一、裝置簡介
(一)裝置的發(fā)展及類型
1.加氫裝置的發(fā)展
加氫是指石油餾分在氫氣及催化劑作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的加工過程,加氫過程可分為加氫精制、加氫裂化、臨氫降凝、加氫異構(gòu)化等,下面重點介紹加氫裂化加工過程。
加氫技術(shù)最早起源于20世紀(jì)20年代德國的煤和煤焦油加氫技術(shù),第二次世界大戰(zhàn)以后,隨著對輕質(zhì)油數(shù)量及質(zhì)量的要求增加和提高,重質(zhì)餾分油的加氫裂化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。
1959年美國謝夫隆公司開發(fā)出了Isocrosking加氫裂化技術(shù),其后不久環(huán)球油品公司開發(fā)出了Lomax加氫裂化技術(shù),聯(lián)合油公司開發(fā)出了Uicraking加氫裂化技術(shù)。加氫裂化技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。
早在20世紀(jì)50年代,我國就已經(jīng)對加氫技術(shù)進行了研究和開發(fā),早期主要進行頁巖油的加氫技術(shù)開發(fā),60年代以后,隨著大慶、勝利油田的相繼發(fā)現(xiàn),石油餾分油的加氫技術(shù)得到了迅速發(fā)展,1966年我國建成了第一套4000kt/a的加氫裂化裝置。
進入20世紀(jì)90年代以后,國內(nèi)開發(fā)的中壓加氫裂化及中壓加氫改質(zhì)技術(shù)也得到了應(yīng)用和發(fā)展。
2.裝置的主要類型
加氫裝置按加工目的可分為:加氫精制、加氫裂化、渣油加氫處理等類型,這里主要介紹加氫裂化裝置。
加氫裂化按操作壓力可分為:高壓加氫裂化和中壓加氫裂化,高壓加氫裂化分離器的操作壓力一般為16MPa左右,中壓加氫裂化分離器的操作壓力一般為9.OMPa左右。
加氫裂化按工藝流程可分為:一段加氫裂化流程、二段加氫裂化流程、串聯(lián)加氫裂化流程。
一段加氫裂化流程是指只有一個加氫反應(yīng)器,原料的加氫精制和加氫裂化在一個反應(yīng)器內(nèi)進行。該流程的特點是:工藝流程簡單,但對原料的適應(yīng)性及產(chǎn)品的分布有一定限制。
二段加氫裂化流程是指有兩個加氫反應(yīng)器,第一個加氫反應(yīng)器裝加氫精制催化劑,第二個加氫反應(yīng)器裝加氫裂化催化劑,兩段加氫形成兩個獨立的加氫體系,該流程的特點是:對原料的適應(yīng)性強,操作靈活性較大,產(chǎn)品分布可調(diào)節(jié)性較大,但是,該工藝的流程復(fù)雜,投資及操作費用較高。
串聯(lián)加氫裂化流程也是分為加氫精制和加氫裂化兩個反應(yīng)器,但兩個反應(yīng)器串聯(lián)連接,為一套加氫系統(tǒng)。串聯(lián)加氫裂化流程既具有二段加氫裂化流程比較靈活的特點,又具有一段加氫裂化流程比較簡單的特點,該流程具有明顯優(yōu)勢,如今新建的加氫裂化裝置多為此種流程,本節(jié)所述的流程即為此種流程。
二、重點部位及設(shè)備
(一)重點部位
1.加熱爐及反應(yīng)器區(qū)
加氫裝置的加熱爐及反應(yīng)器區(qū)布置有加氫反應(yīng)加熱爐、分餾部分加熱爐、加氫反應(yīng)加熱器、高壓換熱器等設(shè)備,其中大部分設(shè)備為高壓設(shè)備,介質(zhì)溫度比較高,而且加熱爐又有明火,因此,該區(qū)域潛在的危險性比較大,主要危險為火災(zāi)、爆炸是安全上重點防范的區(qū)域。
