加氢装置循环氢系统铵盐堵塞问题分析和处理

李天寿

摘 要：本文主要对150万t/a蜡油加氢装置循环氢量突然大幅降低的原因进行了分析、验证及处理，提出了对注水温度的控制，保证装置长周期运行。

关键词：蜡油加氢;循环氢量;铵盐结晶

1 装置简介

乌鲁木齐石化150万t/a蜡油加氢装置设计采用FRIPP开发的劣质蜡油加氢，主要以减压蜡油和焦化蜡油为原料，氢气主要采用重整氢气及化肥氢气。150万t/a蜡油加氢装置于2019年3月28日晃电紧急停工，在开工过程中发现循环氢量大幅降低的，循环氢压缩机防喘振阀关闭后，刚好满足反应氢油比，致使装置不能提高负荷生产。经过分析，确认这个问题的原因是铵盐结晶，堵塞压缩机入口过滤器所致。

2 原因分析

150万蜡油加氢K102于2019年3月29日13时左右氮气工况开机转正常，3月31日12时55分左右压缩机入口流量由109000Nm3/h突然降至53000Nm3/h;调速器门开度由80%降至69%;蒸汽耗量由11t/h降至9t/h;同时压缩机低压端推力轴瓦温度TISA13141由66℃上涨至77℃，TISA13142由49℃上涨至52℃;压缩机轴位移XIA13141由0.07mm上涨至0.183mm，XIA13142由0.093mm上漲至0.209mm;机组其他运行参数无明显变化。4月1日改氢气工况后，循环氢量一直无法达到正常运行要求（正常运行循环氢量在110000Nm3/h左右）。

排查当日氮气工况下压缩机入口管线及相连容器的进出口压力，从结果看在流量波动的同时压缩机入口压力由3.3MPa上涨至3.4MPa（上涨0.1MPa），压缩机入口分液罐D108顶压力由3.26MPa上涨至3.34MPa（上涨0.08MPa），压缩机出口压力由3.64MPa降为3.47MPa（降低0.17MPa），氢气工况下入口管线及相应设备的进出口无明显压差。

现场排查机组进出口阀门状态正常，目前机组各运行参数均在指标范围内，BH5000状态监测正常，车间请博华信智对K102状态监测作相关诊断，初步判断压缩机各参数运行正常，未见故障频率。从技术层面排除设备本体存在故障。

历史数据对比：统计了1月至3月的机组运行数据，对比发现在转速相近的情况下除循环氢量逐渐变少和防喘振阀开度变小以外，机组其余各参数无明显变化，初步推断压缩机入口循环氢量不足是由于铵盐结晶导致，装置在紧急泄压后，压力突变造成部分堵塞物脱落后集中在某处。

3 结果验证

2019年5月装置按计划停工检修，打开K102入口过滤器及压缩机入口缓冲罐D108人孔后，后可以看到灰白色块状结晶物严重堵塞在入口过滤器和出口缓冲罐破沫网上，同时伴有刺鼻的氨味。对K102入口过滤器取垢样分析，该结晶物部分溶于水，主要成分为氯化铵，水面底部为少量黑色粉沫。

检修过程中，车间利用高压水枪对压缩机入口破沫网进行清洗，缩机入口管线用蒸汽吹扫完毕后再用氮气对入口管线及压缩机机体进行吹扫，同时开停工过程中对反应高压空冷、冷高分罐、聚结器、循环氢脱硫塔、循环氢入口分液罐除盐水浸泡，彻底清除结晶的铵盐。

4 铵盐结晶分析及防控措施

装置原料中的S和N在加氢反应器中转变成HCl和NH3，原料中微量的Cl转化为HCl，在随后的过程中聚合生成NH4HS和NH4Cl。通常NH4Cl的结晶温度在170-200℃，而NH4HS结晶温度在120-150℃，因为结晶温度不同，使得系统中析出的部位不同。通过定期对混合原料油中的氯离子含量的分析，发现混合原料油中的氯离子含量控制≤1 mg/mL，偶尔出现超标的情况，原料油中携带的氯离子经过反应器后生成的氯化氢与氨反应生成氯化铵。

装置在正常生产中，E103管程入口温度约为215℃，出口温度约为170℃，达到了氯化铵结晶的温度。车间对E103管程入口持续注水1.5t/h，A101持续注水6.5t/h，注水大部分采用机组凝结水，少量除盐水，水温60-65℃。对循环氢中氨含量进行分析，发现循环氢中氨含量逐渐上升。装置设计最大加工量185t/h，注水不低于进料量的5%，同时保证20%左右液相水，因此判断注水量低和注水温度高是导致铵盐结晶的主要因素。

装置检修过程中，通过流程改造后，降低注水温度至42℃，提高了空冷注水液相百分比，同时降低了空冷出口温度。对E103连续注水4.0t/h，对换热器管束表面铵盐进行冲洗，高压空冷A101两路持续注水8t/h，防止铵盐结晶，确保装置长周期运行。

参考文献：

[1]刘孝川，高压换热器铵盐结晶原因分析及处理[J].广州化工，2011，39（12）：140-141.