2024年3月14日發(fā)(作者:平移ppt)

渣油加氫裝置冷高分油水乳化問題探析
徐秋鵬
(中海油惠州石化有限公司,廣東省惠州市516086)
摘要:某4.0Mt/a渣油加氫裝置兩個(gè)系列首次開工至今歷經(jīng)3次換劑,2018年12月二系列更換中國石油化工
股份有限公司大連石油化工研究院(FRIPP)催化劑,2019年12月一系列更換中國石油化工股份有限公司石油化
工科學(xué)研究院(石科院)催化劑,2020年4月二系列再次使用FRIPP催化劑。在前兩次換劑開工后提高渣油摻煉量
的過程中,當(dāng)反應(yīng)溫度在360℃左右、摻渣比超過76%時(shí)都遇到冷高壓分離器(冷高分)油水乳化問題,給裝置安全
生產(chǎn)帶來隱患。初步判斷乳化原因可能是大分子的瀝青質(zhì)在加氫反應(yīng)溫度不夠、反應(yīng)深度不足時(shí)發(fā)生斷側(cè)鏈的反
應(yīng),形成分子更小、極性更強(qiáng)的瀝青質(zhì)分子,極性更強(qiáng)的小分子瀝青質(zhì)與水結(jié)合形成更穩(wěn)定的乳化物。在摻渣比提
6%前將反應(yīng)平均溫度提到370℃,可以有效避免冷高分油水乳化現(xiàn)象的發(fā)生。到7
關(guān)鍵詞:渣油加氫裝置 冷高分 油水乳化 開工過程 反應(yīng)溫度 摻渣比
某4.0Mt/a渣油加氫裝置采取的是兩列反
應(yīng)系統(tǒng)并列,分餾系統(tǒng)共用的流程,反應(yīng)部分熱低
壓分離器(熱低分)為每列獨(dú)立設(shè)置,冷低分為兩
列合并共用。該裝置反應(yīng)兩個(gè)系列首次開工至今
歷經(jīng)3次換劑,2018年12月二系列換劑裝填中
國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
FRIPP)催化劑,2019年12月一系列換劑裝填中(
國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
(石科院)催化劑,2020年4月二系列再次使用
FRIPP催化劑。在前兩次換劑開工后提高渣油摻
煉量的過程中都遇到冷高壓分離器(冷高分)油
水乳化問題,不僅造成了較大的生產(chǎn)波動,而且存
在安全隱患;第3次開工后吸取前兩次的經(jīng)驗(yàn),避
免了開工過程中冷高分油水乳化情況出現(xiàn)。
1 2019年2月二系列開工冷高分油水乳化
渣油加氫二系列于2018年12月催化劑壽命
到期后停工更換FRIPP的渣油加氫催化劑。裝
置于2019年1月中旬開工正常,按照FRIPP提供
的摻渣方案逐步提高渣油摻煉量。
2019年2月19日晚反應(yīng)進(jìn)料提到滿負(fù)荷
(實(shí)際99%負(fù)荷,236t/h)、反應(yīng)溫度提到362℃、
77.5t/h(摻渣比75.0%)。2月20渣油摻煉量1
日上午11∶00繼續(xù)提高渣油摻煉量到180.0t/h
(摻渣比76.2%),數(shù)小時(shí)后發(fā)現(xiàn)冷高分液位、界
2t/h逐位出現(xiàn)異常:冷高分酸性水量從正常的2
5t/h,冷低壓分離器(冷低分)油量從60步降到1
t/h增加到65t/h,分餾系統(tǒng)脫硫化氫汽提塔塔頂
回流罐(D301)水包液位漲到100%,控制閥全開
仍外送不及。
經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)冷高分油大量帶水進(jìn)入冷低分,
水進(jìn)入冷低分后仍然無法分離,最后大量水帶入
汽提塔,造成汽提塔操作隨之波動。隨后調(diào)整冷
高分界位計(jì),并對冷高分油、水采樣,發(fā)現(xiàn)冷高分
酸性水顏色發(fā)黑,上部懸浮有大量油,冷低分油也
乳化嚴(yán)重,靜置后底部有大量明水(見圖1)。
圖1 乳化后的冷高分酸性水和冷低分油與正常的油水對比
Fig.1 Comparisonofthesourwaterofthecoldhigh
pressureseparatorandtheoilofthecoldlowpressure
separatorbeforeandafteremulsification
收稿日期:2020-11-06;修改稿收到日期:2021-03-11。
作者簡介:徐秋鵬,工程師,本科,2001年畢業(yè)于石油大學(xué)
(華東)化學(xué)工程專業(yè),長期從事加氫裂化、液相加氫、渣油加
氫方面的生產(chǎn)技術(shù)管理工作。聯(lián)系電話:13516695939,
Email:xuqp2@cnooc.com.cn。
冷高分乳化產(chǎn)生的操作波動發(fā)生在2019-
02-20T12∶00∶00至2019-02-21T12∶00∶00。發(fā)