2.高壓分離器及高壓空冷區(qū)
高壓分離器及高壓空冷區(qū)內(nèi)有高壓分離器及高壓空冷器,若高壓分離器的液位控制不好,就會出現(xiàn)嚴(yán)重問題。主要危險為火災(zāi)、爆炸和H2S中毒,因此該區(qū)域是安全上重點防范的區(qū)域。
3.加氫壓縮機廠房
加氫壓縮機廠房內(nèi)布置有循環(huán)氫壓縮機、氫氣增壓機,該區(qū)域為臨氫環(huán)境,氫氣的壓力較高,而且壓縮機為動設(shè)備,出現(xiàn)故障的機率較大,因此,該區(qū)域潛在的危險性比較大,主要危險為火災(zāi)、爆炸中毒,是安全上重點防范的區(qū)域。
4.分餾塔區(qū)
分餾塔區(qū)的設(shè)備數(shù)量較多,介質(zhì)多為易燃、易爆物料,高溫?zé)嵊捅檬菓?yīng)重點防范的設(shè)備,高溫?zé)嵊鸵坏┌l(fā)生泄漏,就可能引起火災(zāi)事故,分餾塔區(qū)內(nèi)有大量的燃料氣、液態(tài)烴及油品,如發(fā)生事故,后果將十分嚴(yán)重,此外,脫丁烷塔及其干氣、液化氣中H2S濃度高,有中毒危險,因此該區(qū)域也是安全上重點防范的區(qū)域。
(二)主要設(shè)備
1.加氫反應(yīng)器
加氫反應(yīng)器多為固定床反應(yīng)器,加氫反應(yīng)屬于氣—液—固三相涓流床反應(yīng),加氫反應(yīng)器分冷壁反應(yīng)器和熱壁反應(yīng)器兩種:冷壁反應(yīng)器內(nèi)有隔熱襯里,反應(yīng)器材質(zhì)等級較低;熱壁反應(yīng)器沒有隔熱襯里,而是采用雙層堆焊襯里,材質(zhì)多為2×1/4Cr—1M0。加氫反應(yīng)器內(nèi)的催化劑需分層裝填,中間使用急冷氫,因此加氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,反應(yīng)器人口設(shè)有擴散器,內(nèi)有進料分配盤、集垢籃筐、催化劑支承盤、冷氫管、冷氫箱、再分配盤、出口集油器等內(nèi)構(gòu)件。
加氫反應(yīng)器的操作條件為高溫、高壓、臨氫,操作條件苛刻,是加氫裝置最重要的設(shè)備之一。
2.高壓換熱器
反應(yīng)器出料溫度較高,具有很高熱焓,應(yīng)盡可能回收這部分熱量,因此加氫裝置都設(shè)有高壓換熱器,用于反應(yīng)器出料與原料油及循環(huán)氫換熱?,F(xiàn)在的高壓換熱器多為U型管式雙殼程換熱器,該種換熱器可以實現(xiàn)純逆流換熱,提高換熱效率,減小高壓換熱器的面積。管箱多用螺紋鎖緊式端蓋,其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好、便于拆裝。
高壓換熱器的操作條件為高溫、高壓、臨氫,靜密封點較多,易出現(xiàn)泄漏,是加氫裝置的重要設(shè)備。
3.高壓空冷
高壓空冷的操作條件為高壓、臨氫,是加氫裝置的重要設(shè)備,我國華北地區(qū)某煉油廠中壓加氫裂化裝置,高壓空冷兩次出現(xiàn)泄漏,使裝置被迫停工處理,因此,高壓空冷的設(shè)計、制造及使用也應(yīng)引起重視。
4.高壓分離器
高壓分離器的工藝作用是進行氣—油—水三相分離,高壓分離器的操作條件為高壓、臨氫,操作溫度不高,在水和硫化氫存在的條件下,物料的腐蝕性增強,在使用時應(yīng)引起足夠重視。另外,加氫裝置高壓分離器的液位非常重要,如控制不好將產(chǎn)生嚴(yán)重后果,液位過高,液體易帶進循環(huán)氫壓縮機,損壞壓縮機,液位過低,易發(fā)生高壓竄低壓事故,大量循環(huán)氫迅速進入低壓分離器,此時,如果低壓分離器的安全閥打不開或泄放量不夠,將發(fā)生嚴(yán)重事故。因此,從安全角度講高壓分離器是很重要的設(shè)備。
