熱高壓分離器
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-26
熱高壓分離器的實例教程
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工自動化 中石油華東設計院
作 者 | 周曉龍等
關鍵詞 | 渣油加氫 關鍵設備 控制方案
共 3686 字 | 建議閱讀時間 16 分鐘
導 讀
渣油加氫裝置具有臨氫、高壓、高溫、高 H2S腐蝕的特點，由反應部分（包括氫氣壓縮機和循環氫脫硫設施）、分餾部分、干氣脫硫部分、低分氣脫硫部分和公用工程部分等組成。
渣油加氫裝置的主要產品是加氫渣油，副產少量粗石腦油、脫硫干氣及脫硫低分氣。加氫渣油送至催化裂化裝置，粗石腦油送至常減壓裝置，脫硫干氣送至燃料氣管網，脫硫低分氣送至PSA裝置。
某渣油加氫裝置項目原料為減壓渣油、焦化蠟油等，核心反應系統操作壓力達到20MPa，操作溫度達到397℃，設置有熱高壓分離器、反應器、新氫壓縮機、循環氫壓縮機以及反應進料加熱爐等關鍵設備。
關鍵設備工藝特點與控制要求
渣油加氫裝置的關鍵設備的工藝特點與控制要求介紹如下：
1）熱高壓分離器液位控制。熱高壓分離器是高壓反應部分與低壓分餾部分的分界設備，熱高壓分離器液位測量介質為渣油，黏度高，難以測量。為避免熱高壓分離器液位減空，導致高壓氣體竄入低壓設備，需嚴格控制熱高壓分離器液位，因此熱高壓分離器等高壓容器的液位監控成為了裝置安全、穩定運行的關鍵。熱高壓分離器液位通過控制熱高分至熱低分管道控制閥而實現，液位控制閥不僅靜壓高，而且前后壓差大。
2）新氫壓縮機級間壓力遞推控制。系統反應壓力由新氫壓縮機補充新氫維持，由于渣油加氫系統壓力較高，新氫壓縮機采用多級往復式壓縮機。
展開 反應進料與氫氣混合后與反應產物換熱，進入加熱爐達到反應所需溫度后進入反應器;反應產物與汽提塔底油換熱后進入熱高壓分離器;熱高壓分離器氣相先后與氫氣、冷低分油換熱，經高壓空冷器進入冷高壓分離器;冷高壓分離器氣相經過脫硫后，進入循環氫壓縮機，而后一部分作為急冷氫，一部分經反應進/出料換熱器返回反應器。
上圖中有5臺高壓換熱器，E01~E05。不同的專利商設計的具體高壓換熱器臺數不同，但基本上都在上圖所示工藝位置。
2
高壓換熱器常見問題
①壓力降大小直接影響裝置能耗
加氫裂化裝置高壓換熱器大部分應用于循環氫回路，此回路中壓力降的大小直接影響循環氫壓縮機的能耗。對于一次通過的加氫裂化裝置，循環氫壓縮機的能耗約占裝置總能耗的15%~30%。因此，高壓換熱器壓力降的大小對裝置能耗影響較大，較小的壓力降有利于降低裝置運行成本。
②換熱器運行條件苛刻
加氫裂化裝置為高壓、臨氫工藝環境，對設備、材料要求高，部分緊急事故的處理需要對反應系統進行0.7MPa/min或2.1MPa/min泄壓，此時高壓換熱器壓力快速下降，溫度上升較快，容易出現泄漏、火災等事故。
③大型化增加制造難度
隨著近年來裝置大型化的迅速發展，高壓換熱器規格越來越大，加工難度增加。對于螺紋鎖緊環式換熱器，直徑大于1600mm為大型，加工難度較大，管板容易變形、平整度要求苛刻，更容易出現內漏問題。近兩年已經出現1800mm的螺紋鎖緊環式換熱器，但制造難度更大，內漏風險也更大。
展開 編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工設備技術、沈陽中科韋爾
作 者 | 劉殿如等
關鍵詞 | 加氫裝置 高壓換熱器 開裂
共 3359 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
導 讀
某煉油廠加氫裂化裝置原料油主要是常減壓直餾蠟油，可以摻煉部分焦化蠟油抽余油和外購蠟油。氫氣由制氫裝置及氫氣提純裝置提供。
2018年7月17日，因脫丁烷塔安全閥啟跳，無法復位，且脫丁烷塔頂干氣含氫氣78%，因此確認高壓換熱器出現內漏，裝置開始停工檢修。經打壓試漏發現，高壓換熱器反應餾出物/低分油換熱器（E106A）管束出現泄漏。
工藝概況
