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加氢装置——重点部位设备说明及危险因素及防范措施

  
评论: 更新日期:2014年05月28日

一、重点部位及设备
      (一)重点部位
      1.加热炉及反应器区
      加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备,其中大部分设备为高压设备,介质温度比较高,而且加热炉又有明火,因此,该区域潜在的危险性比较大,主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。
      2.高压分离器及高压空冷区
      高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器,若高压分离器的液位控制不好,就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸和H2S中毒,因此该区域是安全上重点防范的区域。
       3.加氢压缩机厂房
      加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机,该区域为临氢环境,氢气的压力较高,而且压缩机为动设备,出现故障的机率较大,因此,该区域潜在的危险性比较大,主要危险为火灾、爆炸中毒,是安全上重点防范的区域。
      4.分馏塔区
      分馏塔区的设备数量较多,介质多为易燃、易爆物料,高温热油泵是应重点防范的设备,高温热油一旦发生泄漏,就可能引起火灾事故,分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品,如发生事故,后果将十分严重,此外,脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高,有中毒危险,因此该区域也是安全上重点防范的区域。
      (二)主要设备
      1.加氢反应器
      加氢反应器多为固定床反应器,加氢反应属于气-液-固三相涓流床反应,加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种:冷壁反应器内有隔热衬里,反应器材质等级较低;热壁反应器没有隔热衬里,而是采用双层堆焊衬里,材质多为2×1/4Cr-1Mo。加氢反应器内的催化剂需分层装填,中间使用急冷氢,因此加氢反应器的结构复杂,反应器入口设有扩散器,内有进料分配盘、集垢篮筐、催化剂支承盘、冷氢管、冷氢箱、再分配盘、出口集油器等内构件。
    加氢反应器的操作条件为高温、高压、临氢,操作条件苛刻,是加氢装置最重要的设备之一。
      2.高压换热器
      反应器出料温度较高,具有很高热焓,应尽可能回收这部分热量,因此加氢装置都设有高压换热器,用于反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器,该种换热器可以实现纯逆流换热,提高换热效率,减小高压换热器的面积。管箱多用螺纹锁紧式端盖,其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。
      高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢,静密封点较多,易出现泄漏,是加氢装置的重要设备。
      3.高压空冷
      高压空冷的操作条件为高压、临氢,是加氢装置的重要设备,我国华北地区某炼油厂中压加氢裂化装置,高压空冷两次出现泄漏,使装置被迫停工处理,因此,高压空冷的设计、制造及使用也应引起重视。
      4.高压分离器
      高压分离器的工艺作用是进行气-油-水三相分离,高压分离器的操作条件为高压、临氢,操作温度不高,在水和硫化氢存在的条件下,物料的腐蚀性增强,在使用时应引起足够重视。另外,加氢装置高压分离器的液位非常重要,如控制不好将产生严重后果,液位过高,液体易带进循环氢压缩机,损坏压缩机,液位过低,易发生高压窜低压事故,大量循环氢迅速进入低压分离器,此时,如果低压分离器的安全阀打不开或泄放量不够,将发生严重事故。因此,从安全角度讲高压分离器是很重要的设备。
      5.反应加热炉
      加氢反应加热炉的操作条件为高温、高压、临氢,而且有明火,操作条件非常苛刻,是加氢装置的重要设备。加氢反应加热炉炉管材质一般为高Cr、Ni的合金钢,如TP347。
      加氢反应加热炉的炉型多为纯辐射室双面辐射加热炉,这样设计的目的是为了增加辐射管的热强度,减小炉管的长度和弯头数,以减少炉管用量,降低系统压降。为回收烟气余热,提高加热炉热效率,加氢反应加热炉一般设余热锅炉系统。
