加氫裝置工藝防腐的案例
中石油PPT│加氫裝置工藝防腐工作經驗分享
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 烴加工
渣油加氫裝置關鍵設備控制方案，加氫人必讀！
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 一段加氫、二段加氫、串聯加氫工藝上有什么相同與不同，你清楚嗎？
03
串聯加氫裂化
隨著加氫裂化催化劑中的抗氨抗硫分子篩的應用，使串聯流程成為可能。在工藝上開發了直接串聯加氫精制和加氫裂化反應器的反應流程，從中省掉一整套高壓換熱器、高壓離心泵、高壓分離器和大流量循環氫壓縮機等高投資設備，使生產裝置更緊湊，流程大大簡化。
與一段加氫裂化工藝相比，在流程上增加一個反應器，第一個反應器進行脫硫、氮、氧化合物和金屬雜質，第二個反應器中使用抗氨型雙功能加氫和裂化催化劑，進行加氫裂化反應。
串聯加氫裂化工藝不僅在餾程上體現出來優勢，在操作上也表現出靈活的特性。根據裂化反應器中所裝填的催化劑類型不同，相應的改變操作條件，可改變不同產品的收率，要么生產中間餾分油，要么生產汽油。在不改變催化劑的情況下，也可單純改變操作溫度，一定程度上改變產品分布。
04
沸騰床加氫裂化
New product demo
沸騰床反應器最早應用于煤制油工藝，二戰后期，美國石油公司借鑒煤制油沸騰床技術，開發了石油重餾分催化裂化工藝。
加氫裂化工藝大多使用固定床催化劑，對渣油裂化無能為力，主要由于催化劑結焦失活過快，每次更換催化劑需要停車，器外再生，運行周期過短。
使用沸騰床技術可使原料油、氫氣與催化劑充分接觸，反應完全，并在反應器頂部分離出油氣，結焦的催化劑在反應器底部送到再生器，裝置可同時完成反應與再生，使運行周期大大延長。目前國內正在使用的渣油加氫裂化多是該種工藝，操作溫度一般在400~450℃。
展開 加氫裂化裝置高壓換熱器選型分析
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。
④氮、硫等雜質含量高易腐蝕結焦
加氫裂化裝置進料氮質量分數大部分在500~2000μg/g314，反應產物中存在的氨將與硫化氫或極少量的氯化氫結合生成銨鹽。加氫裂化裝置銨鹽結晶溫度主要為160~210℃，反應產物中氨含量越高結晶溫度越高，且氯化銨較硫氫化氨更容易結晶，需要采取間斷注水和連續注水溶解銨鹽，以防止垢下腐蝕、銨鹽沖刷腐蝕導致換熱器內漏、管束穿孔等。
展開 
加氫裝置設備腐蝕類型
【防腐對策】
■綜合經濟和防腐等方面考慮，選用工藝防腐措施較好。如向低溫部位注緩蝕劑（如主汽體塔頂、脫丁烷塔頂）。
■焊后熱處理，焊縫和熱影響區的硬度HB<200。
■降低材料中的S、P含量。如使用Q345R(R-HIC鋼)。
7、H2S+NH3 +H2O腐蝕
【定義】H2S+NH3+H2O腐蝕是指在H2S、NH3、H2O共同作用下，造成的腐蝕現象。腐蝕主要表現為垢下腐蝕，NH4HS的垢下腐蝕。主要發生在高壓空冷器及下游脫水線。
【腐蝕機理】在H2S環境下，H2S與金屬反應，形成FeS保護膜。但工藝介質流速過高，則會因沖刷造成保護膜損壞。反應式為：Fe+H2S→FeS+H2。在H2S和NH3濃度高，即含高濃度NH4HS的濕環境下，按照如下反應式進行反應，FeS與NH4HS生成絡合物，造成保護膜損壞，并且腐蝕加劇。反應式為：FeS+6NH4HS→[Fe(NH3)6]2+。通過這些反應，在局部高流速部位和湍流部位產生嚴重的壁厚減薄。