高壓換熱器E101、E102、E103、E104A/B、E105、E106A/B串聯連接，反應產物自E106A上半管程流入，流入溫度為230℃，從E106B下半管程流出，流出溫度為160℃。殼程為低分油，逆向進行換熱，E106B殼程進口溫度為50℃，E106A殼程出口溫度為198℃。換熱網絡見圖1。
E106A管程操作壓力為16.41MPa，殼程操作壓力為1.90MPa，操作壓差為14.51MPa。
為防止高壓換熱器銨鹽析出，在E105（反應流出物/循環氫換熱器）前、E106前、A101（空氣冷卻器）前設置注水點，當反應產物流經換熱器后換熱效率下降或者壓降過大時，通過采用E106A前臨時注水的方式對析出的NH4Cl進行沖洗，緩解壓降并改善換熱效率。注水方式均采用一股水直接注入系統的方式。
E106A為U形管式換熱器，雙管程、單殼程。其殼體材質為15CrMo（H）/Q345R；管束材質為0Cr18Ni10Ti，規格為6000mm×19mm×2mm（換熱管長度×直徑×壁厚）。
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來 源 | 石油化工設備技術、沈陽中科韋爾
作 者 | 劉殿如等
關鍵詞 | 加氫裝置 高壓換熱器 開裂
共 3359 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
導 讀
某煉油廠加氫裂化裝置原料油主要是常減壓直餾蠟油，可以摻煉部分焦化蠟油抽余油和外購蠟油。氫氣由制氫裝置及氫氣提純裝置提供。
2018年7月17日，因脫丁烷塔安全閥啟跳，無法復位，且脫丁烷塔頂干氣含氫氣78%，因此確認高壓換熱器出現內漏，裝置開始停工檢修。經打壓試漏發現，高壓換熱器反應餾出物/低分油換熱器（E106A）管束出現泄漏。
工藝概況
高壓換熱器E101、E102、E103、E104A/B、E105、E106A/B串聯連接，反應產物自E106A上半管程流入，流入溫度為230℃，從E106B下半管程流出，流出溫度為160℃。殼程為低分油，逆向進行換熱，E106B殼程進口溫度為50℃，E106A殼程出口溫度為198℃。換熱網絡見圖1。
E106A管程操作壓力為16.41MPa，殼程操作壓力為1.90MPa，操作壓差為14.51MPa。
為防止高壓換熱器銨鹽析出，在E105（反應流出物/循環氫換熱器）前、E106前、A101（空氣冷卻器）前設置注水點，當反應產物流經換熱器后換熱效率下降或者壓降過大時，通過采用E106A前臨時注水的方式對析出的NH4Cl進行沖洗，緩解壓降并改善換熱效率。注水方式均采用一股水直接注入系統的方式。
E106A為U形管式換熱器，雙管程、單殼程。
展開 該裝置反應部分增加熱高分流程和熱低分流程，采用熱高分+冷高分工藝流程，改造后反應流程示意圖如圖1所示。
若在原方案即冷高分流程基礎上進行改造，則需調整反應流出物/低分油換熱器和精制柴油/脫硫化氫汽提塔進料換熱，增加反應流出物空冷器四臺。若采用熱高分流程，則需新增熱高壓分離器、熱低壓分離器、低分氣空冷器，利舊熱高分氣/混合氫換熱器。
熱高分流程改造方案的投資比冷高分流程改造方案的投資節省151.5萬元，約占全裝置投資的1.75%，據此認為熱高分流程的投資和冷高分流程的投資相差明顯。相比之下，熱高分流程的熱利用更充分，綜合能耗較低。裝置加工能力增大15%，油品質量提高，且裝置初期總能耗要低于改造前，單位能耗平均下降約20%，長期運行成本更低。
考慮本項目現場條件，若采用冷高分流程，則改造方案中需要新增的四片高壓空冷器無處安裝；而反應流出物/低分油換熱器是高低壓換熱器，存在內漏串壓的安全隱患。綜合上述安全、經濟、實施難度等多重因素，采用熱高分流程合理可行、有效節省成本。
03
反應流出物/混合進料換熱器采用繞管式換熱器
在本次改造中，反應流出物/混合進料換熱改造提供三種方案：
①改為三臺高壓螺紋鎖緊環換熱器；
②改為三臺Ω環高壓換熱器；
③改為一臺繞管式換熱器。
