CN109666508B - 一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法。包括以下步骤：增加原料油脱盐、脱水、脱固耦合工艺的预处理设施；在热高压分离器、热低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及离心喷射闪蒸器；在冷高压分离器、冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及高效油水分离模块；在循环氢压缩机前、后分液罐内设置高效气液分离模块；增加低分油在线脱盐防腐设施。本方法能够有效降低加氢装置原料预处理、反应、分馏各段工艺中的腐蚀离子含量，避免因腐蚀离子含量过高导致的系统腐蚀、结盐等问题，延长装置的安全运行周期；同时能够降低装置氢气损耗与系统运行能耗，提升装置经济运转水平。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法。该方法主要是增设原料油预处理设施、在线工艺防腐设施、强化反应分离过程中的混合或者分离内件，以提升装置的经济、连续运转周期。
背景技术
加氢工艺中，进料油品中的硫、氯等多种腐蚀杂质的存在，系统中氯离子累积超标后，形成低温H2S-HCl-NH3-H2O型腐蚀；同时盐类的结晶堵塞塔盘、空冷、回流泵和管线，而且结晶颗粒增加了设备冲刷磨损，在汽提塔顶回流系统中的空冷、加压泵、管线等多处产生腐蚀，相应的泄漏、紧急停工可能性加大，设备材料更换周期缩短，日常维护更加困难，威胁到了装置的安全生产。
当前，加氢装置高压分离器进料管型式多采用常规、较为简单的方式，在生产过程中多存在以下问题：
1)设备尺寸大，且在部分装置出现雾沫夹带、液体带气及气体带液的现象；
2)高、低压分离器作为油气和循环氢的分离设备，采用常规重力沉降分离效率低，油中溶解的氢气多，增加了装置的总氢耗，影响装置经济效益；
3)油水分离效果不理想，在高压分离器、低压分离器存在油带水、水带油的现象，影响装置正常生产。
在气体脱氯塔前后流程中，循环氢、低分气、干气脱硫塔入口气体夹带重烃组份，易导致脱硫塔胺液发泡，脱硫性能下降且造成了胺液跑损；而脱硫塔为气液洗涤接触塔，出口气体中也易造成小粒径的胺液夹带，影响压缩机的安全运行且造成了效益流失。
在加氢工艺原料预处理过程中对原料油除盐，国内尚且未见相关公开专利，中国专利CN102373066A公开了一种在处理分馏塔结盐工艺中采用加入结盐抑制剂的方法来抑制结盐、腐蚀问题；中国专利CN102250635B公开了一种分馏塔洗盐中采用设置集油箱及跨线的方法，以延长系统的高效运转周期；中国专利CN103194258A公开了一种利用洗涤液对分馏塔顶循环油进行洗涤除盐的方法，以降低系统腐蚀和延迟运转周期；中国专利CN200710150337.0公开了一种带有气体分布功能的液体预分布器，该专利主要针对填料塔或闪蒸进料装置气相进口实现气相在塔截面的均匀分布，在筒体外壳四周设有环状气液两相分离室，实现与塔上部流下的液气分离。中国专利CN200910069666.1公开了一种复合式气体分布器，主要实现改变气体流向，达到气体在塔截面均匀分布的目的。中国专利ZL02209436.9公开了一种多腔气体分布器，主要用于大直径塔进气的均匀分布。目前，对于加氢工艺整体的改造方法尚无相关公开专利。
因此，需要设计出一种合理的改造方法，以能够的提高生产效率、降低系统腐蚀以及减少废液的产生。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种加氢工艺改造方法。
本发明所采用的技术方案是，在原有的加氢装置中，增加原料油脱盐、脱水、脱固耦合工艺预处理设备、在热高压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及离心喷射闪蒸器、在热低压分离器中设置入口离心喷射闪蒸器、在冷高压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及油水高效分离模块、在冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及高效油水分离模块、在循环氢压缩机前入口分液罐内设置高效气液分离模块、增加低分油在线脱盐防腐设备。
其中，惯性分离分布器的结构参见ZL201210162354.7的技术内容；离心喷射闪蒸器的结构参见ZL201310239487.4的技术内容；油水高效分离模块的结构参见ZL201410210965.3的技术内容；在线脱盐防腐设备的结构参见ZL201320202952.2的技术内容。