現(xiàn)冷高分油水乳化后裝置隨即采取了各種工藝調(diào)
整措施。
因油水乳化發(fā)生在冷高分,首先是將高壓空
冷器前的注水量從20t/h調(diào)整到25t/h,維持
6h,沒效果后又將注水量降低到18t/h。注水量
調(diào)整對冷高分乳化現(xiàn)象不起作用,說明冷高分乳
化與高壓空冷器前的注水量無關(guān)。
由于采樣發(fā)現(xiàn)冷低分油發(fā)黑,說明有重組分
帶入冷高分。調(diào)整注水結(jié)束后又調(diào)整了熱高壓分
離器(熱高分)入口溫度,從331℃降到322℃左
右,期望通過降低熱高分操作溫度來減少熱高分
氣中的重組分量來改善冷高分的狀況,但調(diào)整幾
個(gè)小時(shí)后冷高分乳化情況仍然沒有改善。隨后對
冷高分入口溫度也進(jìn)行了小幅調(diào)整,從52℃降到
49℃,也沒有效果。說明冷高分乳化與冷、熱高
分操作溫度也沒有關(guān)系。
降低熱高分溫度、調(diào)整冷高分溫度、調(diào)整注水
量等措施均不能解決冷高分油水乳化的問題。調(diào)
整期間反應(yīng)進(jìn)料量維持不變,渣油摻煉量逐步提
到最高190t/h(摻渣比80%)。冷高分油水乳化
期間大量水進(jìn)入汽提塔,汽提塔壓力波動,存在水
進(jìn)入塔底突沸沖塔的安全隱患;大量油隨酸性水
帶入下游酸性水汽提裝置,給下游裝置操作也帶
來較大的影響。
由于乳化問題不見好轉(zhuǎn),發(fā)生乳化前最后的
操作調(diào)整是提高渣油摻煉量,因此最后將摻渣量
降回到162t/h(摻渣比69%)。不久后冷高分乳
化情況好轉(zhuǎn),幾個(gè)小時(shí)后汽提塔操作逐步恢復(fù)正
常(見圖2)。由此可以判斷,此次出現(xiàn)的冷高分
油水乳化是提高摻渣比引起的,將摻渣比降低可
以避免冷高分油水乳化情況發(fā)生。此次冷高分油
水乳化期間反應(yīng)溫度隨渣油進(jìn)料量調(diào)整,范圍在
362~364℃(見圖3)。
圖2 摻渣比調(diào)整趨勢
Fig.2 Adjustmenttrendoftheblendingratioof
residuetofeedstock
圖3 乳化期間反應(yīng)溫度調(diào)整趨勢
Fig.3 Adjustmenttrendofreactiontemperature
duringemulsification
2 2020年1月一系列開工冷高分油水乳化
渣油加氫一系列于2019年12月催化劑壽命
到期后停工換劑裝填石科院的渣油加氫催化劑,
裝置于2020年1月初開工正常,按照石科院提供
的摻煉渣油方案提高渣油摻煉量。2020-01-
05T20∶50∶00,反應(yīng)溫度358.5℃,反應(yīng)進(jìn)料從
220t/h提到230t/h,渣油量從158t/h(摻渣比
71%)提高到175t/h(摻渣比76%),不久后冷高
分再次發(fā)生油水乳化:冷高分界位波動、冷高分酸
性水量大幅波動、冷低分油量減少、汽提塔塔頂回
流罐水包滿液位。
這是裝置第2次出現(xiàn)冷高分乳化現(xiàn)象。首先
還是采取了調(diào)整熱高分溫度、減少注水量等手段,
注水量從25t/h降到20t/h;熱高分操作溫度從
333℃提高到338℃,后又降到320℃,最低降到
315℃。調(diào)整注水量和熱高分操作溫度都無效
果,再次驗(yàn)證冷高分的乳化與熱高分溫度及注水
量無關(guān)。由于工藝調(diào)整無法解決問題,2020-
01-06T10∶00∶00將渣油量降回到158t/h(摻渣
比69%),不久后冷高分乳化情況好轉(zhuǎn),各參數(shù)逐
步恢復(fù)正常。
根據(jù)催化劑專利商提供的意見,2020-01-
07T09∶00∶00反應(yīng)溫度提高到365℃,反應(yīng)進(jìn)料
230t/h左右。2020-01-07T10∶00∶00再次將渣
油量提到176t/h(摻渣比76%),不久后冷高分
再次出現(xiàn)油水乳化情況,2020-01-07T14∶00∶00
將渣油摻煉量降回到164t/h(摻渣比72%),冷
高分乳化現(xiàn)象消失。
2020-01-08T11∶00∶00反應(yīng)溫度提高到
369℃以上,將反應(yīng)進(jìn)料量提到240t/h,渣油摻
煉量提高到170t/h(摻渣比71%),冷高分未出
現(xiàn)乳化情況。隨后反應(yīng)溫度控制在370℃,1月9
日渣油量最大提高到188t/h(摻渣比78%),冷
高分操作參數(shù)正常,之后再未出現(xiàn)過乳化情況。
反應(yīng)溫度與摻渣比調(diào)整趨勢見圖4。
圖4 反應(yīng)溫度與摻渣比調(diào)整趨勢
Fig.4 Adjustmenttrendofreactiontemperatureand