產生局部流速過大的原因：由污染物和堵塞引發的偏流和湍流；由設計不當引起的偏流。在流速極低的部位和滯留部位也可能產生腐蝕。其原因是當流速小的時候，在低流速部位和滯留部位產生堆積物，在這些堆積物下面產生高濃度NH4HS，引發局部腐蝕。另外。在硫化鐵堆積時，同鐵產生原電池，硫化鐵變成陰極，有促進腐蝕的可能性。
根據美國防腐蝕工程師聯合會（NACE）標準，防腐措施依照空冷器管子物流腐蝕系數Kp值。
Kp= （H2S）mol%×（NH3）mol%
其中：H2S——物流中H2S的濃度 mol%；
NH3——物流中NH3的濃度 mol%；
當Kp<0.07時，材料可以選用碳鋼。
展開 從本質設計上解讀加氫裝置緊急泄壓系統
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工自動化 中
石化
廣州
工程公司
作 者 | 皮宇
關鍵詞 | 加氫裝置 緊急泄壓系統 設計
共 3457 字 | 建議閱讀時間 14 分鐘
導 讀
高壓加氫裝置如果超壓，可能導致易燃閃爆的氫氣介質大規模泄漏，造成巨大的財產損失及人員傷亡，因此緊急泄壓系統的合理設計顯得尤為重要。
國內目前還沒有相關該場合有針對性的標準或規定，今天的文章結合幾個項目的做法，給出加氫裝置緊急泄壓系統完整的設計理念，供同行參考。
1
安全完整性等級要求
作者本人負責設計的項目中，因為觸發緊急泄壓閥聯鎖為人工行為，未做安全完整性等級（SIL）定級，建議如果能做SIL定級，宜按照SIL等級來驗證設計更合理。例如：如果緊急泄壓閥定級為SIL1，就容易驗證泄壓閥的配置包括電磁閥設計的合理性。
2
高速泄壓閥功能設計
如果工藝設置了高速泄壓閥，其全行程動作時間除滿足工藝要求外，不得超過20s。根據APIRP553規定，該閥需在輔操臺設計緊急泄壓硬按鈕及1個單獨的復位硬按鈕，同時輔操臺需要設計全開及全關閥位指示燈，在現場安全位置（閥門15m以外，最好在防火分區外）還需設置1個緊急泄壓操作盤，盤上設就地緊急泄壓按鈕及閥全開及全關閥位指示燈。
因為高速泄壓閥泄壓速度快，所以該閥一般不推薦配置部分行程測試功能。
展開 云南石化│渣油加氫裝置加熱爐優化調整及改造
優化調整后，裝置綜合能耗下降約33.91MJ/t。
03
工藝防腐經濟衡算
2020年3月，裝置對煙道過熱段爐管進行檢修改造，改造后，預計煙道爐管使用壽命能夠提高1.5~2.0倍。本次檢修改造費用是420萬元，改造后至今未發生異常泄漏事件。改造后，余熱回收換熱效率及配風溫度明顯提升，檢修改造后至今未發生異常泄漏。檢修改造總共能夠減少約520萬費用。
結論
(1)通過對余熱回收系統檢修改造，煙氣換熱效率和配風溫度均有明顯上升，加熱爐熱效率有所上升，余熱回收系統運行平穩。
(2)加強加熱爐日常運行管理：
①加熱爐氧體積分數控制在0.5%~2.0%，輻射室頂部負壓控制在-20~-30Pa，同時保證煙氣中CO質量分數小于50μg/g；
②全關空氣預熱器副線閥，盡可能降低排煙溫度至123℃左右；
③每周對所屬加熱爐運行情況檢查一次，優化“三門一板”操作調整，確保加熱爐在最佳工況狀態運行；
④嚴格監測燃料氣硫含量，根據硫含量測算煙氣露點腐蝕溫度，避免由于排煙溫度過低造成余熱回收設備腐蝕。
展開 浙江石化4.0Mt/a蠟油加氫裂化裝置開工標定
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 浙石化 煉油技術與工程
