發表時間： 2023-07-24 11:00:16
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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一、重點部位及設備
1、重點部位
1.加熱爐及反應器區
加氫裝置的加熱爐及反應器區布置有加氫反應加熱爐、分餾部分加熱爐、加氫反應加熱器、高壓換熱器等設備，其中大部分設備為高壓設備，介質溫度比較高，而且加熱爐又有明火，因此，該區域潛在的危險性比較大，主要危險為火災、爆炸是安全上重點防范的區域。
2.高壓分離器及高壓空冷區
高壓分離器及高壓空冷區內有高壓分離器及高壓空冷器，若高壓分離器的液位控制不好，就會出現嚴重問題。主要危險為火災、爆炸和H2S中毒，因此該區域是安全上重點防范的區域。
3.加氫壓縮機廠房
加氫壓縮機廠房內布置有循環氫壓縮機、氫氣增壓機，該區域為臨氫環境，氫氣的壓力較高，而且壓縮機為動設備，出現故障的機率較大，因此，該區域潛在的危險性比較大，主要危險為火災、爆炸中毒，是安全上重點防范的區域。
4.分餾塔區
分餾塔區的設備數量較多，介質多為易燃、易爆物料，高溫熱油泵是應重點防范的設備，高溫熱油一旦發生泄漏，就可能引起火災事故，分餾塔區內有大量的燃料氣、液態烴及油品，如發生事故，后果將十分嚴重，此外，脫丁烷塔及其干氣、液化氣中H2S濃度高，有中毒危險，因此該區域也是安全上重點防范的區域。
2、主要設備
1.加氫反應器
加氫反應器多為固定床反應器，加氫反應屬于氣-液-固三相涓流床反應，加氫反應器分冷壁反應器和熱壁反應器兩種：冷壁反應器內有隔熱襯里，反應器材質等級較低；熱壁反應器沒有隔熱襯里，而是采用雙層堆焊襯里，材質多為2×1/4Cr-1Mo。加氫反應器內的催化劑需分層裝填，中間使用急冷氫，因此加氫反應器的結構復雜，反應器入口設有擴散器，內有進料分配盤、集垢籃筐、催化劑支承盤、冷氫管、冷氫箱、再分配盤、出口集油器等內構件。
加氫反應器的操作條件為高溫、高壓、臨氫，操作條件苛刻，是加氫裝置最重要的設備之一。
2.高壓換熱器
反應器出料溫度較高，具有很高熱焓，應盡可能回收這部分熱量，因此加氫裝置都設有高壓換熱器，用于反應器出料與原料油及循環氫換熱。現在的高壓換熱器多為U型管式雙殼程換熱器，該種換熱器可以實現純逆流換熱，提高換熱效率，減小高壓換熱器的面積。管箱多用螺紋鎖緊式端蓋，其優點是結構緊湊、密封性好、便于拆裝。高壓換熱器的操作條件為高溫、高壓、臨氫，靜密封點較多，易出現泄漏，是加氫裝置的重要設備。
3.高壓空冷
高壓空冷的操作條件為高壓、臨氫，是加氫裝置的重要設備，我國華北地區某煉油廠中壓加氫裂化裝置，高壓空冷兩次出現泄漏，使裝置被迫停工處理，因此，高壓空冷的設計、制造及使用也應引起重視。
4.高壓分離器
高壓分離器的工藝作用是進行氣-油-水三相分離，高壓分離器的操作條件為高壓、臨氫，操作溫度不高，在水和硫化氫存在的條件下，物料的腐蝕性增強，在使用時應引起足夠重視。另外，加氫裝置高壓分離器的液位非常重要，如控制不好將產生嚴重后果，液位過高，液體易帶進循環氫壓縮機，損壞壓縮機，液位過低，易發生高壓竄低壓事故，大量循環氫迅速進入低壓分離器，此時，如果低壓分離器的安全閥打不開或泄放量不夠，將發生嚴重事故。因此，從安全角度講高壓分離器是很重要的設備。