blendingratioofresiduetofeedstock
3 2020年5月二系列開工
2020年4月渣油加氫二系列再次停工更換
裝填FRIPP的渣油加氫催化劑,裝置于2020年5
月中旬開工正常。根據(jù)前兩次開工提高渣油摻煉
量的經(jīng)驗(yàn),這次開工后提高渣油進(jìn)料量之前先提
高了反應(yīng)溫度,在摻渣比接近冷高分會發(fā)生乳化
限值前將反應(yīng)溫度提到了370℃,將反應(yīng)總進(jìn)料
提到了250t/h(105%負(fù)荷)。6月6日晚渣油進(jìn)
料提到184t/h(摻渣比74%),超過了前兩次發(fā)
生乳化時(shí)的渣油摻煉量,冷高分操作正常,未出現(xiàn)
油水乳化現(xiàn)象。
4 發(fā)生乳化原由初探
查詢相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)其他裝置也有類似情況
發(fā)生
[12]
,熱高分、冷高分液位發(fā)生了大幅波動,而
在整個(gè)冷高分油水乳化生產(chǎn)波動期間,除了手動
調(diào)整冷高分、熱高分液位外,其余時(shí)間在自控狀態(tài)
下液位保持穩(wěn)定,兩次波動期間熱高分、冷高分液
位趨勢見圖5~6。
圖5 二系列冷高分和熱高分液位趨勢
Fig.5 Liquidleveltrendofthecoldhighpressureseparator
andhothighpressureseparatorofthesecondunit
渣油加氫換劑后開工過程中冷高分油水乳化
目前還沒有找到明確的原因,初步判斷可能與瀝
青質(zhì)有關(guān)
[36]
。當(dāng)加氫反應(yīng)溫度不夠、反應(yīng)深度不
足時(shí)瀝青質(zhì)會發(fā)生斷側(cè)鏈反應(yīng),形成分子更小、極
性更強(qiáng)的瀝青質(zhì)分子,容易與水結(jié)合,在冷高分形
成乳化;而當(dāng)反應(yīng)溫度升高后,小分子的瀝青質(zhì)會
縮合成更大的瀝青質(zhì)分子,大分子的瀝青質(zhì)極性
差且在渣油加氫裝置中更難從熱高分中揮發(fā)進(jìn)入
冷高分。
圖6 一系列冷高分和熱高分液位趨勢
Fig.6 Liquidleveltrendofthecoldhighpressureseparator
andhothighpressuredeparatorofthefirstunit
5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
從渣油加氫裝置三次換劑后開工的經(jīng)驗(yàn)可以
看出,在反應(yīng)溫度360℃左右,摻渣比超過76%
時(shí)會發(fā)生冷高分油水乳化現(xiàn)象,影響裝置的安全
運(yùn)行。在開工后提高摻渣比過程中,采取提前將
反應(yīng)溫度提高到370℃再提高摻渣量的方式,通
過提高總進(jìn)料量控制摻渣比不超過76%,可以避
免出現(xiàn)冷高分油水乳化的情況。
參考文獻(xiàn)
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(編輯 彭 揚(yáng))
Analysisofoilwateremulsificationincoldhighpressureseparatorof
theresiduehydrotreatingunit
XuQiupeng
(CNOOCHuizhouPetrochemicalCo.,Ltd.,Huizhou,Guangdong516086)
Abstract:Twoseriesofa4.0MMTPYresiduehydrotreatingunithaveexperiencedthreetimescatalyst
changesincethefirststartup.InDecember2018,thesecondseriesreplacedFRIPPcatalysts.InDecember
2019,thefirstseriesreplacedRIPPcatalysts.InApril2020,FRIPPcatalystswereusedagaininthesecond
series.Duringtheprocessofincreasingtheresiduumblendingamountafterthefirsttwotimesofcatalyst
change,whenthereactiontemperaturewasabout360℃andtheresidueratiooffeedstockwasmorethan
76%,Oilwateremulsificationoccurredinthecoldhighpressureseparator,whichbroughtgreatdangertothe