5.反應(yīng)加熱爐
加氫反應(yīng)加熱爐的操作條件為高溫、高壓、臨氫,而且有明火,操作條件非??量蹋羌託溲b置的重要設(shè)備。加氫反應(yīng)加熱爐爐管材質(zhì)一般為高Cr、Ni的合金鋼,如TP347。
加氫反應(yīng)加熱爐的爐型多為純輻射室雙面輻射加熱爐,這樣設(shè)計的目的是為了增加輻射管的熱強度,減小爐管的長度和彎頭數(shù),以減少爐管用量,降低系統(tǒng)壓降。為回收煙氣余熱,提高加熱爐熱效率,加氫反應(yīng)加熱爐一般設(shè)余熱鍋爐系統(tǒng)。
6.新氫壓縮機
新氫壓縮機的作用就是將原料氫氣增壓送入反應(yīng)系統(tǒng),這種壓縮機一般進出口的壓差較大,流量相對較小,多采用往復(fù)式壓縮機。
往復(fù)式壓縮機的每級壓縮比一般為2—3.5,根據(jù)氫氣氣源壓力及反應(yīng)系統(tǒng)壓力,一般采用2~3級壓縮。
往復(fù)式壓縮機的多數(shù)部件為往復(fù)運動部件,氣流流動有脈沖性,因此往復(fù)式壓縮機不能長周期運行,多設(shè)有備機。
往復(fù)式壓縮機一般用電動機驅(qū)動,通過剛性聯(lián)軸器連接,電動機的功率較大、轉(zhuǎn)速較低,多采用同步電機。
7.循環(huán)氫壓縮機
循環(huán)氫壓縮機的作用是為加氫反應(yīng)提供循環(huán)氫。循環(huán)氫壓縮機是加氫裝置的“心臟”。如果循環(huán)氫壓縮機停運,加氫裝置只能緊急泄壓停工。
循環(huán)氫壓縮機在系統(tǒng)中是循環(huán)作功,其出人口壓差一般不大,流量相對較大,一般使用離心式壓縮機。由于循環(huán)氫的分子量較小,單級葉輪的能量頭較小,所以循環(huán)氫壓縮機一般轉(zhuǎn)速較高(8000—10000r/nfin),級數(shù)較多(6~8級)。
循環(huán)氫壓縮機除軸承和軸端密封外,幾乎無相對摩擦部件,而且壓縮機的密封多采用干氣式密封和浮環(huán)密封,再加上完善的儀表監(jiān)測、診斷系統(tǒng),所以,循環(huán)氫壓縮機一般能長周期運行,無需使用備機。
循環(huán)氫壓縮機多采用汽輪機驅(qū)動,這是因為蒸汽汽輪機的轉(zhuǎn)速較高,而且其轉(zhuǎn)速具有可調(diào)節(jié)性。
8.自動反沖洗過濾器
加氫原料中含有機械雜質(zhì),如不除去,就會沉積在反應(yīng)器頂部,使反應(yīng)器壓差過大而被迫停工,縮短裝置運行周期。因此,加氫原料需要進行過濾,現(xiàn)在多采用自動反沖洗過濾器。
自動反沖洗過濾器內(nèi)設(shè)約翰遜過濾網(wǎng),過濾網(wǎng)可以過濾掉≥25/1m的固體雜質(zhì)顆粒,當(dāng)過濾器進出口壓差大于設(shè)定值(0.1~0.18MPa)時,啟動反沖洗機構(gòu),進行反沖洗,沖洗掉過濾器上的雜質(zhì)。
三、危險因素及其防范措施
(一)開停工時的危險因素及其防范措施
1.開工時的危險因素及其防范措施
(1)加氫反應(yīng)系統(tǒng)干燥、烘爐
加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)干燥、烘爐的目的是除去反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的水分,脫除加熱爐耐火材料中的自然水和結(jié)晶水,燒結(jié)耐火材料,增加耐火材料的強度和使用壽命。加熱爐煤爐時,裝置需引進燃料氣,在引燃料氣前應(yīng)認(rèn)真做好瓦斯的氣密及隔離工作,一般要求燃料氣中氧含量要小于1.0%。防止瓦斯泄漏及竄至其他系統(tǒng)。加熱爐點火要徹底用蒸汽吹掃爐膛,其中不能殘余易燃?xì)怏w。加熱爐烘爐時應(yīng)嚴(yán)格按烘爐曲線升溫、降溫,避免升溫過快,耐火材料中的水分迅速蒸發(fā)而導(dǎo)致爐墻倒塌。