作 者 | 郭振剛
關鍵詞 | 蠟油加氫 開工 標定
共 2386 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘
裝置概況
浙江石油化工有限公司4.0Mt/a蠟油加氫裂化裝置(含C5正異構分離單元)為40Mt/a煉化一體化項目一期工程蠟油餾分處理的核心裝置，采用單段串聯一次通過工藝流程，由反應部分、分餾部分、低分氣脫硫部分、脫異戊烷部分和公用工程部分組成。采用UOP工藝包，由中石化洛陽工程有限公司設計，中石化第十建設有限公司承建。加工原料來自1號常減壓重蠟油、2號常減壓輕蠟油、焦化輕蠟油。反應部分采用爐前混氫、熱高壓分離(高分)工藝流程，設置循環氫脫硫和低分氣脫硫。裝置流程示意見圖1。
裝置開工過程
2019年9月27日引生產水進行管線沖洗，10月18日高壓蒸汽打靶合格，11月14日建立石腦油系統水聯運，11月17日建立分餾系統水聯運，11月30日加熱爐烘爐和反應系統熱態考核結束，12月12日催化劑裝填完成，12月22日氫氣全壓氣密完成，12月31日催化劑硫化鈍化完成，逐步切換新鮮蠟油進料。
01
催化劑裝填
蠟油加氫裂化裝置由加氫精制反應器R1001和裂化反應器R1002組成。
展開 柴油加氫精制裝置的擴能升級技術改造
改造方案采用了熱高分+冷低分組合的工藝路線，將原用空冷吹飛的部分熱量用于發生低壓蒸汽和低溫熱水，回收了部分能量，從而降低了能耗水平。
結 論
北方華錦集團煉化分公司1號柴油加氫裝置引入北瀝柴油組分，裝置擴能為230×104t/a，為生產國Ⅵ標準柴油，主要改造如下：
①增加一臺加氫反應器，優化反應流程后，柴油加氫裝置規模擴大至230×104t/a，產品升級，可以生產滿足國Ⅵ標準的柴油調和組分；
②采用熱高分+冷高分工藝流程，回收部分余熱，降低能耗；
③改造后裝置能耗低于改造前能耗及《煉油單位產品能源消耗限額》的相關要求。改造方案最大限度地節省投資、減少占地，在現有裝置范圍內完成了擴能升級技術改造。
展開 加氫裝置高壓換熱器開裂原因分析及預防和解決對策
建議措施
1
加強原料控制
（1）建立加氫裂化裝置原料油總Cl分析平臺，包括分析設備和方法。加強原料總Cl分析監測，健全高低壓分離器脫除水分析項目，加強對重整氫的HCl含量分析。
（2）根據原料中Cl、N含量的分析數據，對原料進行適當摻煉，確保Cl、N含量不超出裝置設防值。
（3）提升連續重整裝置重整氫脫Cl效果，可有效降低包括加氫裂化在內的所有使用重整氫裝置的Cl腐蝕和結鹽風險。
2
優化工藝控制措施
（1）對運行狀況進行監測，及時調整注水。發現壓降較大時，及進在E106A前進行注水，對析出的氯化銨鹽進行沖洗，緩解NH4Cl對管束的堵塞和腐蝕。
（2）對工藝注水設施進行優化。對E106A注水系統進行核算，確保能夠提供足夠的注水量，并保證注水量的25%為液態水；在注水點后果安裝混合器，確保注水的水能夠均勻混合。注水時應采用專用注水噴頭，避免對主管線造成沖刷腐蝕，使管線局部腐蝕減薄。
（3）對結鹽溫度進行計算與控制。根據原料中Cl和N的含量對結鹽溫度進行及時核算，并把結鹽溫度接入DCS，控制換熱器出口溫度高于結鹽溫度15℃以上，避免該換熱器發生結鹽。
3
合理選材
根據SH/T3096-2012《高硫原油加工裝置設備和管道設計選材導則》，建議將管束材質升級為825合金或者15CrMo，避免出現奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂現象。
