柴油加氢装置的氯分布规律及NH4Cl结盐条件研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq343246680
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在加氢过程中,柴油加氢装置原料中的有机氯化物及有机氮化物被加氢,可分别生成氯化氢和氨气,这两种气体在加氢装置中继续反应可生成氯化铵气体,在换热器及管道中遇冷结晶,造成管道及换热器的堵塞,并可导致非正常停工,严重影响加氢装置的长周期运行,并给企业带来了巨大的经济损失。为避免上述情况的发生,本文以某柴油加氢装置为研究对象,研究其氯分布规律及NH4Cl结盐条件,以期为防止加氢装置中NH4Cl结盐技术的开发提供指导,为加氢装置的长周期安全稳定运行提供技术保障。分别采用KY-200微库仑滴定仪及RPP-200C盐含量测定仪对柴油加氢装置原料(含西蒸馏、焦化装置)中的有机氯和无机氯含量进行了精确测定,系统分析了进厂原油及柴油加氢装置原料的氯分布规律,分析结果表明,进厂原油中超稠油的总氯含量最高,为180.593mg/L,其有机氯化物含量高达133.543mg/L;柴油加氢来源装置中减黏、西蒸馏及南蒸馏装置加工原油中的氯化物含量较高,减黏原油的总氯含量约为170mg/L,西蒸馏原油的总氯含量约为70mg/L,南蒸馏原油的总氯含量约为65mg/L,成为柴油加氢过程中氯化物的主要来源;而对于加氢装置的原料油--柴油馏分,可知其中的无机氯化物主要源于减黏柴油,其无机氯含量约为200mg/L,而有机氯化物则主要源于西蒸馏的柴油馏分,其有机氯含量约为30mg/L。参照原油中盐含量的测定原理,对减粘装置的柴油馏分进行了水洗脱氯实验。根据实验结果增设了减黏柴油水洗脱氯装置,在操作温度为60℃、水油体积比为0.2的条件下,水洗处理后减粘柴油的无机氯含量显著降低,无机氯化物的脱除率高达98.4%,且其总氯含量降低95.9%。根据120万吨/年柴油加氢改质装置的流程特点,在系统中共设置了17个采样点,其中油样9个,水样5个,气体样3个。对各个采样点采取的样品氯含量进行测定,确定氯化物的分布规律。结果表明出装置各物流的总氯流量与进装置物流的总氯流量的相对误差仅为3.81%,且进、出装置物流中总氯流量均在1.2kg/h左右。但由于原料油中有机氯化物在加氢过程中的不断加氢转化,导致循环氢中的氯流量高达14.23kg/h,这是导致加氢装置中铵盐结晶堵塞换热器的主要原因。选取可能存在于柴油加氢装置原料中,沸点在200℃300℃的有机氯化物及有机氮化物,对它们的加氢反应进行热力学分析。选取的3种代表性有机氯化物,分别为全氯丙烯(C3Cl6)、1,2,4-三氯苯(C6H3Cl3)和5-氯-2-甲基苯胺(C7H8NCl);选取的2种代表性有机氮化物,分别为喹啉(C9H7N)和吲哚(C8H7N)。对这5种物质的加氢反应的热力学分析结果表明:在柴油加氢反应条件下,它们均可自发地生成HCl或NH3。参照柴油加氢装置中氯化铵结盐部位的温度及压力条件,对生成氯化铵的反应进行了热力学分析,得知在常压条件下可自发生成NH4Cl的反应温度为149℃,且随着压力增大,自发生成NH4Cl的温度逐渐升高,在反应装置11MPa的压力条件下,自发生成NH4Cl的温度约为234℃,高于换热器管程物料的进出口温度,因此在换热器中可生成大量的铵盐结晶。讨论了循环氢中氯化氢含量对NH4Cl生成反应的影响,得知若循环氢中氯化氢的分压比由102.82×10-6降至4×10-6时,反应自发生成NH4Cl的温度将降至101℃,低于换热器管程物料的进出口温度,因此在换热器中将不能自发生成NH4Cl。估算得到的加氢改质后油品中的NH4Cl浓度为125.78mg/L,其生成速率为21.34kg/h。最后给出了预防柴油加氢装置NH4Cl结盐的建议。
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