一种催柴加氢裂化装置低分气与重整氢气混合缓冲防堵系统的制作方法

本发明涉及石油化工加氢裂化装置设备与工艺防结盐，具体涉及一种催柴加氢裂化装置低分气与重整氢气混合缓冲防堵系统。

背景技术：

1、在石油化工行业的催化柴油加氢裂化生产工艺中，原料催化柴油内含有一定量的有机含氮化合物与有机含氯化合物。物料进入加氢反应器后，在高温、高压以及加氢催化剂作用下发生加氢精制反应，原料中的有机氮化物发生加氢脱氮反应生成氨气（nh3），有机氯化物发生加氢脱氯反应生成氯化氢（hcl）。加氢反应流出物依次经过高压分离器、低压分离器进行逐级气液分离，其中低压分离器通过降压闪蒸方式分离得到的混合气体即为低分气。该气体内部不仅含有大量氢气、低碳烷烃等可燃组分，还携带反应生成的氨气、硫化氢以及微量氯化氢酸性组分，气体组分复杂且介质腐蚀性较强。

2、工业生产过程中，为平衡加氢装置系统氢气压力、补充反应耗氢量，通常将外部重整装置产出的重整氢气作为补充氢并入加氢裂化氢气管网系统。由于重整装置生产过程需要严格控制水氯平衡，致使重整氢气中普遍携带一定浓度氯化氢气体。当低分气与重整氢气在输送管路及前置缓冲设备内完成混合后，混合气体中同时存在氨气与氯化氢两种气相介质，二者在适宜温度环境下极易发生化合反应，生成固态氯化铵结晶颗粒。氯化铵晶体具备明显的温度析出特性，在温度降至结晶区间（约150～210℃）时大量析出聚集，极易在氢气输送缓冲罐内壁、填料内部、进出气管道内壁发生附着、沉积、结块现象。

3、现有行业内所使用的氢气混合缓冲罐仅具备气体稳压、气流缓冲、简单气液分离基础功能，未设置针对性氯化铵盐聚集捕集结构，也无配套在线清洗除盐工艺设施。随着装置长周期连续运行，缓冲罐内部铵盐不断堆积，直接造成缓冲罐流通截面积减小、系统运行压差持续升高，严重时会引发管路堵塞、气流输送不畅等问题。与此同时，未被有效截留的细小氯化铵盐颗粒会随氢气气流继续向下游输送，依次进入加氢循环氢压缩机、干气密封系统、换热设备等关键机组与设备内部。硬质盐粒极易划伤干气密封动静环密封端面，堵塞密封流体动压槽，破坏密封气膜稳定结构，造成干气密封泄漏量异常增大，频繁触发机组联锁停机故障，不仅大幅缩短干气密封使用寿命，增加设备检修维护成本，还严重制约加氢裂化装置安全平稳长周期运行。

4、目前行业内针对该类结盐问题，公开的现有技术主要分为两类：

5、第一类为常规加氢装置氢气混合缓冲罐，该类设备整体采用单罐立式结构，内部仅设置简易丝网除沫构件，仅能够实现气相介质压力平稳、微量液态凝液初步分离的基础作用，无分层分级聚结填料结构，未设置精准恒温伴热控温体系，无法对气相中氨气与氯化氢进行定向促晶富集，仅依靠自然降温实现少量盐类自发析出，聚盐捕集效率极低。且该类设备无独立在线冲洗管路与双罐互为备用切换流程，仅能依靠装置整体停工后开展人工清罐、机械除垢作业，无法在连续生产工况下完成积盐清理，细小盐粉依旧会随气流进入下游核心设备，无法解决密封磨损、管路堵塞等实质性生产难题。

6、第二类现有技术为炼化装置气相介质防铵盐结晶净化装置，其主流技术手段为管线连续注水溶解盐晶、整体提高介质输送温度抑制结晶析出、增设简易过滤器拦截大颗粒盐块。然而，注水溶盐方式极易造成氢气介质大量带液，进而引发机组液击、干气密封气膜破坏等次生故障；整体提温控结晶方式需要长期维持高温输送工况，系统综合能耗大幅增加，且仅能延缓结晶速率，不能实现盐类集中定点聚集；常规过滤器仅可拦截大粒径盐块，对微米级氯化铵微晶拦截效果差，极易出现滤网快速堵塞、频繁拆洗更换的问题，运行连续性差，运维工作量大。

