200×104t/a柴油加氢装置高压换热器换热效
果下降的原因及措施
茂名分公司吴金源
摘要：本文通过对200×104t/a柴油加氢装置高压换热器E1102ABC 换热效果下降的现象进行分析，提出二次加工油比例增大，特别是焦化柴
油增多是造成高压换热器E1102ABC换热效果下降的直接原因，同时提出
了调整进料比例及加大阻垢剂的注入浓度是解决问题的最优措施
关键词：换热效果对数平均温差二次加工油比例阻垢剂
1 前言
随着国际市场原油价格的不断攀升，公司在原料的供应上越来越趋于高含硫原油，而随着国家对环保要求的日趋严格，柴油产品的低硫化已成为趋势，但是由于目前公司的加氢能力不足，大部分的直馏柴油或催化柴油只能通过与低硫的精制柴油调和出厂，这对200×104t/a柴油加氢精制装置长周期运行提出了很高的要求，而反应流出物/原料油换热器E1102ABC在装置流程中占有重要作用。
2 装置概况
200×104t/a柴油加氢精制装置是由洛阳石化工程公司设计的，原设计能力为处理柴油160×104t/a，装置于1999年月11月10日一次投料试车成功。
2001年8月装置进行了200×104t/a处理能力的扩能改造， 2005年3月根据公司发展的需要，装置进行了配炼焦化汽油技术改造，采用抚顺石油化工研究院开发的FH-DS催化剂，替代原来的FH-5A催化剂，由洛阳石化工程公司负责焦化汽油改造设计任务。
设计原料为直馏柴油、催化柴油、焦化汽油的混合油，直馏柴油和催化柴油的混合油与焦化汽油按照9:1的比例混合。
设计年开工时数仍为8000小时，空速（重量）为2.5h-1，系统压力为4.0 MPa，氢油比为300 V/V。
3 高压换热器E1102的使用情况
装置原设计没有加注阻垢剂，但装置开汽五个月后，由于高压换热器E1102ABC 壳程结垢严重，于2000年5月被迫停工清除高压换热器E1102ABC壳程上的结垢，
时隔7个月，于2000年12月因同样原因再次被迫停工清除高压换热器E1102ABC 壳程上的结垢。
2001年8月装置扩能改造时，增上了注阻垢剂的设施和设备，并在装置开工后加注阻垢剂，并收到很好的效果。
自2005年4月装置大修以来，我们发现高压换热器E1102壳程出口温度的下降趋势越来越大，见图1和表1。
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1001502002503002005-4-22005-5-2005-5-12005-5-22005-6-2005-6-12005-6-22005-7-2005-7-12005-7-22005-8-2005-8-12005-10-2005-10-12005-10-22005-11-2005-11-12005-11-22005-12-12005-12-22006-1-2006-1-12006-1-22006-2-2006-2-12006-2-22006-3-2006-3-12006-3-22006-4-2006-4-12006-4-2
图1 2005年4月至2006年4月高压换热器E1102壳程出口温度
表1 2005年4月至2006年4月高压换热器E1102壳程出口温度日下降对比表
4 高压换热器E1102换热效果下降的原因分析
我们分析装置高压换热器结垢主要集中在E1102ABC 三个换热器上，我们根据Q ＝K .A .△T ，得△T ＝Q/（K .A ），可以看出，同一台换热器，换热面积A 是一定的，△T （冷热流对数平均温度差）变大时，则K （传热系数）会变小。
我们收集装置E1102ABC 管壳程出入口温度数据，计算出管壳程出入口的对数平均温度差△T ，以此来衡量E1102ABC 的换热效果下降是否过快。
4.1装置各个周期高压换热器对数平均温差对比情况
在原料中加入阻垢剂后，高压换热器E1102壳程出口温度在处理量低于250t/h时，在阻垢剂的注入浓度相同（60ppm）的情况下，E1102对数平均温差由从2005年4月20日的59.8℃上升到2005年12月16日的68.1℃，日平均上升0.035℃，变化不是很明显；从2005年12月17日开始提高处理量至260t/h，至2006年4月30日（共136天），E1102对数平均温差则由68.1℃上升到85.2℃，日平均上升0.126℃，上升较为明显，同时也比第二周期及第一周期快，见表2。
