汽油加氢装置装置铵盐堵塞的原因及对策

摘 要：玉门油田炼化总厂汽油加氢装置因上游装置供氢和催化原料中所含的氯与硫和反应产生的氯化氢，硫化氢反应产生氯化铵，硫化铵等结晶物，可造成高压换热器，管道等堵塞，严重影响该装置的长周期运行。采用设气体脱氯反应器，采用不含氯化物的高纯度氢气作为氢源，注水等方法，从而解决装置铵盐堵塞的问题。

关键词：汽油加氢；堵塞；换热器

1 装置概况

玉门油田分公司炼油化工总厂40万吨/年汽油加氢装置，采用中国石油化工研究院研发的“DSO+M”技术，运用低压固定床工艺，以催化汽油为原料，对催化汽油进行预加氢，加氢改质和加氢精制，以改善汽油产品质量，满足全厂国五的需求，设计规模40万吨/年。反应系统换热流程情况：加氢脱硫反应产物经过E-1201/ABC换热后，经过E-1102到A-1201/ABCD。然后进入D-1201。装置有一个注水点在A-1201入口处，为连续性注水。

2 高压换热器结晶的原因，现象及分析

铵盐形成与危害：汽油加氢装置原料含有硫，氮，氧及无机氯化物[1]，加氢反应过程中，这些杂质与氢气反应生成H2S，NH3和HCl。这些物质在一定温度下会形成NH4HS，NH4Cl。

铵盐的形成机理如下所示：NH3+H2O→NH4OH；NH4OH+HCl→NH4Cl+H2O；NH4OH+H2S→NH4HS+H2O。

反应流出依次通过换热器和空冷器，温度降到一定温度时，NH4Cl会首先结晶析出，并沉积在换热器和空冷的管束内壁上。随着温度的进一步降低，NH4HS也会逐渐结晶析出，并沉积在换热器和空冷管束内壁上，这就降低了换热管束的传热系数，同时使换热管束的内经变小，导致整个反应系统的压降增大，影响装置的长周期运行。当反应系统压降超出设计压降时，装置会出现被迫停工情况。

铵盐易溶于水，反应流出物管线合适位置注入一定量的水，可避免管束堵塞，为装置长期运行提供保障。

3 注水系统情况的分析

3.1 水質的要求

在目前的工程设计中，通常可以用于注水系统的水主要有除盐水，除氧水，凝结水及经汽提之后的酸性水等。

对于注水水质的要求中，水中的含氧量是一个需要严格控制的指标。因为水中所溶解的氧会氧化反应流出物中的硫化氢或者其他硫化物，生成元素硫而引起堵塞，腐蚀和无法从产品中分离等问题。注水的pH值是另一个需要控制的指标，因为在酸性环境下，管道的腐蚀会随着pH值的减小而加剧。而当pH>8时，元素硫会逐渐鱼NH4HS反应生成聚硫化铵，而这种物质可以起到缓释剂的作用。另外，注水中的铁离子含量也应该严格控制。

3.2 注水量

在加氢中，水的注入量的多少直接影响注水效果的好坏，太多或者太少都不合适。注水量太大一方面使得注水泵的选型必须大，增加不必要的费用，另一面，会使反应流出物的温度变低，影响下游换热器的效果；注水低，则会导致管道中生成铵盐没办法完全溶解，时间久的之后就会堵塞管道。可参考下面的方法确定注水量：①在空冷分离器排放的酸性水中，假设合适的NH4HS的质量百分数，然后就可以算出注水量；②确保在注水点处有足够多的游离水存在，使生成的铵盐完全溶解。通常来说必须保证注水点剩余的水大于25%。常温注入的水进入温度较高的反应流出物时，会汽化一部分，因此计算注水量时应考虑到这因素。否则就可能导致系统中的水偏少，铵盐无法完全溶解在水中。文献[1]介绍，也可以按原料油中每200ug/g的氮含量加注油体积的1%的水来气的氨。

3.3 注水方式

加氢装置的反应流出物的注水方式一般可以连续性和间歇性。一般采用连续性注水的方式，因为，加氢装置一般原料中氮和硫含量较多，铵盐生成多，结晶析出后会造成管线堵塞，造成腐蚀，影响装置的平稳运行。因此采用连续注水的方式消除这种潜在的危险因素。

3.4 注水点

在所有的加氢装置中，最常用注水方式是把水用注水泵增压后在空冷的上游管道注入。空冷入口温度通常在150℃左右，NH4HS一般会析出。但对于NH4HCl来说，原料中氯含量高的话，就很有可能析出。因此装置反应系统内氯含量大，空冷上游的换热器内低温部位会出现NH4Cl结晶沉积。在这种情况下，除了在空冷前注水外，还需要在可能出现NH4Cl结晶沉积的换热器前也设置注水点。

4 解决办法

①脱出氢源中的硫化氢，对重整外排氢设置脱氯罐，对于制氢装置来说，加强对R-102操作的管理，严格控制操作条件，及时脱出硫化氢；②注水点温度应介于铵盐结晶点和水露点之间[1]，铵盐结晶点温度最高可以达到220-230℃，操作条件下水凝点即露点温度为274.3-284.5℃，所以对于注水点的温度应该加强管理，如果温度不行应该改变注水点。

①汽油加氢高压换热器管束铵盐结晶物主要是氯化铵，氯离子来自重整氢和原料油。管束出现氯化铵结晶堵塞，使循环氢压缩机出口流量下降，反应器馏出物中氯化铵浓度升高氯化铵结晶温度随之升高，管束堵塞加剧，造成恶性循环。必须严格控制原料，特别是重整氢中氯离子含量；②汽油加氢装置中反应氢油比普遍偏低，氯化铵结晶温度较高，操作温度低于250℃高压换热器存在氯化铵结晶可能，应在此换热器前加设注水点。高压换热器管束温度越高，氯化铵结晶堵塞周期越长，可采取高温换热器部位连续性注水解决氯化铵结晶问题。

参考文献：

[1]李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社， 2004.

作者简介：

蒲兴昌（1990- ），男，汉族，甘肃酒泉人，助力工程师，主要从事石油炼化工作。