5.反應加熱爐
加氫反應加熱爐的操作條件為高溫、高壓、臨氫，而且有明火，操作條件非常苛刻，是加氫裝置的重要設備。加氫反應加熱爐爐管材質一般為高Cr、Ni的合金鋼，如TP347。加氫反應加熱爐的爐型多為純輻射室雙面輻射加熱爐，這樣設計的目的是為了增加輻射管的熱強度，減小爐管的長度和彎頭數，以減少爐管用量，降低系統壓降。為回收煙氣余熱，提高加熱爐熱效率，加氫反應加熱爐一般設余熱鍋爐系統。
6.新氫壓縮機
新氫壓縮機的作用就是將原料氫氣增壓送入反應系統，這種壓縮機一般進出口的壓差較大，流量相對較小，多采用往復式壓縮機。
往復式壓縮機的每級壓縮比一般為2-3.5，根據氫氣氣源壓力及反應系統壓力，一般采用2～3級壓縮。
往復式壓縮機的多數部件為往復運動部件，氣流流動有脈沖性，因此往復式壓縮機不能長周期運行，多設有備機。
往復式壓縮機一般用電動機驅動，通過剛性聯軸器連接，電動機的功率較大、轉速較低，多采用同步電機。
7.循環氫壓縮機
循環氫壓縮機的作用是為加氫反應提供循環氫。循環氫壓縮機是加氫裝置的“心臟”。如果循環氫壓縮機停運，加氫裝置只能緊急泄壓停工。
循環氫壓縮機在系統中是循環做功，其出人口壓差一般不大，流量相對較大，一般使用離心式壓縮機。由于循環氫的分子量較小，單級葉輪的能量頭較小，所以循環氫壓縮機一般轉速較高(8000-10000r／min)，級數較多(6～8級)。
循環氫壓縮機除軸承和軸端密封外，幾乎無相對摩擦部件，而且壓縮機的密封多采用干氣式密封和浮環密封，再加上完善的儀表監測、診斷系統，所以，循環氫壓縮機一般能長周期運行，無需使用備機。
循環氫壓縮機多采用汽輪機驅動，這是因為蒸汽汽輪機的轉速較高，而且其轉速具有可調節性。
8.自動反沖洗過濾器
加氫原料中含有機械雜質，如不除去，就會沉積在反應器頂部，使反應器壓差過大而被迫停工，縮短裝置運行周期。因此，加氫原料需要進行過濾，現在多采用自動反沖洗過濾器。
自動反沖洗過濾器內設約翰遜過濾網，過濾網可以過濾掉≥25／1m的固體雜質顆粒，當過濾器進出口壓差大于設定值(0.1～0.18MPa)時，啟動反沖洗機構，進行反沖洗，沖洗掉過濾器上的雜質。
二、危險因素及其防范措施
1、開停工時的危險因素及其防范措施
1.加氫反應系統干燥、烘爐
加氫裝置反應系統干燥、烘爐的目的是除去反應系統內的水分，脫除加熱爐耐火材料中的自然水和結晶水，燒結耐火材料，增加耐火材料的強度和使用壽命。加熱爐煤爐時，裝置需引進燃料氣，在引燃料氣前應認真做好瓦斯的氣密及隔離工作，一般要求燃料氣中氧含量要小于1.0％。防止瓦斯泄漏及竄至其他系統。加熱爐點火要徹底用蒸汽吹掃爐膛，其中不能殘余易燃氣體。加熱爐烘爐時應嚴格按烘爐曲線升溫、降溫，避免升溫過快，耐火材料中的水分迅速蒸發而導致爐墻倒塌。
2.加氫反應器催化劑裝填
催化劑裝填應嚴格按催化劑裝填方案進行，催化劑裝填的好壞對加氫裝置的運行情況及運行周期有重要影響。催化劑裝填前應認真檢查反應器及其內構件，檢查催化劑的粉塵情況，決定催化劑是否需要過篩。催化劑裝填最好選擇在干燥晴朗的天氣進行，保證催化劑裝填均勻，否則在開工時反應器內會出現偏流或“熱點”，影響裝置正常運行。催化劑裝填時工作人員須要進入反應器工作，因此，要特別注意工作人員勞動保護及安全問題，需要穿勞動保護服裝，帶能供氧氣或空氣的呼吸面罩，進反應器工作人員不能帶其他雜物，以防止異物落入反應器內(一般催化劑裝填由專業公司專業人員進行)。