(2)加氫反應(yīng)器催化劑裝填
催化劑裝填應(yīng)嚴(yán)格按催化劑裝填方案進行,催化劑裝填的好壞對加氫裝置的運行情況及運行周期有重要影響。催化劑裝填前應(yīng)認(rèn)真檢查反應(yīng)器及其內(nèi)構(gòu)件,檢查催化劑的粉塵情況,決定催化劑是否需要過篩。催化劑裝填最好選擇在干燥晴朗的天氣進行,保證催化劑裝填均勻,否則在開工時反應(yīng)器內(nèi)會出現(xiàn)偏流或“熱點”,影響裝置正常運行。催化劑裝填時工作人員須要進入反應(yīng)器工作,因此,要特別注意工作人員勞動保護及安全問題,需要穿勞動保護服裝,帶能供氧氣或空氣的呼吸面罩,進反應(yīng)器工作人員不能帶其他雜物,以防止異物落入反應(yīng)器內(nèi)(一般催化劑裝填由專業(yè)公司專業(yè)人員進行)。
(3)加氫反應(yīng)系統(tǒng)置換
加氫反應(yīng)系統(tǒng)置換分為兩個階段,即空氣環(huán)境置換為氮氣環(huán)境、氮氣環(huán)境置換為氫氣環(huán)境。在空氣環(huán)境置換為氮氣環(huán)境時需要注意,置換完成后系統(tǒng)氧含量應(yīng)<1%,否則系統(tǒng)引入氫氣時易發(fā)生危險;在氮氣環(huán)境置換為氫氣環(huán)境時應(yīng)注意,使系統(tǒng)內(nèi)氣體有一個適宜的平均分子量,以保證循環(huán)氫壓縮機在較適宜的工況下運行,一般氫氣純度為85%較為適宜。
(4)加氫反應(yīng)系統(tǒng)氣密
加氫反應(yīng)系統(tǒng)氣密是加氫裝置開工階段一項非常重要的工作,氣密工作的主要目的是查找漏點,消除裝置隱患,保證裝置安全運行。加氫反應(yīng)系統(tǒng)的氣密工作分為不同壓力等級進行,低壓氣密階段所用的介質(zhì)為氮氣,氮氣氣密合格后用氫氣作低壓氣密。由于加氫反應(yīng)器材質(zhì)具有冷脆性,一般要求系統(tǒng)壓力大于2.0MPa時,反應(yīng)器器壁溫度不小于100℃,所以,氫氣2.0MPa氣密通過以后,首先開啟循環(huán)氫壓縮機,反應(yīng)加熱爐點火,系統(tǒng)升溫,當(dāng)反應(yīng)器器壁溫度大于100℃后,系統(tǒng)升壓,作高壓階段氣密。
(5)分餾系統(tǒng)冷油運
分餾系統(tǒng)冷油運的目的是檢查分餾系統(tǒng)機泵、儀表等設(shè)備情況,分餾系統(tǒng)冷油運應(yīng)注意工藝流程改動正確,做到不跑油、不竄油。
(6)分餾系統(tǒng)熱油運
分餾系統(tǒng)熱油運的目的是檢查分餾系統(tǒng)設(shè)備熱態(tài)運行狀況,為接收反應(yīng)生成油作好準(zhǔn)備。分餾系統(tǒng)升溫到100~C左右時應(yīng)注意系統(tǒng)切水,防止泵抽空。升溫到250℃左右時應(yīng)進行熱緊。
(7)加氫反應(yīng)系統(tǒng)升溫、升壓
加氫反應(yīng)系統(tǒng)升溫、升壓時應(yīng)按要求的升溫、升壓速度進行,一般要求系統(tǒng)升溫速度為20℃幾左右,系統(tǒng)升壓速度不大于1.5MPa/h。如升溫、升壓速度過快易造成系統(tǒng)泄漏。
(8)加氫催化劑的硫化、鈍化