为了实现上述目的，本发明提供了一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，具体的步骤如下：
(1)增加原料油脱盐、脱水、脱固耦合工艺的预处理设备；
(2)在热高压分离器、热低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及离心喷射闪蒸器；在冷高压分离器、冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及高效油水分离模块；
(3)在循环氢压缩机前、后分液罐内设置高效气液分离模块；
(4)增加低分油在线脱盐防腐设备。
进一步的，原料油预处理设施包括预混合洗涤器、变径式径向洗盐器以及油水分离器组成的原料油在线脱盐&脱水模块与精密反洗脱固两个模块组成，控制原料油中无机氯离子含量不大于1mg/L、游离水含量不大于300mg/L、大于20m固体悬浮物浓度不大于30mg/L，该过程操作温度为50-150℃、压降为0.05～0.15MPa。
进一步的，精密反洗脱固模块可以为旋流分离耦合精密过滤方法、多介质颗粒床层过滤、或者精密反冲洗过滤方法。
进一步的，在热高压、热低压、冷高压、冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器包括箱体和设置于箱体两侧的多个惯性分离叶片，所述惯性导流叶片由导流直线段、叶片转角半圆和分布直线段组成，导流直线段为近箱体一端，该过程可将设备操作弹性提升至150％。
进一步的，热高压、热低压分离器内置离心喷射闪蒸器，所述喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管，离心喷射闪蒸器出口处设置对应的伞状布液器，该过程压降为0.01-0.03MPa、气液离心闪蒸分离效率为90-99％，相比传统重力沉降热高、低压底部馏分油中氢气夹带率降低60％以上；
进一步的，离心喷射闪蒸器出口处设置对应的伞状布液器表面积为所述喷射闪蒸芯管出口面积的1-30倍，离心喷射管内液体流速为2-8m/s；
进一步的，冷高压分离器、冷低压分离器中设置的高效油水分离模块由亲疏水纤维组合破乳模块和改性波纹强化快速分离模块组成，所述油水高效分离模块的材质为304、316金属材料或者耐高温的非金属高分子材料，分离压降0.01-0.06MPa，经分离后，冷低压分离器中水相出口含石油类不大于150mg/L，油中含游离水不大于300mg/L。
进一步的，高效气液分离模块包括高效惯性分离分布器和丝网除沫器，该过程气液分离效率为96％-99.5％，分离压降0.001-0.003MPa。
进一步的，低分油在线除盐防腐装置包括预混合洗涤器、变径式径向洗盐器、以及亲疏水纤维组合破乳&改性波纹强化快速油水分离器三个部分，该过程压降为0.05～0.15MPa。
进一步的，该改造方法能够降低加氢装置腐蚀速率及结盐次数，提升氢气利用效率、减少废水、废液的产生，进而提升装置经济、安全运转周期。
本发明的有益效果在于：
(1)对加氢原料油及低分油进行净化脱盐处理，能有有效的降低系统含盐量，避免腐蚀情况的发生；
(2)增加高效惯性分离分布器、离心喷射闪蒸器，能够极大的提高分离效率、降低氢气损耗，同时提升了设备操作弹性；
(3)增加高效油水分离模块，能够高效的进行油水分离，减少系统废油、废水的产生及排放。
附图说明
图1是原加氢工艺流程图；
图2是实施例1中改造后的加氢工艺流程意图；图中：
原料油过滤器1，预混合洗涤器2，变径式径向洗盐芯管3，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器4，深度脱固器5，脱水器6，换热器7，换热器8，加热炉9，精制反应器10，改质反应器11，换热器12，热高压分离器13，换热器14、空冷器15，冷高压分离器16，热低压分离器17，空冷器18，冷低压分离器19，油水分离器20，预混合洗涤器21，变径式径向洗盐芯管22，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器23，循环氢脱硫塔入口分液罐24，循环氢脱硫塔25，循环氢压缩机入口分液罐26，循环氢压缩机27，富液闪蒸罐28，原料油F1，洗涤液F2，预处理后原料油F3，预处理部分油水分离器水相F4，改质反应器油相F5，热高压分离器气相F6，冷高压分离器气相F7，冷高压分离器油相F8，冷高压分离器水相F9，热高压分离器油相F10,热低压分离器气相F11，热低压分离器油相F12，冷低压分离器水相F13，冷低压分离器油相F14，油水分离器水相F15，油水分离器油相F16，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器油相F17,亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器水相F18,洗涤水F19，循环氢脱硫塔入口分液罐气相F20，循环氢脱硫塔液相F21，循环氢气F22，富液闪蒸罐气相F23，富液闪蒸罐液相F24，循环氢脱硫塔入口分液罐液相F25，循环氢压缩机入口分液罐气相F27。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对加氢工艺进行整体改造，具有极高的经济效益。