7、综上所述，现阶段现有公开技术中，尚未出现专门适配催化柴油加氢裂化装置低分气与重整氢气混合工况，集双罐并联备用运行、罐内分层复合填料定向聚盐、精准区间恒温诱导氯化铵结晶析出、高温热水在线冲洗于一体的成套集成系统。现有相近技术普遍存在功能单一、结盐防控手段被动、无法不停机清盐、微晶盐粒拦截不彻底、易衍生其他设备故障等诸多缺陷，难以满足当前大型加氢裂化装置长周期、低故障、低成本连续稳定生产的实际使用需求。因此，研发一种可实现低分气与重整氢气混合气体内部氯化铵盐定向聚集、恒温促晶、在线不停机切换运行、高效冲洗除盐的一体化缓冲系统，成为现阶段催柴加氢裂化装置稳定生产运行的迫切需求。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明目的在于提供一种催柴加氢裂化装置低分气与重整氢气混合缓冲防堵系统，通过在缓冲罐内部设置分层复合聚盐填料结构，搭配罐外恒温伴热温控机构，精准控制罐内温度处于氯化铵最佳结晶区间，促使混合气体内氨气与氯化氢在缓冲罐内部定向化合析出氯化铵盐，实现盐晶集中聚集沉降；同时采用双罐并联一用一备的结构形式，配合完整切换阀门组，实现在生产不停工状态下完成在用罐与备用罐的快速切换，并配套高温热水冲洗管路与氮气吹扫管路，对离线积盐罐体进行快速溶解清盐，无需人工进罐清扫，实现长周期连续稳定运行。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种催柴加氢裂化装置低分气与重整氢气混合缓冲防堵系统，包括：

4、气源输送单元，用于输送并混合低分气和重整氢气，其包括低分气输送管道及重整氢气输送管道，所述低分气输送管道的输出端和所述重整氢气输送管道的输出端均与混合气管道的输入端相连通；

5、缓冲单元，包括并联设置的第一缓冲罐和第二缓冲罐，所述混合气管道的输出端分别与所述第一缓冲罐中下部的第一进气口和所述第二缓冲罐中下部的第二进气口相连通；

6、外送单元，包括缓冲总罐，所述第一缓冲罐顶部的第一出气口通过第一出气管与所述缓冲总罐相连通，所述第二缓冲罐顶部的第二出气口通过第二出气管与所述缓冲总罐相连通，所述缓冲总罐顶部的总出气口用于连接氢气提纯装置；

7、冲洗单元，包括热媒水输送管道，所述热媒水输送管道的输出端分别通过第一进水管和第二进水管与所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐相连通，且所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐的底端均开设有排盐口；伴热单元，包括分别盘设于所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐外侧壁上的伴热件，用于加热所述罐体内部；以及

8、吹扫单元，所述吹扫单元包括设置于所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐的上封头上的吹扫气接口，用于向罐体内通入吹扫气体。

9、进一步的，所述混合气管道输出端通过第一进气管、第二进气管分别连接所述第一缓冲罐、所述第二缓冲罐中下部设置的进气口；所述第一进气管上设有第一阀门，所述第二进气管上设有第二阀门；所述第一出气管上设有第三阀门，所述第二出气管上设有第四阀门；所述第一进水管上设有第五阀门，所述第二进水管上设有第六阀门。通过在各管路上设置独立控制阀门，可实现第一缓冲罐与第二缓冲罐之间的无扰动在线切换。正常工作状态下，第一阀门与第三阀门开启使第一缓冲罐处于在用状态，第二阀门与第四阀门关闭使第二缓冲罐处于备用状态；反之亦然。切换操作仅需同步启闭对应阀门即可完成，全程氢气输送不间断，避免因缓冲罐切换导致的生产波动。