螺紋鎖緊環結構復雜、加工精度高、制造難度大且造價高。承壓內件(內法蘭、螺栓等)在高溫高壓條件下容易變形及腐蝕，在發生內泄時需不斷擰緊螺栓，加大密封壓力，內件受損較大，檢修時需要經常更換。Ω環密封結構簡單，制造及拆裝方便，密封效果好，但若換熱管結垢，清洗時需沿Ω環頂部焊口切開，檢修完畢后組對時再將環焊上。
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來 源 | 石油化工設備技術、沈陽中科韋爾
作 者 | 劉殿如等
關鍵詞 | 加氫裝置 高壓換熱器 開裂
共 3359 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
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某煉油廠加氫裂化裝置原料油主要是常減壓直餾蠟油，可以摻煉部分焦化蠟油抽余油和外購蠟油。氫氣由制氫裝置及氫氣提純裝置提供。
2018年7月17日，因脫丁烷塔安全閥啟跳
（2）渣油加氫處理
渣油加氫處理工藝流程與有一般餾分油加氫處理流程有以下幾點不同：
①原料油首先經過微孔過濾器，以除去夾帶的固體微粒，防止反應器床層壓降過快；
②加氫生成油經過熱高壓分離器與冷高壓分離器，提高氣液分離效果，防止重油帶出；
③由于一般渣油含硫量較高，故循環氫需要脫除H2S，防止或減輕高壓反應系統腐蝕。
（二）渣油加氫處理
渣油加氫處理工藝原則流程圖
渣油加氫處理工藝流程與有一般餾分油加氫處理流程有以下幾點不同：
①原料油首先經過微孔過濾器，以除去夾帶的固體微粒，防止反應器床層壓降過快；
②加氫生成油經過熱高壓分離器與冷高壓分離器，提高氣液分離效果，防止重油帶出；
③由于一般渣油含硫量較高，故循環氫需要脫除H2S，防止或減輕高壓反應系統腐蝕。
在該中試裝置上，渣油原料經高壓泵送入加熱爐，在加熱爐加熱后進入臨氫熱轉化反應器，反應產物經熱高壓分離器（簡稱熱高分）、熱低壓分離器（簡稱熱低分）和冷高壓分離器（簡稱冷高分）實現氣體、輕組分及重組分的分離，從熱低分底部出來的重油進入溶劑萃取分離單元或減壓蒸餾分離單元，分離得到重改質油或餾分油，以及塔底的重組分（尾渣）。
4 工程應用
4.1 低低液位聯鎖保護
加氫裝置熱高壓分離器（V103）設有低低液位聯鎖保護。液位低低時，聯鎖關閉V103底部出料切斷閥XZV101，流程圖示例如圖1所示。
為便于說明，本案例進行了簡化，例如獨立保護層中的“報警和人員響應”假設有獨立的操作閥門；假設SIS和BPCS獨立，包括測量儀表、最終元件和邏輯控制器。
若采用熱高分流程，則需新增熱高壓分離器、熱低壓分離器、低分氣空冷器，利舊熱高分氣/混合氫換熱器。
熱高分流程改造方案的投資比冷高分流程改造方案的投資節省151.5萬元，約占全裝置投資的1.75%，據此認為熱高分流程的投資和冷高分流程的投資相差明顯。相比之下，熱高分流程的熱利用更充分，綜合能耗較低。
反應進料與氫氣混合后與反應產物換熱，進入加熱爐達到反應所需溫度后進入反應器;反應產物與汽提塔底油換熱后進入熱高壓分離器;熱高壓分離器氣相先后與氫氣、冷低分油換熱，經高壓空冷器進入冷高壓分離器;冷高壓分離器氣相經過脫硫后，進入循環氫壓縮機，而后一部分作為急冷氫，一部分經反應進/出料換熱器返回反應器。
上圖中有5臺高壓換熱器，E01~E05。
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作 者 | 劉殿如等
關鍵詞 | 加氫裝置 高壓換熱器 開裂
共 3359 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
導 讀
某煉油廠加氫裂化裝置原料油主要是常減壓直餾蠟油，可以摻煉部分焦化蠟油抽余油和外購蠟油
為避免熱高壓分離器液位減空，導致高壓氣體竄入低壓設備，需嚴格控制熱高壓分離器液位，因此熱高壓分離器等高壓容器的液位監控成為了裝置安全、穩定運行的關鍵。熱高壓分離器液位通過控制熱高分至熱低分管道控制閥而實現，液位控制閥不僅靜壓高，而且前后壓差大。
2）新氫壓縮機級間壓力遞推控制。系統反應壓力由新氫壓縮機補充新氫維持，由于渣油加氫系統壓力較高，新氫壓縮機采用多級往復式壓縮機。