如图1所示，某石化厂300万吨/年原加氢工艺流程图，加氢装置由于进料油品中的硫、氯等多种杂质的存在，导致汽提塔顶循环油系统盐含量过高，随着运行时间的增长，含盐量不断增加，更多盐类的结晶堵塞塔盘、空冷、循环泵和管线，使得冲塔可能性加大，而且结晶颗粒增大了设备冲刷磨损，危及安全生产和增加了操作难度。同时，在汽提塔顶回流系统中的空冷、加压泵、管线等发生腐蚀现象，相应的泄露、紧急停工可能性加大，设备材料更换周期缩短，日常维护更加困难。
据分析，在有氯化铵及氯化铁的情况下，都有比较严重的腐蚀，腐蚀类型以孔蚀和缝隙腐蚀为主。硫化氢汽提塔顶后冷器出入口操作温度在55-40℃范围内，在硫氢化铵盐结晶的温度之下，腐蚀类型主要为硫氢化铵盐结晶形成的垢下腐蚀。而目前该厂加氢装置空冷及管线结盐腐蚀较严重，氯离子含量为10-30ppm，主要由于系统氯离子累积超标后形成的低温H2S-HCl-NH3-H2O型腐蚀。因此我们要通过一定的手段来除去低分油中的氯离子，以达到消除结盐堵塞设备及腐蚀，提高装置的高效运行周期、减少环境污染的目的。
图2是实施例1中改造后的加氢工艺流程意图；图中：原料油过滤器1，预混合洗涤器2，变径式径向洗盐芯管3，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器4，深度脱固器5，脱水器6，换热器7，换热器8，加热炉9，精制反应器10，改质反应器11，换热器12，热高压分离器13，换热器14、空冷器15，冷高压分离器16，热低压分离器17，空冷器18，冷低压分离器19，油水分离器20，预混合洗涤器21，变径式径向洗盐芯管22，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器23，循环氢脱硫塔入口分液罐24，循环氢脱硫塔25，循环氢压缩机入口分液罐26，循环氢压缩机27，富液闪蒸罐28，原料油F1，洗涤液F2，预处理后原料油F3，预处理部分油水分离器水相F4，改质反应器油相F5，热高压分离器气相F6，冷高压分离器气相F7，冷高压分离器油相F8，冷高压分离器水相F9，热高压分离器油相F10,热低压分离器气相F11，热低压分离器油相F12，冷低压分离器水相F13，冷低压分离器油相F14，油水分离器水相F15，油水分离器油相F16，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器油相F17,亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器水相F18,洗涤水F19，循环氢脱硫塔入口分液罐气相F20，循环氢脱硫塔液相F21，循环氢气F22，富液闪蒸罐气相F23，富液闪蒸罐液相F24，循环氢脱硫塔入口分液罐液相F25，循环氢压缩机入口分液罐气相F27。
图中，具体进出口连接方式如下：原料油F1从原料油过滤器1入口进入，原料油过滤器1出口与预混合器2的入口相连接，洗涤液F2从预混合器2入口进入，预混合器2的出口与变径式径向洗盐芯管3入口相连接，变径式径向洗盐芯管3出口与亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器4入口相连，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器4的水包中的水相出口直接外排，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器4的油相出口与深度脱固器5入口相连，深度脱固器5出口与脱水器6入口相连，脱水器6出口与换热器7入口相连，换热器7出口与换热器8入口相连，换热器8出口与加热炉9入口相连，加热炉9出口与精制反应器10的液相进料口相连，精制反应器10的出口与改质反应器11的液相进料口相连，改质反应器11的出口与换热器12的入口相连，换热器12的出口与热高压分离器13入口相连，热高压分离器13气相出口与换热器14的入口相连，热高压分离器13的油相出口与热低压分离器17的入口相连，换热器14的出口与空冷器15的入口相连，空冷器15的出口与冷高压分离器16的入口相连，冷高压分离器16的