加氫反應(yīng)催化劑在開工前為氧化態(tài),氧化態(tài)催化劑沒有加氫活性,因此,催化劑需要進行硫化。催化劑硫化的方法有濕法硫化、干法硫化兩種方法,常用的硫化劑有二硫化碳、DMDS,催化劑進行硫化時系統(tǒng)的H2S濃度很高,有時高達(dá)1%以上,因此,要特別注意硫化氫中毒問題。
新硫化的加氫裂化催化劑具有很高的加氫裂化活性,為抑制這種活性,需要對加氫裂化催化劑進行鈍化。鈍化劑為無水液氨。加氫裂化催化劑進行鈍化時應(yīng)注意維持系統(tǒng)中硫化氫濃度不小于0.05%。
(9)加氫反應(yīng)系統(tǒng)逐步切換成原料油
加氫催化劑的硫化、鈍化過程完成后,加氫反應(yīng)系統(tǒng)的低氮油需要逐步切換成原料油,切換步驟應(yīng)按開工方案要求的步驟進行。切換過程中應(yīng)密切注意加氫反應(yīng)器床層溫升的變化情況。
(10)裝置操作調(diào)整
加氫反應(yīng)系統(tǒng)原料切換步驟完成之后,應(yīng)進一步調(diào)整裝置的工藝操作,使產(chǎn)品質(zhì)量合格,從而完成開工過程。
2.停工時的危險因素及其防范措施
(1)反應(yīng)系統(tǒng)降溫、降量
加氫裝置停工首先反應(yīng)系統(tǒng)降溫、降量。在此過程中應(yīng)遵循先降溫后降量的原則。反應(yīng)系統(tǒng)進料量降低,空速減小,加氫反應(yīng)器溫升增加,易出現(xiàn)反應(yīng)“飛溫”現(xiàn)象。所謂“飛溫”就是反應(yīng)器溫度迅速上升,以致不可控制的現(xiàn)象。
(2)用低疑點原料置換整個系統(tǒng)
加氫裝置的原料油一般較重,凝點較高,在停工時易凝結(jié)在催化劑、管線及設(shè)備當(dāng)中。為避免上述情況出現(xiàn),在停工前應(yīng)用低疑點油置換系統(tǒng),所用的低凝點油一般為常二線油。
(3)停反應(yīng)原料泵
切斷反應(yīng)進料時,應(yīng)注意反應(yīng)器溫度應(yīng)適宜,使裂化反應(yīng)器無明顯溫升。
(4)反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)帶油及熱氫氣提
切斷反應(yīng)進料后,反應(yīng)加熱爐升溫,用熱循環(huán)氫帶出催化劑中的存油,熱氫氣提的溫度應(yīng)根據(jù)催化劑的要求確定,一般為枷℃左右,熱氫氣提的溫度不能過高,以避免催化劑被熱氫還原。
(5)反應(yīng)系統(tǒng)降溫、降壓
加氫反應(yīng)系統(tǒng)按要求的速度降溫、降壓。
(6)反應(yīng)系統(tǒng)N:置換
反應(yīng)系統(tǒng)用N,置換成N:環(huán)境,使系統(tǒng)的氫烴濃度<1%。
(7)卸催化劑
使用過的含碳催化劑在空氣中易發(fā)生自燃,反應(yīng)器是在N2氣環(huán)境下進行卸催化劑作業(yè),必須由專業(yè)的卸劑公司人員進反應(yīng)器進行卸劑,因此,在卸催化劑裝桶應(yīng)使用N:或干冰保護催化劑,避免催化劑自燃。
(8)加氫設(shè)備的清洗及防腐
加氫裝置高壓部分的設(shè)備及部件,在停工后應(yīng)用堿液進行清洗,以避免在接觸空氣后發(fā)生腐蝕,損壞設(shè)備。另外,高硫系統(tǒng)的設(shè)備主要是后處理部分在打開前應(yīng)用水進行沖洗,以避免硫化鐵在空氣中自燃。
(9)裝置退油及吹掃
加氫裝置停工,應(yīng)將裝置內(nèi)的存油退出并吹掃干凈,保證不留死角。
(10)輔助系統(tǒng)的處理