10、进一步的，所述第一缓冲罐和第二缓冲罐的上封头上均设置有放火炬接口。放火炬接口管路用于缓冲罐切出离线后进行泄压和气体置换，将罐内残留的可燃气体安全排放至火炬管网燃烧处理，确保后续清洗作业的安全进行。

11、进一步的，所述第一缓冲罐和所述第二缓冲罐的结构相同，均包括：

12、罐体，其内部形成容纳空间，所述罐体的侧壁下部开设有进气口，侧壁上部开设有冲洗水入口；

13、上封头，连接于所述罐体的顶端，所述上封头上开设有出气口；

14、沉盐积液仓，设置于所述罐体内部底端，为无填料的净空腔室，所述排盐口开设于所述沉盐积液仓的底面中心处；

15、底部填料层，设置于所述沉盐积液仓上方，内部装填有氧化铝瓷球填料，其上界面和下界面分别设有第一支撑格栅和第一压紧格栅，所述第一支撑格栅和第一压紧格栅均与所述罐体内壁固定连接，所述第一压紧格栅上设有滤网；

16、中部结晶层，设置于所述底部填料层上方，内部装填有不锈钢鲍尔环填料，其上界面和下界面分别设有第二支撑格栅和第二压紧格栅，所述第二支撑格栅和第二压紧格栅均与所述罐体内壁固定连接；

17、顶部填料层，设置于所述第二压紧格栅上方，内部装填有氧化铝瓷球填料，其上界面设有第三压紧格栅，所述第三压紧格栅与所述罐体内壁固定连接，所述第三压紧格栅上设有滤网；

18、所述伴热件为蒸汽伴热管，所述蒸汽伴热管盘设于所述罐体的外侧壁。

19、进气口，开设于所述罐体侧壁，其进气位置位于所述沉盐积液仓对应的侧壁区域；

20、冲洗水入口，开设于所述罐体侧壁，其进水位置位于所述罐体的上部区域；

21、吹扫气接口设置于所述上封头上。

22、本发明罐体内部自下而上依次设置沉盐积液仓、底部填料层、中部结晶层和顶部填料层，形成四级功能分区结构。沉盐积液仓提供无填料净空区域，利用重力沉降原理使大颗粒盐晶自然沉积于罐底；底部填料层采用大粒径瓷球，起到承重支撑、均匀分布气流和拦截大块杂质的作用；中部结晶层采用不锈钢鲍尔环作为核心聚盐区域，鲍尔环比表面积大、气流扰动性强，为氨气与氯化氢的化合反应提供充足的附着载体，促使盐晶在填料表面附着长大；顶部填料层采用小粒径瓷球，对气流中残留的微细盐粉进行最终精细拦截。四级结构协同配合，实现从大颗粒到微米级盐粉的全粒径梯度拦截。

23、进一步的，所述第一支撑格栅、第一压紧格栅、第二支撑格栅、第二压紧格栅和第三压紧格栅均通过焊接、螺栓连接或卡接方式中的任一种与所述罐体内壁固定连接。可根据缓冲罐的设计压力、介质腐蚀性以及检修维护便利性，灵活选择格栅的固定方式。焊接方式连接强度高，适用于高压工况；螺栓连接拆装方便，便于填料更换；卡接方式快捷灵活，适用于需要频繁检修的场景。安装时同时配套常规的固定限位结构。

24、进一步的，所述底部填料层内所装填氧化铝瓷球填料的粒径大于所述顶部填料层内所装填氧化铝瓷球填料的粒径。更进一步的，底部填料层采用大粒径瓷球（如φ50mm），既能为上部填料提供足够的支撑强度，又能形成较大的气流通道，降低气体流通阻力；顶部填料层采用小粒径瓷球（如φ25mm），小粒径填料之间的间隙更小，对微细盐粉具有更好的截留效果。上下层粒径差异化的设计实现了气流阻力与拦截精度的平衡。

25、进一步的，所述第一缓冲罐的排盐口连接有第一排污管，所述第二缓冲罐的排盐口连接有第二排污管。更进一步的，本发明所述第一排污管上设有第七阀门，所述第二排污管上设有第八阀门。各缓冲罐独立设置排污管路和阀门，便于在离线清洗时分别排放各罐体内的含盐污水，互不干扰，操作灵活可靠。