气相出口与循环氢脱硫塔入口分液罐24的入口相连，循环氢脱硫塔入口分液罐24的液相出口外排，循环氢脱硫塔入口分液罐24的气相出口与循环氢脱硫塔25的入口相连，循环氢脱硫塔25的液相出口与富液闪蒸罐28的入口相连，富液闪蒸罐28的气相出口外排，富液闪蒸罐28的液相出口外排，循环氢脱硫塔入口分液罐24的气相出口一路外排、一路与循环氢压缩机入口分液罐26的入口相连，循环氢压缩机入口分液罐26的气相出口与循环氢压缩机27的入口相连，循环氢压缩机27的出口一路与精制反应器10的气相入口相连、一路与改质反应器11的气相入口相连，冷高压分离器16的油相出口与冷低压分离器19入口相连，冷高压分离器16的水相出口与油水分离器20的入口相连，热低压分离器17的油相出口与预混合器21入口相连，热低压分离器17的气相出口与空冷器18的入口相连，空冷器18的出口与冷低压分离器19的入口相连，冷低压分离器19的水相出口与油水分离器20的入口相连，冷低压分离器的油相出口与预混合器21入口相连，油水分离器20水相出口直接外排，油水分离器20油相出口与预混合器21入口相连，预混合器出口与变径式径向洗盐芯管22的入口相连，变径式径向洗盐芯管22与亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器23入口相连，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器23的水相出口外排，亲疏水纤维组合破乳—改性波纹强化快速油水分离器23的油相出口外排。
采用本技术中的方案，在流程中增加加氢原料油预处理装置，注水流量为低分油量的5％。注水圆管内径为50mm，油线圆管内径100mm，油线圆管末端距离注水中心线250mm。变径式径向洗盐芯管直径75mm，单个芯管轴向进料流量14.2m3/h，计算得出圆周速度在5m/s，纤维的层间距为1mm，物料在纤维内停留时间50秒，流经速度0.03m/s。
使用本技术运行15天后，消除了系统结盐；降低系统腐蚀速率至0.2mm/年以内，提高系统运行寿命。
实施例2
表1为某炼油厂加氢装置冷低压分离器的性质及操作参数。
表1
依照上述操作参数，原冷低压分离器设计为直径2000mm，切线长度5800mm的一个重力沉降罐进行油水气的三相分离，经过运行半年时间，发现油相出口中水含量经常超过2000ppm，水相出口中水中带油超过1000ppm，且存在经冷低压分离器后的汽提塔、分馏塔腐蚀较严重的问题，对装置的长周期、经济性运行带来了问题。因此采用本发明技术对该过程进行改造：
改造总体要求：出口油中含水量小于300ppm，水中含油量小于200ppm，消除经冷低压分离后的汽提、分馏塔的结盐腐蚀，保障长周期运转。
改造工艺计算如下：
(1)工艺参数：按照液体流速0.02m/s计算，平均液位高度50％，停留时间180s计算，得出改造后设备直径为1600mm，切线长度3600mm；因盐含量为微量，运行半年后发现腐蚀，因此设计为1次注水，注水量为油相流量的0.5％。
(2)内构件形式：入口采用T型液气分离器，入口流速控制为4.8m/s，在实现液体脱气的同时满足油水混合分离的要求；水滴粗粒化模块采用316L不锈钢折流板进行水滴粗粒化，CPI模块采用改性PP波纹板，板间距控制为10mm，凹处开孔率为3％，满足水滴聚结后的快速沉降；深度脱水模块采用尼龙、特氟龙、316L不锈钢纤维混合编制模块，其中三者质量比例为2:7:1；深度除油模块7采用的是玻璃纤维、特氟龙纤维、316L不锈钢纤维混合编制模块，其中三者质量比例为6:3:1。
(3)排水控制：因注水为0.5％，水量较大，超过了排水口的处理能力，因此通过界位计控制排水口排水；油相通过液面控制器控制液面高度为60％进行外排。
实施效果，采用该发明方法进行改造后，冷低压分离器内油中氢气含量降低了22％，出口水中油含量为80～180ppm，出口油中水含量为210～290ppm,氯离子含量降低至11μg/g，与原有重力沉降分离工艺技术相比，存在以下有益效果：
(1)油中氢气含量降低，氢气回收率提高，降低了下游分馏塔塔顶气相负荷，且提高了经济效益；
(2)出口水中油含量，油中水含量满足了设计要求，消除了油中带水水中带油对下游装置产生的问题；
(3)油出口中氯离子含量降低，降低了下游汽提、分馏塔的腐蚀速率，提高了装置的连续运转周期；
(4)设备占地减小，起到了一定的经济效益。
综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