4
加強檢驗檢測
加強裝置檢修期間的設備腐蝕檢測。在裝置檢修時，應采用內窺鏡檢測、滲透檢測、渦流檢測等方式對高壓換熱器反應流出物側的管板和管束內部進行重點檢測，確保腐蝕缺陷能及時被發現并得到有效控制。
展開 加氫裝置高壓換熱器開裂原因分析及預防和解決對策
建議措施
1
加強原料控制
（1）建立加氫裂化裝置原料油總Cl分析平臺，包括分析設備和方法。加強原料總Cl分析監測，健全高低壓分離器脫除水分析項目，加強對重整氫的HCl含量分析。
（2）根據原料中Cl、N含量的分析數據，對原料進行適當摻煉，確保Cl、N含量不超出裝置設防值。
（3）提升連續重整裝置重整氫脫Cl效果，可有效降低包括加氫裂化在內的所有使用重整氫裝置的Cl腐蝕和結鹽風險。
2
優化工藝控制措施
（1）對運行狀況進行監測，及時調整注水。發現壓降較大時，及進在E106A前進行注水，對析出的氯化銨鹽進行沖洗，緩解NH4Cl對管束的堵塞和腐蝕。
（2）對工藝注水設施進行優化。對E106A注水系統進行核算，確保能夠提供足夠的注水量，并保證注水量的25%為液態水；在注水點后果安裝混合器，確保注水的水能夠均勻混合。注水時應采用專用注水噴頭，避免對主管線造成沖刷腐蝕，使管線局部腐蝕減薄。
（3）對結鹽溫度進行計算與控制。根據原料中Cl和N的含量對結鹽溫度進行及時核算，并把結鹽溫度接入DCS，控制換熱器出口溫度高于結鹽溫度15℃以上，避免該換熱器發生結鹽。
3
合理選材
根據SH/T3096-2012《高硫原油加工裝置設備和管道設計選材導則》，建議將管束材質升級為825合金或者15CrMo，避免出現奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂現象。
4
加強檢驗檢測
加強裝置檢修期間的設備腐蝕檢測。
展開 
煉油廠采用的主流石油加工工藝——催化加氫工藝詳解
（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。
二、加氫裂化工藝流程
加氫裂化裝置，根據反應壓力的高低可分高壓加氫裂化和中壓加氫裂化。根據原料、目的產品及操作方式的不同，可分為一段加氫和兩段加氫裂化。
（一）一段加氫裂化
根據加氫裂化產物中的尾油是否循環回煉，采用三種操作方式。一段一次通過和一段串聯全循環操作，也可采用部分循環操作。
1、一段一次通過流程
一段一次通過流程的加氫裂化裝置主要是以直餾減壓餾分油為原料生產噴氣燃料、低凝柴為主，裂化尾油作高粘度指數、低凝點潤滑油料。
高壓一次通過加氫裂化工藝原則流程
2、一段串聯循環流程
一段串聯循環流程是將尾油全部返回裂解斷裂解成產品。根據目的產品不同，可分為中餾分油型（噴氣燃料-柴油）和輕油型（重石腦油）。
展開 全球首套千噸級二氧化碳加氫制汽油裝置開車成功
二氧化碳加氫制汽油中試技術的研發歷程
PART01
實際上這項技術并不是最近才在研究，由大連化物所碳資源小分子與氫能利用創新特區研究組孫劍、葛慶杰和位健等人組成的研究團隊于2017年開發了二氧化碳加氫制汽油技術，研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，并被《自然》（Nature）雜志選為研究亮點。
該技術歷經實驗室小試、百克級單管評價試驗、催化劑噸級放大制備、中試工藝包設計等過程，于2020年在山東鄒城工業園區建設完成了千噸級中試裝置。裝置累計完成各項投資四千余萬元，并陸續實現了投料試車、正式運行以及工業側線數據優化，于2021年10月正式通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的連續72小時現場考核。