      6.新氢压缩机
      新氢压缩机的作用就是将原料氢气增压送入反应系统,这种压缩机一般进出口的压差较大,流量相对较小,多采用往复式压缩机。
        往复式压缩机的每级压缩比一般为2-3.5,根据氢气气源压力及反应系统压力,一般采用2~3级压缩。
      往复式压缩机的多数部件为往复运动部件,气流流动有脉冲性,因此往复式压缩机不能长周期运行,多设有备机。
      往复式压缩机一般用电动机驱动,通过刚性联轴器连接,电动机的功率较大、转速较低,多采用同步电机。
      7.循环氢压缩机
      循环氢压缩机的作用是为加氢反应提供循环氢。循环氢压缩机是加氢装置的“心脏”。如果循环氢压缩机停运,加氢装置只能紧急泄压停工。
      循环氢压缩机在系统中是循环做功,其出人口压差一般不大,流量相对较大,一般使用离心式压缩机。由于循环氢的分子量较小,单级叶轮的能量头较小,所以循环氢压缩机一般转速较高(8000-10000r/min),级数较多(6~8级)。
      循环氢压缩机除轴承和轴端密封外,几乎无相对摩擦部件,而且压缩机的密封多采用干气式密封和浮环密封,再加上完善的仪表监测、诊断系统,所以,循环氢压缩机一般能长周期运行,无需使用备机。
      循环氢压缩机多采用汽轮机驱动,这是因为蒸汽汽轮机的转速较高,而且其转速具有可调节性。
      8.自动反冲洗过滤器
      加氢原料中含有机械杂质,如不除去,就会沉积在反应器顶部,使反应器压差过大而被迫停工,缩短装置运行周期。因此,加氢原料需要进行过滤,现在多采用自动反冲洗过滤器。
      自动反冲洗过滤器内设约翰逊过滤网,过滤网可以过滤掉≥25/1m的固体杂质颗粒,当过滤器进出口压差大于设定值(0.1~0.18MPa)时,启动反冲洗机构,进行反冲洗,冲洗掉过滤器上的杂质。
      三、危险因素及其防范措施
      (一)开停工时的危险因素及其防范措施
      1.开工时的危险因素及其防范措施
      (1)加氢反应系统干燥、烘炉
    加氢装置反应系统干燥、烘炉的目的是除去反应系统内的水分,脱除加热炉耐火材料中的自然水和结晶水,烧结耐火材料,增加耐火材料的强度和使用寿命。加热炉煤炉时,装置需引进燃料气,在引燃料气前应认真做好瓦斯的气密及隔离工作,一般要求燃料气中氧含量要小于1.0%。防止瓦斯泄漏及窜至其他系统。加热炉点火要彻底用蒸汽吹扫炉膛,其中不能残余易燃气体。加热炉烘炉时应严格按烘炉曲线升温、降温,避免升温过快,耐火材料中的水分迅速蒸发而导致炉墙倒塌。
      (2)加氢反应器催化剂装填
      催化剂装填应严格按催化剂装填方案进行,催化剂装填的好坏对加氢装置的运行情况及运行周期有重要影响。催化剂装填前应认真检查反应器及其内构件,检查催化剂的粉尘情况,决定催化剂是否需要过筛。催化剂装填最好选择在干燥晴朗的天气进行,保证催化剂装填均匀,否则在开工时反应器内会出现偏流或“热点”,影响装置正常运行。催化剂装填时工作人员须要进入反应器工作,因此,要特别注意工作人员劳动保护及安全问题,需要穿劳动保护服装,带能供氧气或空气的呼吸面罩,进反应器工作人员不能带其他杂物,以防止异物落入反应器内(一般催化剂装填由专业公司专业人员进行)。
      (3)加氢反应系统置换
      加氢反应系统置换分为两个阶段,即空气环境置换为氮气环境、氮气环境置换为氢气环境。在空气环境置换为氮气环境时需要注意,置换完成后系统氧含量应<1%,否则系统引入氢气时易发生危险;在氮气环境置换为氢气环境时应注意,使系统内气体有一个适宜的平均分子量,以保证循环氢压缩机在较适宜的工况下运行,一般氢气纯度为85%较为适宜。
      (4)加氢反应系统气密
      加氢反应系统气密是加氢装置开工阶段一项非常重要的工作,气密工作的主要目的是查找漏点,消除装置隐患,保证装置安全运行。加氢反应系统的气密工作分为不同压力等级进行,低压气密阶段所用的介质为氮气,氮气气密合格后用氢气作低压气密。由于加氢反应器材质具有冷脆性,一般要求系统压力大于2.0MPa时,反应器器壁温度不小于100℃,所以,氢气2.0MPa气密通过以后,首先开启循环氢压缩机,反应加热炉点火,系统升温,当反应器器壁温度大于100℃后,系统升压,作高压阶段气密。
      (5)分馏系统冷油运
      分馏系统冷油运的目的是检查分馏系统机泵、仪表等设备情况,分馏系统冷油运应注意工艺流程改动正确,做到不跑油、不窜油。
      (6)分馏系统热油运
      分馏系统热油运的目的是检查分馏系统设备热态运行状况,为接收反应生成油作好准备。分馏系统升温到100~C左右时应注意系统切水,防止泵抽空。升温到250℃左右时应进行热紧。

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