本发明方法主要是增设原料油预处理设施、在线工艺防腐设施、强化反应分离过程中的混合或者分离内件，以提升装置的经济、连续运转周期，该方法包括：增加原料油脱盐、脱水、脱固耦合工艺预处理设施、在热高压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及离心喷射闪蒸器、在热低压分离器中设置入口离心喷射闪蒸器、在冷高压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及油水高效分离模块、在冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及高效油水分离模块、在循环氢压缩机前入口分液罐内设置高效气液分离模块、增加低分油在线脱盐防腐设施。本方法能够有效降低加氢装置原料预处理、反应、分馏各段工艺中的腐蚀离子含量，避免因腐蚀离子含量过高导致的系统腐蚀、结盐等问题，延长装置的安全运行周期；同时能够降低装置氢气损耗与系统运行能耗，提升装置经济运转水平。
Claims (9)
1.一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)增加原料油脱盐、脱水、脱固耦合工艺的预处理设施；
(2)在热高压分离器、热低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及离心喷射闪蒸器；在冷高压分离器、冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器及高效油水分离模块；
(3)在循环氢压缩机前、后分液罐内设置高效气液分离模块；
(4)增加低分油在线脱盐防腐设施；
其中：所述预处理设施由预混合洗涤器、变径式径向洗盐器以及油水分离器组成的原料油在线脱盐和脱水模块与精密反洗脱固两个模块组成；
所述冷高压分离器、冷低压分离器中设置的高效油水分离模块由亲疏水纤维组合破乳模块和改性波纹强化快速分离模块组成；
所述高效气液分离模块包括高效惯性分离分布器和丝网除沫器；
所述低分油在线脱盐防腐设施包括预混合洗涤器、变径式径向洗盐器、以及亲疏水纤维组合破乳和改性波纹强化快速油水分离器三个部分。
2.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，原料油预处理设施控制原料油中无机氯离子含量不大于1mg/L、游离水含量不大于300mg/L、大于20μm固体悬浮物浓度不大于30mg/L，该过程操作温度为50-150℃、压降为0.05～0.15MPa。
3.如权利要求2所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，精密反洗脱固模块可以为旋流分离耦合精密过滤方法、多介质颗粒床层过滤、或者精密反冲洗过滤方法。
4.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，在热高压、热低压、冷高压、冷低压分离器中设置入口高效惯性分离分布器包括箱体和设置于箱体两侧的多个惯性分离叶片，所述惯性导流叶片由导流直线段、叶片转角半圆和分布直线段组成，导流直线段为近箱体一端，该过程可将设备操作弹性提升至150％。
5.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于热高压、热低压分离器内置离心喷射闪蒸器，所述喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管，离心喷射闪蒸器出口处设置对应的伞状布液器，该过程压降为0.01-0.03MPa、气液离心闪蒸分离效率为90-99％。
6.如权利要求5所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，离心喷射闪蒸器出口处设置对应的伞状布液器，其表面积为所述喷射闪蒸芯管出口面积的1-30倍，离心喷射管内液体流速为2-8m/s。
7.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于所述高效油水分离模块的材质为304、316金属材料或者耐高温的非金属高分子材料，分离压降0.01-0.06MPa，经分离后，冷低压分离器中水相出口含石油类不大于150mg/L，油中含游离水不大于300mg/L。
8.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，高效气液分离模块的气液分离过程气液分离效率为96％-99.5％，分离压降0.001-0.003MPa。
9.如权利要求1所述的一种提升加氢装置经济运转周期的改造方法，其特征在于，低分油在线脱盐防腐设施的脱盐防腐过程的压降为0.05～0.15MPa。
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