500×1.98=28710元/a

污水處理：制氫酸性水電脫鹽后，進(jìn)入污水處理廠，污水處理廠處理污水成本為11元/a，節(jié)約污水處理費用為：14500×11=159500元/a

每年節(jié)約成本為：

145000-28710+159500=275790元/a

5.2 技術(shù)方案的應(yīng)用以及可推廣性

制氫裝置工藝?yán)淠饕獊碓从谥茪滢D(zhuǎn)化預(yù)熱段配入的工藝蒸汽，在依次經(jīng)過4個分水罐后進(jìn)入汽提塔，經(jīng)低壓蒸汽汽提后脫除微量的CO2等雜質(zhì)，由汽提塔底泵送出裝置。在采集水樣分析后，水質(zhì)的含氧量、鐵離子濃度、氨氮含量等都符合加氫注水的要求。投入生產(chǎn)使用后，通過對柴油加氫裝置高分含硫污水樣品中的氨氮含量、鐵離子濃度進(jìn)行分析，達(dá)到了預(yù)期的效果。因此，制氫酸性水可以代替除鹽水作為加氫反應(yīng)注水，加氫-制氫聯(lián)合裝置可以合理利用制氫酸性水代替除鹽水作為加氫反應(yīng)注水，投入生產(chǎn)使用后，通過對柴油加氫裝置高分含硫污水樣品中的氨氮含量、鐵離子濃度進(jìn)行分析，達(dá)到了預(yù)期的效果。