safetyproductionoftheunit.Thereasonofemulsificationmaybethatmacromolecularasphaltenewould
undergosidechainscissionreactionwhenthehydrogenationreactiontemperatureandthereactiondepthwere
,formingsmallerandmorepolarasphaltene,andthecombinationofsmallerandmorepolarasnotenough
phaltenewithwatertoformamorestableemulsion.Theaveragereactiontemperaturewasraisedto370℃be
foretheresidueratiowasraisedto76%
,whichcaneffectivelyavoidtheoccurrenceofoilwateremulsification
inthecoldhighpressureseparator.
Keywords:residuehydrotreatingunit,coldhighpressureseparator,oilwateremulsification,startup
process,reactiontemperature,residueratio
(上接第33頁)
Firstcalibrationandanalysisofa3.8MMTPYCCRunit
XinHua,JingXiao,NiuYanjie
(ZhejiangPetroleum&ChemicalCo.,Ltd.,Zhoushan,Zhejiang316000)
Abstract:Thedesigncharacteristicsofthe3.8MMTPYCCRunitinZhejiangPetroleum&Chemical
Co.,Ltd.areasfollows:thelayoutofreformingreactorsadopts“3+2”tworowoverlappingtype,andopti
mizedtrapezoidaltubestructureisselectedforsectorcylinder;thereactionfurnaceisconsistedoffeedfur
nace,thethirdandthefourthintermediatefurnace,whilethefirstandthesecondintermediatefurnaceare
equippedwithtwoseriesfurnacescombinedasoneboxfurnaceandasetofwasteheatrecoverysystem;the
compressoradoptstheparalleldesignofreforminghydrogencyclemachineandreforminghydrogensuperchar
ger,inwhichthereforminghydrogensuperchargerselects“onedrivethree”form,thatis,asteamturbine
drivesthreecompressors.Thecalibrationresultsoffullloadoperationofunitareanalyzed.Theyieldofaro
+
maticsis76.04%;liquidyieldofCs88.21%;theyieldofpurehydrogenis4.37%;theamountofcata
5
i
lystdustis8.38kg/d;theenergyconsumptionofunitis3,425.008MJ/t.Thepurityofhydrogenproduced
,whichshowsbyCCRunitandthereformateprovidedtoaromaticsunitareclosetothedesignrequirements
thefeasibilityoftechnologyandengineeringdesignoftheunit.Atthesametime,ithasimportantreference
significanceforprocessselectionandengineeringconstructionoflargescaleCCRunit.
Keywords:CCRunit,fistcalibration,mixedfeedstock,mainoperatingparameters,reformatecomposi
tion,materialbalance,energyconsumption
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