3.加氫反應系統置換
加氫反應系統置換分為兩個階段，即空氣環境置換為氮氣環境、氮氣環境置換為氫氣環境。在空氣環境置換為氮氣環境時需要注意，置換完成后系統氧含量應<1％，否則系統引入氫氣時易發生危險；在氮氣環境置換為氫氣環境時應注意，使系統內氣體有一個適宜的平均分子量，以保證循環氫壓縮機在較適宜的工況下運行，一般氫氣純度為85％較為適宜。
4.加氫反應系統氣密
加氫反應系統氣密是加氫裝置開工階段一項非常重要的工作，氣密工作的主要目的是查找漏點，消除裝置隱患，保證裝置安全運行。加氫反應系統的氣密工作分為不同壓力等級進行，低壓氣密階段所用的介質為氮氣，氮氣氣密合格后用氫氣作低壓氣密。由于加氫反應器材質具有冷脆性，一般要求系統壓力大于2．0MPa時，反應器器壁溫度不小于100℃，所以，氫氣2．0MPa氣密通過以后，首先開啟循環氫壓縮機，反應加熱爐點火，系統升溫，當反應器器壁溫度大于100℃后，系統升壓，作高壓階段氣密。
5.分餾系統冷油運
分餾系統冷油運的目的是檢查分餾系統機泵、儀表等設備情況，分餾系統冷油運應注意工藝流程改動正確，做到不跑油、不竄油。
6.分餾系統熱油運
分餾系統熱油運的目的是檢查分餾系統設備熱態運行狀況，為接收反應生成油作好準備。分餾系統升溫到100~C左右時應注意系統切水，防止泵抽空。升溫到250℃左右時應進行熱緊。
7.加氫反應系統升溫、升壓
加氫反應系統升溫、升壓時應按要求的升溫、升壓速度進行，一般要求系統升溫速度為20℃幾左右，系統升壓速度不大于1．5MPa／h。如升溫、升壓速度過快易造成系統泄漏。
8.加氫催化劑的硫化、鈍化
加氫反應催化劑在開工前為氧化態，氧化態催化劑沒有加氫活性，因此，催化劑需要進行硫化。催化劑硫化的方法有濕法硫化、干法硫化兩種方法，常用的硫化劑有二硫化碳、DMDS，催化劑進行硫化時系統的H2S濃度很高，有時高達1％以上，因此，要特別注意硫化氫中毒問題。
新硫化的加氫裂化催化劑具有很高的加氫裂化活性，為抑制這種活性，需要對加氫裂化催化劑進行鈍化。鈍化劑為無水液氨。加氫裂化催化劑進行鈍化時應注意維持系統中硫化氫濃度不小于0．05％。
9.加氫反應系統逐步切換成原料油
加氫催化劑的硫化、鈍化過程完成后，加氫反應系統的低氮油需要逐步切換成原料油，切換步驟應按開工方案要求的步驟進行。切換過程中應密切注意加氫反應器床層溫升的變化情況。
10.裝置操作調整
加氫反應系統原料切換步驟完成之后，應進一步調整裝置的工藝操作，使產品質量合格，從而完成開工過程。
2、停工時的危險因素及其防范措施
1.反應系統降溫、降量
加氫裝置停工首先反應系統降溫、降量。在此過程中應遵循先降溫后降量的原則。反應系統進料量降低，空速減小，加氫反應器溫升增加，易出現反應“飛溫”現象。所謂“飛溫”就是反應器溫度迅速上升，以致不可控制的現象。
2.用低凝點原料置換整個系統
加氫裝置的原料油一般較重，凝點較高，在停工時易凝結在催化劑、管線及設備當中。為避免上述情況出現，在停工前應用低疑點油置換系統，所用的低凝點油一般為常二線油。
3.停反應原料泵