加氫裝置停工后將裝置的火炬系統(tǒng)、地下污水系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)處理干凈,并加盲板使裝置與系統(tǒng)防腐以使裝置達(dá)到檢修條件。
(二)正常生產(chǎn)時的危險因素及其防范措施
1.遵守“先降溫后降量”的原則
加氫裝置正常操作調(diào)整時必須遵守“先降溫后降量”、“先提量后提溫”的原則,防止“飛溫”事故的發(fā)生。
2.反應(yīng)溫度的控制
加氫裝置的反應(yīng)溫度是最重要的控制參數(shù),必須嚴(yán)格按工藝技術(shù)指標(biāo)控制加氫反應(yīng)溫度及各床層溫升。
3.高壓分離器液位控制
高壓分離器液位是加氫裝置非常重要的工藝控制參數(shù),如液位過高易循環(huán)氫帶液,損壞循環(huán)氫壓縮機;如液位過低易出現(xiàn)高壓竄低壓事故,造成低壓部分設(shè)備毀壞,油品和可燃?xì)怏w泄漏,以至更為嚴(yán)重的后果。因此應(yīng)嚴(yán)格控制高壓分離器液位,經(jīng)常校驗液位儀表的準(zhǔn)確性。
4.反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制
加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力是重要的工藝控制參數(shù),反應(yīng)壓力影響氫分壓,對加氫反應(yīng)有直接的影響,影響加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力的因素很多,應(yīng)選擇經(jīng)濟、合理、方便的控制方案對反應(yīng)系統(tǒng)的壓力進行控制。
5.循環(huán)氫純度的控制
循環(huán)氫純度影響氫分壓,對加氫反應(yīng)有直接的影響,是加氫裝置重要的工藝控制參數(shù),影響循環(huán)氫純度的因素很多,催化劑的性質(zhì)、原料油的性質(zhì)、反應(yīng)溫度、壓力、新氫純度、尾氫排放量等因素都影響循環(huán)氫純度,其中可操作條件為尾氫排放量。加大尾氫排放,循環(huán)氫純度增加;減小尾氫排放循環(huán)氫純度降低。
循環(huán)氫純度高,氫分壓就會較高,有利于加氫反應(yīng)進行,但是,高循環(huán)氫純度是以大量排放尾氫、增加物耗為代價的;循環(huán)氫純度低,氫分壓就會較低,不利于加氫反應(yīng)進行,而且,循環(huán)氫純度低時,循環(huán)氫平均分子量大,在循環(huán)氫壓縮機轉(zhuǎn)速不變的情況下,系統(tǒng)壓差就會增加,循環(huán)氫壓縮機的動力消耗也會增加。因此,循環(huán)氫純度要控制適當(dāng)。
6.加熱爐的控制
加熱爐是加氫裝置的重要設(shè)備,加熱爐的使用應(yīng)引起重視。加熱爐各路流量應(yīng)保持均勻,并且不低于規(guī)定的值,防止?fàn)t管結(jié)焦;保持加熱爐各火嘴燃燒均勻,盡量使?fàn)t堂內(nèi)各點溫度均勻;控制加熱爐各點溫度不超溫;保持加熱爐燃燒狀態(tài)良好。
7.閉燈檢查
加氫裝置系統(tǒng)壓力高,而且介質(zhì)為氫氣,容易發(fā)生泄漏,高壓氫氣發(fā)生泄漏時容易著火,氫氣火焰一般為淡藍(lán)色,白天不易發(fā)現(xiàn),在夜間閉上燈后,很容易發(fā)現(xiàn)這種氫氣漏點。因此,定期進行這種夜間閉燈檢查,對發(fā)現(xiàn)漏點,將事故消滅在萌芽狀態(tài),保證裝置安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