表2 装置各周期E1102对数平均温差日均上升对比
4.2高压换热器换热效果下降的原因分析
（1）2005年12月16日后，装置的处理量高于250t/h，由于反应系统的压差较大，受压缩机的限制，已经无法通过将混氢改在换热器E1102壳程入口前混合来提高流体的流速和湍流程度从而提高换热效果，这是高压换热器换热效果差的一个原因。
（2）二次加工油比例增大是造成高压换热器结垢速度加快的直接原因。
从2005年12月17日开始，装置提量主要是提高二次加工油量，因此二次加工油的比例逐渐增大，直馏柴油与二次加工油的比例最大曾达到1：1。
由于二次加工油，特别是焦化柴油中杂质较多，主要是含有大量的胶质、沥青质及悬浮小颗粒，这些杂质无法通过原料油过滤器脱除，最终在换热器表面聚合和沉积形成较厚垢层，影响换热效果。
二次加工油比例影响见图2。
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2502005-5-22005-6-2005-6-22005-7-2005-7-12005-8-2005-8-12005-8-32005-9-12005-9-22005-10-12005-10-22005-11-2005-11-22005-12-2005-12-22006-1-2006-1-12006-1-32006-2-12006-2-22006-3-12006-3-22006-4-12006-4-2时间
温度
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20.0
30.040.0
50.060.0
70.0
80.0
图2二次加工油比例与E1102出口温度
（3）阻垢剂的注入浓度偏低是造成高压换热器结垢速度加快的间接原因。
我们统计了各周期阻垢剂注入浓度与E1102对数平均温差日均上升的对比情况 ，见表3。
表3装置各周期阻垢剂注入浓度与E1102对数平均温差日均上升对比表
由表3可以看出：(1):在处理量相同的情况下，阻垢剂注入浓度由40ppm增大至60ppm时，序号③的E1102对数平均温差日均上升速度比序号②日均上升速度慢，说明阻垢剂的注入浓度为40ppm时偏小；(2):序号④与序号③比较，在二次加工油比例≥35%时，E1102对数平均温差日均上升速度明显加快，说明阻垢剂的注入浓度为60ppm时偏小。
(3) :序号④与序号⑤比较，在处理量和二次加工油比例相同的情况下，从2006年4月30日至6月30日共（60天）提高阻垢剂注入浓度至70ppm，E1102对数平均温差则由85.2℃上升到88.5℃，日平均上升0.055℃，上升速度明显下降。
注:注水点选择在E1102B管程入口，注入点温度为180℃，注水为脱盐水，一般不会造成氯化铵和硫氢化铵结晶析出，当二次加工油比例变化和调整阻垢剂注入浓度时，E1102换热器效果有明显变化，在此认为，高压换热器E1102换热效果下降主要原因来自壳程方面。
5 解决高压换热器E1102换热效果下降的措施
（1）加大原料油的分析与检查力度，对原料脏及性质不明的原料，应要求生产调度及时换罐或重新调配。
（2）加强原料油过滤器的使用与维护，确保原料油过滤器正常运行，严禁投用过滤器跨线。
（3）在生产允许的情况下，适当调小二次加工油的比例，特别是焦化柴油的比例，从源头上减少以高压换热器结垢的影响。
（4）在循环机及新氢机出口压力允许的条件下，投用新增混氢线，将混氢改至高压换热器E1102C壳程入口，提高换热器的换热效果。
（5）当二次加工油的比例大于35%时，阻垢剂的注入浓度应增大至80～100ppm，从管理上减少对高压换热器结垢的影响。
6 结论
（1）二次加工油的比例大于35%时，高压换热器E1102的结垢速度加快，是造成高压换热器换热效果下降的直接原因。
（2）阻垢剂的注入浓度偏低是造成高压换热器换热效果下降的间接原因。
当二次加工油的比例大于35%时，仍以60ppm的浓度注入阻垢剂，未能有效的降低换热器E1102结垢的速度，提至70ppm时，能有效的降低换热器E1102结垢的速度.（3）建议二次加工油的比例大于35%时，阻垢剂的注入浓度应增大至80～100ppm。