渣油加氢装置中高压分离器异常状况分析及应对措施

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摘要：高压分离器是加氢装置中最重要的设备之一，一般分为热高压分离器（HHPS）和冷高压分离器（CHPS），其作用是起到油-气-水三相的分离的作用。如果出现异常：分离效果不好、循环氢带油，高压串低压等，都对生产影响很大，甚至发生重大事故，作者主要从生产角度分析高压分离器在运行中的产生异常状况的原因，并提出解决措施。

关键词：渣油加氢热高分冷高分分离串压

随着原油性质的恶劣及环保法对硫、重金属和多环芳烃等污染物的收紧，加氢工艺在炼油业中已成为一个更多被采用的流程。加氢处理不仅能消除原油中的杂质毒物，而且具有良好的经济及环保效益。

渣油加氢就是在高温高压催化剂的作用下，使原料与氢发生加氢脱硫、氮、氧、烯烃芳烃饱和、脱残炭及金属的反应，除去杂质，为催化裂化装置提供优质原料的过程。考虑到床层压降问题，现在大多数渣油加氢装置采用的是单级固定床加氢工艺。反应流出物经过换热器到达热高压分离器，在这里富氢气体被闪蒸掉，然后被送到冷高压分离器进一步分离，回收的富氢气体与补充的新氢混合后再与新鲜的原料油继续去反应。热高分油和冷高分油进入分馏部分，烷烃等轻组分气体从顶部提取，石脑油、航空煤油和柴油则从侧线抽出，塔底出产品渣油。

高压分离器分为热高分和冷高分，有立式和卧式安装。由于工作条件苛刻，其材质一般为2.25Cr-1Mo+双层堆焊，过渡层材料为E309L，盖面层为E347。加氢类设备材料须特别控制钢中P、S含量及回火脆化敏感系数

（P≤0.010%、S≤0.010%、J≤120、X≤15ppm），内部采用堆焊技术，半球封头内壁的堆焊采取同心圆焊道平行搭接的布置，焊接尽可能一次完成。

渣油加氢热高压分离器温度一般为340～360℃，其主要作用：1、对反应产物进行首次分离；2、底部分离出的重油直接进入硫化氢汽提塔，达到节能的目的，回收一部分热量，同时高温溶解在油品中的氢气解析出来一部分减少氢气损失，热高分底部的重组分进入加氢进料泵的液力透平给进料泵提供动力，回收部分能量后进入热低分。热高分顶部分离出得轻组份经过换热进入冷高分，温度一般40-50度，作用：1、对轻组份再次进行分离，将C1、C2、C3等轻油分离出来防止循环氢带烃，造成后面的循环氢脱硫塔胺液发泡，以及循环氢压缩机带液。冷高压分离器从顶部分离出来的富氢，被送到回收压缩机。液相分为冷高分油和含硫污水。冷高分油通过液控阀到达冷低压分离器。含硫污水会被送至含硫污水闪蒸罐，以除去残余硫化氢和氨。

一、运行中存在的问题及措施

（一）气-液两相分离效果不好

1.温度的影响

设置热高压分离器有利于降低空冷负荷和冷却量，能量回收（相对于只有一个冷高分流程，无需先降温，再升温浪费能源），可以防止稠环芳烃的积聚，堵塞高压空冷器。但采用热高分后气体溶解度降低，循环氢浓度降低，需设置循环氢脱硫装置保证氢分压。如果温度过低不利于循环氢及轻组分挥发，从而增加热低分及分馏部分负荷。如果热高分温度过高会将重组分带入后部，容易造成空冷器负荷过大，

循环气中铵盐的含量增大，这时需根据空冷器出入口压差加大注水。

由于温度控制不当，其在运行中很容易发生气液两相分离效果不好，严重时导致冷高压分离器气液两相界面不清楚，液位计无法测量出真实液位，出现假液位100%情况，液位控制阀全开，从而易出现串压事故发生，所以一般渣油热高压分离器工作温度一般在340℃～360℃。

冷高压分离器工作温度一般在45℃～50℃左右，如果温度过低，需加大空冷负荷，浪费电力。如果发生温度过高容易发生循环氢带液，造成循环氢压缩机震动，严重情况下会造成停工。

2.液位的影响

高压分离器顶部内件一般分为滤芯、丝网、叶片；如果是滤芯的话，高液位不存在气液夹带问题。如果是丝网或叶片的话，高分液位过高导致容器内上部挥发空间过小，从而易发生带液位问题，液位过低容易高低分串压，而且不利于操作；由于液体需要有一定停留时间问题，所以设备采购需要合适的罐容，从而确定液面高度。

3.破沫网的影响

热高分和冷高分的内部通常仅在气相或气体出口设置丝网除沫器。其自运行中容易出现如下问题：1、易堵塞：如催化剂破碎颗粒和稠环芳烃胶质等堵塞；2、运行压降高，初期尚可保持10～20kpa，随着运行时间加长，压降逐步升高，当分离效果严重下降时需换新内件；3、分离效率低，通常残留在气流中的带液量在0.5～1.5%（wt）。

（二）油-水两相分离效果不好

冷高压分离器下部进行油和酸性水分离，如果分离效果不好容易导致酸性水带油或油水乳化至硫磺回收装置，危害下游装置；立式冷高分除在气相设置丝网除沫器外，为使液相中的油和水在较小的分离空间内能较快地沉降分离，通常在液相部分设置丝网聚液器。原料渣油中沥青质含量过高

或当空冷器出口温度过低，造成冷高分温度过低，重质油品和水激烈混合形成乳化；当加工量过大时，停留分离时间短，易造成酸性水带油；底部的油水分离网破损，油随水排出；.注水速率太快，丝网聚液器设置过低，冷高分界面设置太低，油水接触时间过短都容易造成酸性水带油问题。

二、原料油性质变化对高分的影响

当原油性质变轻或为了延长装置运行时间，需要掺入一些蜡油等改变掺渣比，来缓解催化剂床层压降和温度。当组分变轻后，会发生热高分液位降低冷高分液位升高的情况，严重的时候（具有热高分有透平能量回收的流程），透平会发生震动，或者高分液位难以维持，这个时候需要将透平切出去，用控制阀来平衡高分液位。

三、高压分离器液/界位控制系统注意事项

为防止测量仪表故障，导致高压气体串入低压系统的事故发生，液位计测量一般设置成3台差压是液位变送器。第一台液位变送器作为液位闭环控制回路；第二台常作为液位指示回路，当发生异常情况造成液位低低时，变送器输出连锁信号强行关闭调节阀；第三台液位变送器一般作为判断其他两台输出信号是否正确。但笔者认为为了有效避免测量仪表故障引发误动作，最好选择三取二的表决方式，从而大大提高高仪表系统的安全等级。

液/界位控制阀一般双重配置，提高生产灵活性及可靠性，但两阀并非备用关系，而是主辅关系，一旦主控制回路需要维修时，需人工切换至辅控制回路。当主控制回路可恢复使用时，则由主控制回路行使控制权。这样设置的缺点是劳动强度大，上下游一共五个阀门，而且操作中存在一定危险。

虽然现在装置采用的大多是多级高压力降角型调节阀门，但却集正常调节功能和紧急切断功能于一身，而这种安全仪表系统的安全等级是最低的，此种设计不能够最大限度的降低高压串低压的可能性。笔者认为从安全角度考虑应该