8.裝置防凍凝問題
加氫裝置的原料一般較重,凝點較高,通常在20—30℃,容易發(fā)生凍凝。如發(fā)生凍凝事故,不但影響裝置穩(wěn)定生產(chǎn),還容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故,因此,加氫裝置的防凍凝問題應(yīng)引起足夠重視。
9.循環(huán)氫壓縮防喘振問題
加氫裝置的循環(huán)氫壓縮機多為離心式壓縮機,離心式壓縮機存在喘振問題,因此,在操作中應(yīng)保持壓縮機在正常工況下運行,避免壓縮機出現(xiàn)喘振。
10.原料質(zhì)量的控制
加氫裝置的原料性質(zhì),對加氫裝置的操作有重要影響,必須嚴(yán)格控制。一般控制原料的干點在規(guī)定的范圍內(nèi),Pe不大于1X10(-6,如鐵含量高,反應(yīng)器壓差增加過快,裝置不能長周期運行。C1不大于1X10(-6,N低于規(guī)定的值,原料沒有明水。
11.防硫化氫中毒
加氫裝置的原料中含有硫,這些硫在加氫后變?yōu)榱蚧瘹?,并在脫丁烷塔塔頂及脫硫部分富集,形成高濃度的硫化氫。硫化氫的毒性很強,允許最高濃度為10mg/m3。因此,加氫車間必須注重防硫化氫中毒問題,在高硫區(qū)域內(nèi)進行切液、采樣等操作時尤其注意,要求帶防毒面具并有人監(jiān)護。
12.時刻保持冷氫線暢通
加氫裝置的急冷氫是控制加氫反應(yīng)器床層溫度的重要手段,它對抑制反應(yīng)溫升具有重要作用。高凝點油有時倒竄人冷氫線內(nèi)凝結(jié),堵塞冷氫線,如有這種情況發(fā)生將十分危險,因此,操作過程中要時刻保持冷氫線暢通。
13.密切注意熱油泵及輕烴泵的運行狀況
加氫裝置的一些熱油泵運行溫度較高,高于油品的自燃點,若有泄漏,易發(fā)生火災(zāi)事故。因此,在操作時要注意熱油泵的運行狀態(tài),注意泵體、密封等處有無泄漏,如有泄漏應(yīng)立即處理。
加氫裝置內(nèi)存有大量的輕烴,如發(fā)生泄漏,會引發(fā)重大事故。因此,對輕烴泵的運行狀況也要引起足夠重視。
(三)設(shè)備腐蝕
加氫裝置高溫、高壓、臨氫、系統(tǒng)內(nèi)存在U2S、NH3,因此,加氫裝置的腐蝕問題也應(yīng)引起重視,解決加氫裝置腐蝕問題的主要方法是合理選材,在使用時加強監(jiān)視與檢測。
1.高溫氫腐蝕
氫氣在常溫下對普通碳鋼沒有腐蝕,但是在高溫、高壓下則會產(chǎn)生腐蝕,使材料的機械強度和塑性降低。
高溫氫腐蝕的機理為氫氣與材料中的碳反應(yīng)生成甲烷,使材料的機械強度和塑性降低,形成的甲烷在鋼材的晶間積聚,使材料產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力或產(chǎn)生鼓泡、裂紋。至于在什么條件下產(chǎn)生腐蝕,則根據(jù)Nels。n曲線確定。
為避免高溫氫腐蝕,加氫裝置高溫、高壓、臨氫部分的設(shè)備、管線多采用合金鋼或不銹鋼。
2.氫脆
氫原子滲入鋼材后,使鋼材晶粒中原子結(jié)合力降低,造成材料的延展性、韌性下降,這種現(xiàn)象稱為氫脆。這種氫脆是可逆的,當(dāng)氫氣從材料中溢出后,材料的力學(xué)性能就能恢復(fù)。
氫脆的危害主要出現(xiàn)在加氫裝置的停工階段,裝置停工階段,系統(tǒng)溫度、壓力下降,氫氣在材料中的溶解度下降,由于氫氣溢出的速度很慢,這時材料中的氫氣處于過飽和狀態(tài),當(dāng)溫度冷卻到150℃時,大量的過飽和氫氣會聚積到材料的缺陷處,如裂紋的前端,引起裂紋擴展。
所以加氫裝置停工時降溫、降壓的速度應(yīng)進行適當(dāng)?shù)目刂疲M行脫氫處理。