切斷反應進料時，應注意反應器溫度應適宜，使裂化反應器無明顯溫升。
4.反應系統循環帶油及熱氫氣提
切斷反應進料后，反應加熱爐升溫，用熱循環氫帶出催化劑中的存油，熱氫氣提的溫度應根據催化劑的要求確定，一般為枷℃左右，熱氫氣提的溫度不能過高，以避免催化劑被熱氫還原。
5.反應系統降溫、降壓
加氫反應系統按要求的速度降溫、降壓。
6.反應系統N：置換
反應系統用N，置換成N：環境，使系統的氫烴濃度<1％。
7.卸催化劑
使用過的含碳催化劑在空氣中易發生自燃，反應器是在N2氣環境下進行卸催化劑作業，必須由專業的卸劑公司人員進反應器進行卸劑，因此，在卸催化劑裝桶應使用N：或干冰保護催化劑，避免催化劑自燃。
8.加氫設備的清洗及防腐
加氫裝置高壓部分的設備及部件，在停工后應用堿液進行清洗，以避免在接觸空氣后發生腐蝕，損壞設備。另外，高硫系統的設備主要是后處理部分在打開前應用水進行沖洗，以避免硫化鐵在空氣中自燃。
9.裝置退油及吹掃
加氫裝置停工，應將裝置內的存油退出并吹掃干凈，保證不留死角。
10.輔助系統的處理
加氫裝置停工后將裝置的火炬系統、地下污水系統等輔助系統處理干凈，并加盲板使裝置與系統防腐以使裝置達到檢修條件。
3、正常生產時的危險因素及其防范措施
1.遵守“先降溫后降量”的原則
加氫裝置正常操作調整時必須遵守“先降溫后降量”、“先提量后提溫”的原則，防止“飛溫”事故的發生。
2.反應溫度的控制
加氫裝置的反應溫度是最重要的控制參數，必須嚴格按工藝技術指標控制加氫反應溫度及各床層溫升。
3.高壓分離器液位控制
高壓分離器液位是加氫裝置非常重要的工藝控制參數，如液位過高易循環氫帶液，損壞循環氫壓縮機；如液位過低易出現高壓竄低壓事故，造成低壓部分設備毀壞，油品和可燃氣體泄漏，以至更為嚴重的后果。因此應嚴格控制高壓分離器液位，經常校驗液位儀表的準確性。
4.反應系統壓力控制
加氫裝置反應系統壓力是重要的工藝控制參數，反應壓力影響氫分壓，對加氫反應有直接的影響，影響加氫裝置反應系統壓力的因素很多，應選擇經濟、合理、方便的控制方案對反應系統的壓力進行控制。
5.循環氫純度的控制
循環氫純度影響氫分壓，對加氫反應有直接的影響，是加氫裝置重要的工藝控制參數，影響循環氫純度的因素很多，催化劑的性質、原料油的性質、反應溫度、壓力、新氫純度、尾氫排放量等因素都影響循環氫純度，其中可操作條件為尾氫排放量。加大尾氫排放，循環氫純度增加；減小尾氫排放循環氫純度降低。
循環氫純度高，氫分壓就會較高，有利于加氫反應進行，但是，高循環氫純度是以大量排放尾氫、增加物耗為代價的；循環氫純度低，氫分壓就會較低，不利于加氫反應進行，而且，循環氫純度低時，循環氫平均分子量大，在循環氫壓縮機轉速不變的情況下，系統壓差就會增加，循環氫壓縮機的動力消耗也會增加。因此，循環氫純度要控制適當。
6.加熱爐的控制
加熱爐是加氫裝置的重要設備，加熱爐的使用應引起重視。加熱爐各路流量應保持均勻，并且不低于規定的值，防止爐管結焦；保持加熱爐各火嘴燃燒均勻，盡量使爐堂內各點溫度均勻；控制加熱爐各點溫度不超溫；保持加熱爐燃燒狀態良好。
7.閉燈檢查
加氫裝置系統壓力高，而且介質為氫氣，容易發生泄漏，高壓氫氣發生泄漏時容易著火，氫氣火焰一般為淡藍色，白天不易發現，在夜間閉上燈后，很容易發現這種氫氣漏點。因此，定期進行這種夜間閉燈檢查，對發現漏點，將事故消滅在萌芽狀態，保證裝置安全穩定運行具有重要意義。