26、进一步的，本发明还包括温控单元，所述温控单元包括：

27、温度检测元件，设置于所述罐体内部，用于检测所述罐体内的温度；

28、温度调节阀，设置于所述蒸汽伴热管的蒸汽输送管道上；以及

29、dcs远程温控模块，分别与所述温度检测元件和所述温度调节阀电连接，用于根据所述温度检测元件检测到的温度控制所述温度调节阀的开度，以将所述罐体内的温度维持在预设范围内。通过dcs远程温控模块实现罐内温度的闭环自动控制。温度检测元件实时采集罐内介质温度，dcs模块将实测温度与预设温度区间进行比较，自动调节蒸汽伴热管路上温度调节阀的开度，从而实现蒸汽通入量的精确控制。该温控方案能够将罐内温度精准稳定地维持在氯化铵的最佳结晶温度区间内，既保证氨气与氯化氢能够充分化合生成氯化铵结晶，又避免温度过高导致已生成的氯化铵盐受热分解，实现盐晶在缓冲罐内部的定向、可控析出。

30、进一步的，所述dcs远程温控模块内预设罐体内温度为160℃～190℃；所述热媒水输送管道内输送的热媒水温度为85℃～95℃。160℃～190℃温度区间是氯化铵在加氢裂化装置操作压力条件下的最佳结晶析出区间。在此温度范围内，气相中的氨气与氯化氢能够快速化合生成氯化铵固态结晶颗粒，且生成的盐晶不会受热分解，从而实现铵盐在缓冲罐内的集中高效捕集。若温度过高，氯化铵盐将分解为氨气和氯化氢重新进入气相，失去聚盐效果；若温度过低，虽然结晶驱动力增大，但气体中水蒸气可能冷凝，增加设备腐蚀风险，同时盐粒可能在管路中提前析出而非在罐内聚集。热媒水选择85℃～95℃是基于氯化铵在高温水中的高溶解度特性。在此温度下，附着于填料表面和罐壁上的氯化铵盐垢能够快速溶解，配合正反向交替冲洗的流场扰动作用，可实现填料缝隙内盐晶的彻底清除，无需人工进罐清理。

31、本发明的有益效果在于：

32、（1）本发明通过双罐并联一用一备的结构形式，配合各罐体独立设置的进气切断阀与出气切断阀，可在生产不停工状态下实现在用罐与备用罐的快速无扰动切换，保障氢气输送连续不间断，彻底规避停工清盐造成的巨大经济损失；

33、（2）本发明通过蒸汽伴热管与温控单元的协同配合，将缓冲罐内气相介质温度精准稳定控制在160℃～190℃区间，该温度区间既能够促使气相内氨气与氯化氢快速化合生成固态氯化铵结晶，又可避免温度过高造成氯化铵盐受热再次分解，实现盐晶在缓冲罐内部定向析出、定点聚集，从根源上改变铵盐无序随机结盐的现状；

34、（3）本发明采用沉盐积液仓、底部填料层、中部结晶层和顶部填料层四层复合结构，通过三级差异化规格填料（φ50mm氧化铝瓷球、φ38mm不锈钢鲍尔环、φ25mm氧化铝瓷球）分层装填，实现大颗粒盐块与微米级盐粉的全粒径覆盖捕集，大幅提升铵盐净化效率，避免硬质盐粒进入压缩机与干气密封系统，延长核心设备使用寿命；

35、（4）本发明摒弃传统升温抑盐、管线注水溶盐的落后方式，依托填料物理附着结晶方式完成除盐作业，彻底杜绝介质带液带来的机组损坏、干气密封失效等次生故障，降低装置整体运行能耗；

36、（5）本发明通过高温热水正、反交替冲洗配合氮气吹扫烘干的后置处理流程，利用氯化铵极易溶于高温热水的理化特性，快速溶解清除填料内部及罐壁附着盐垢，清洗完成后氮气吹扫无残留水汽带入工艺系统，运维便捷、工况适应性强。