3.高溫n2S腐蝕
高溫U2S腐蝕主要發(fā)生在反應(yīng)系統(tǒng)高溫部分,高溫H2S腐蝕表現(xiàn)為與H2共同作用,氫氣的存在加強了H2S的腐蝕作用,同時,U2S的存在也加強了氫氣的腐蝕作用。該種腐蝕的防治方法是選擇抗H2S腐蝕材質(zhì)。
4.濕H2S的腐蝕
濕H2S的腐蝕是指溫度較低并且含水部位的U2S腐蝕,包括高壓空冷、高壓分離器、脫丁烷塔塔頂系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等部分。
濕H2S的腐蝕形態(tài)主要有:電化學(xué)腐蝕引起的表面腐蝕;H2S腐蝕過程中,產(chǎn)生氫原子引起的氫脆、氫裂;硫化氫引起的應(yīng)力腐蝕破裂。
該種腐蝕的防止方法為:H2S濃度不高時,使用普通碳素鋼,適當(dāng)加大腐蝕裕度,在設(shè)備制造及施工中進行消除應(yīng)力處理;當(dāng)H2S濃度較高時,選用抗H2S腐蝕材料,或?qū)υO(shè)備內(nèi)壁進行內(nèi)噴涂處理。
(四)加氫裝置的安全設(shè)施
1.設(shè)備平面布置
加氫裝置火災(zāi)危險性屬于甲類,設(shè)備平面布置按《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50160---92)中的要求進行布置。同類設(shè)備集中布置。
2.消防設(shè)施
加氫裝置內(nèi)設(shè)有環(huán)行消防道路,以利于發(fā)生事故時消防車進出。裝置內(nèi)設(shè)有環(huán)行消防水管網(wǎng),裝置內(nèi)設(shè)有多處消防蒸汽服務(wù)站,裝置內(nèi)設(shè)置有一定數(shù)量的干粉式滅火器。
3.防火、防爆
加氫裝置內(nèi)的介質(zhì)多為易燃、易爆介質(zhì),加氫裝置內(nèi)的電器、儀表設(shè)備均選用防爆型設(shè)備,管道、設(shè)備上安裝防靜電接地設(shè)施,要求接地電阻不大于412。
4.加熱爐安全設(shè)施
加熱爐周圍設(shè)有蒸汽消防汽幕,加熱爐爐堂內(nèi)設(shè)有滅火蒸汽人口。
5.可燃?xì)怏w報警器
在可能發(fā)生可燃性氣體泄漏的位置,安裝可燃?xì)怏w報警器。
6.氣防用品
由于加氫裝置內(nèi)有H2S等有毒氣體,所以車間配備有防毒面具、正壓式呼吸器等氣防用品。
7.安全閥
按設(shè)計要求,凡需要安裝安全閥的部位均安裝有安全閥,而且按有關(guān)安全要求為雙安全閥。
(五)緊急放空聯(lián)鎖系統(tǒng)
加氫裝置的危險性較大,加氫反應(yīng)為強放熱反應(yīng),如控制不好,反應(yīng)溫度會迅速上升,反應(yīng)溫度升高后,會進一步加劇加氫裂化反應(yīng),使反應(yīng)器溫度在很短時間內(nèi)上升很高,也就是發(fā)生“飛溫”,以至燒毀催化劑和反應(yīng)器。為避免“飛溫”事故發(fā)生,加氫裝置設(shè)有緊急放空聯(lián)鎖系統(tǒng),系統(tǒng)降壓速度為0.7MPa/min或2.1MPa/min。
1.緊急放空系統(tǒng)的聯(lián)鎖條件
?、傺h(huán)氫壓縮機停運聯(lián)鎖。②循環(huán)氫壓機人口分液罐高液位聯(lián)鎖。③由于系統(tǒng)較大泄漏、反應(yīng)溫度失控等原因,手動聯(lián)鎖。
2.緊急放空系統(tǒng)的聯(lián)鎖動作
①緊急放空閥打開,反應(yīng)系統(tǒng)泄壓。②反應(yīng)進料泵停機。③新氫壓縮機停機。④反應(yīng)加熱爐滅火。