8.裝置防凍凝問題
加氫裝置的原料一般較重，凝點較高，通常在20-30℃，容易發生凍凝。如發生凍凝事故，不但影響裝置穩定生產，還容易引發安全生產事故，因此，加氫裝置的防凍凝問題應引起足夠重視。
9.循環氫壓縮防喘振問題
加氫裝置的循環氫壓縮機多為離心式壓縮機，離心式壓縮機存在喘振問題，因此，在操作中應保持壓縮機在正常工況下運行，避免壓縮機出現喘振。
10.原料質量的控制
加氫裝置的原料性質，對加氫裝置的操作有重要影響，必須嚴格控制。一般控制原料的干點在規定的范圍內，Fe不大于1×10-6，如鐵含量高，反應器壓差增加過快，裝置不能長周期運行。N 不大于1×10-6，N低于規定的值，原料沒有明水。
11.防硫化氫中毒
加氫裝置的原料中含有硫，這些硫在加氫后變為硫化氫，并在脫丁烷塔塔頂及脫硫部分富集，形成高濃度的硫化氫。硫化氫的毒性很強，允許最高濃度為10mg/m3。因此，加氫車間必須注重防硫化氫中毒問題，在高硫區域內進行切液、采樣等操作時尤其注意，要求帶防毒面具并有人監護。
12.時刻保持冷氫線暢通
加氫裝置的急冷氫是控制加氫反應器床層溫度的重要手段，它對抑制反應溫升具有重要作用。高凝點油有時倒竄人冷氫線內凝結，堵塞冷氫線，如有這種情況發生將十分危險，因此，操作過程中要時刻保持冷氫線暢通。
13.密切注意熱油泵及輕烴泵的運行狀況
加氫裝置的一些熱油泵運行溫度較高，高于油品的自燃點，若有泄漏，易發生火災事故。因此，在操作時要注意熱油泵的運行狀態，注意泵體、密封等處有無泄漏，如有泄漏應立即處理。加氫裝置內存有大量的輕烴，如發生泄漏，會引發重大事故。因此，對輕烴泵的運行狀況也要引起足夠重視。
4、解決加氫裝置腐蝕問題
設備腐蝕加氫裝置高溫、高壓、臨氫、系統內存在H2S、NH3，因此，加氫裝置的腐蝕問題也應引起重視，解決加氫裝置腐蝕問題的主要方法是合理選材，在使用時加強監視與檢測。
1.高溫氫腐蝕
氫氣在常溫下對普通碳鋼沒有腐蝕，但是在高溫、高壓下則會產生腐蝕，使材料的機械強度和塑性降低。高溫氫腐蝕的機理為氫氣與材料中的碳反應生成甲烷，使材料的機械強度和塑性降低，形成的甲烷在鋼材的晶間積聚，使材料產生很大的內應力或產生鼓泡、裂紋。至于在什么條件下產生腐蝕，則根據Nels。n曲線確定。為避免高溫氫腐蝕，加氫裝置高溫、高壓、臨氫部分的設備、管線多采用合金鋼或不銹鋼。
2.氫脆
氫原子滲入鋼材后，使鋼材晶粒中原子結合力降低，造成材料的延展性、韌性下降，這種現象稱為氫脆。這種氫脆是可逆的，當氫氣從材料中溢出后，材料的力學性能就能恢復。氫脆的危害主要出現在加氫裝置的停工階段，裝置停工階段，系統溫度、壓力下降，氫氣在材料中的溶解度下降，由于氫氣溢出的速度很慢，這時材料中的氫氣處于過飽和狀態，當溫度冷卻到150℃時，大量的過飽和氫氣會聚積到材料的缺陷處，如裂紋的前端，引起裂紋擴展。所以加氫裝置停工時降溫、降壓的速度應進行適當的控制，進行脫氫處理。
3.高溫H2S腐蝕
高溫H2S腐蝕主要發生在反應系統高溫部分，高溫H2S腐蝕表現為與H2共同作用，氫氣的存在加強了H2S的腐蝕作用，同時，H2S的存在也加強了氫氣的腐蝕作用。該種腐蝕的防治方法是選擇抗H2S腐蝕材質。