該技術可實現二氧化碳和氫的轉化率達到95%，汽油在所有含碳產物中的選擇性優于85%，顯著降低了原料氫和二氧化碳的單耗，整體工藝能耗較低，生成的汽油產品環保清潔，經第三方檢測，辛烷值超過90，餾程和組成均符合國VI標準。目前已形成具有自主知識產權的二氧化碳加氫制汽油生產成套技術，為后續萬噸級工業裝置的運行提供了有力支撐。
該工作得到了中國科學院 “變革性潔凈能源關鍵技術與示范”A類先導專項、國家自然科學基金、興遼英才等項目資助。
而大連化物所解決二氧化碳和氫轉化成汽油的技術難題主要是靠一種特殊的催化劑。
大連物化所設計出Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑
用CO2作為原料生產汽油是一種潛在的替代化石燃料的清潔能源策略，但CO2的活化與選擇性轉化是個難題。
展開 從反應流程、反應器、換熱器和加熱爐，看懂加氫裝置大型化發展趨勢
從上表可以看出，加氫處理裝置大型化也需要多系列才能實施；隨著技術進步，單系列加氫處理裝置的規模也在不斷擴大；大型化加氫處理技術的專利商集中在UOP，CLG，Shell和Axens；投產的最大規模加氫處理裝置均在國外。
大型化的工藝流程設計模式
加氫裝置大型化時，設置第二段反應系統，可將硫、氮含量很低的未轉化油在特殊設計的催化劑環境下加工，實現最大目的產品收率、最小氫氣消耗、最佳產品質量等不同目的，使裝置總體技術經濟性最佳。
加氫裝置大型化時，根據加工原料的不同性質、特點、產品質量要求，可采用分區進料(或分步進料)方式，實現最佳效果。
加氫裝置大型化過程中，若反應器、反應加熱爐、高壓換熱器制造、運輸受限，可根據受限設備情況，采用雙系列或三系列方式設計工藝流程。
01
兩段工藝流程
2.0Mt/a以上的加氫裂化裝置，可采用兩段加氫裂化流程。
展開 中韓石化│乙烯裝置前脫丙烷前加氫流程運行狀況分析及優化措施
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業 中韓石化
作 者 | 戴傳武
關鍵詞 | 乙烯裝置 前脫丙烷前加氫
共 2256 字 | 建議閱讀時間 10 分鐘
導 讀
目前乙烯裝置分離流程主要包括順序分離、前脫丙烷前加氫和前脫乙烷前加氫流程。前脫丙烷前加氫流程具有能耗低、操作簡便和開車方便等優勢，在我國乙烯裝置中廣泛采用。某800kt/a乙烯裝置分離工藝采用中石化自主開發的前脫丙烷前加氫技術(LECT)，其中脫丙烷塔采用高低壓雙塔脫丙烷技術，雙壓力脫丙烷塔系統設計可以最大程度的減緩結垢降低能耗；碳二加氫催化劑由中國石化北京化工研究院開發，催化劑燕山分公司生產，其乙烯選擇性較高，抗波動能力強。
前脫丙烷前加氫工藝流程
脫丙烷塔采用雙塔。高壓脫丙烷塔設在裂解氣壓縮機四段和五段之間，位于裂解氣堿洗及干燥之后。經過干燥后的物料進入高壓脫丙烷塔，塔頂氣相進入壓縮機五段，后進入碳二加氫反應器，脫除乙炔和絕大部分丙炔和丙二烯(MAPD)后依次由預脫甲烷塔塔釜液、-1℃丙烯、脫甲烷塔釜液、-22℃丙烯冷卻冷凝，再進入高壓脫丙烷塔回流罐。回流罐分液后的大部分液相作為高壓脫丙烷塔的回流，其余液相和氣相分別進入冷分餾系統。高壓脫丙烷塔塔釜物料進入低壓脫丙烷塔，低壓脫丙烷塔塔頂物流返回高壓脫丙烷塔補充回流，塔釜物料進入脫丁烷塔。
展開 