催化裂化裝置分餾塔結鹽原因與處理措施

郭英明 楊振東（呼和浩特石化公司，內蒙古呼和浩特010070）

催化裂化裝置分餾塔結鹽原因與處理措施

郭英明 楊振東（呼和浩特石化公司，內蒙古呼和浩特010070）

目前催化分餾塔頂結鹽主要為NH4CL晶體，催化原料含鹽量高是結鹽的主要誘因。隨著加工原料的重質化，原料中氮化物含量日益增高，為分餾塔頂結鹽提供了物質基礎。呼和浩特石化公司催化裂化裝置填料式分餾塔結鹽問題嚴重，分析原因并提出相應的處理措施。

分餾塔；NH4CL；結鹽；水洗

1　分餾塔結鹽原因及主要結鹽部位

在催化裂化反應中，氯化物反應會產生HCL，而原油中大部分氮化物存在于重質餾分油和渣油中，原料油進入提升管后，在高溫催化劑作用下，迅速氣化反應，原料中的氮化物生成了一部分NH3。當溫度低于337.8℃時，足夠濃度的HCL與NH3即可形成NH4CL［1］。

伴隨著催化反應而生成的氣相HCL和NH3，同反應油氣進入分餾塔，隨著油氣的不斷上升，塔內溫度逐漸降低，塔內上升氣流中的部分水蒸氣由于跟頂循回流接觸，迅速降溫，此時若有部分液相水產生，便會形成濃度較高的NH4CL溶液，當這部分NH4CL溶液向下流動時會與塔內上升的氣流逆向接觸，由于部分液態水會吸熱氣化，加上分餾塔頂部氣體線速較低，會有NH4CL析出并集結在填料上，如果油氣中的HCL和NH3含量較高，則形成的銨鹽不會揮發和分解，這樣便造成填料和降液管堵塞，使內回流減少或中斷。造成柴油組分上到塔頂汽油餾分中。

NH4CL晶體隨著液相油流經設備時會沉積在設備表面，特別是流速很低的地方，如填料、降液管、受液槽、抽出管線及泵體內等處。

2　分餾結鹽的現象及影響

分餾塔出現結鹽后，隨著時間的推移，設備表面的NH4CL晶體不斷積累，結晶速度越來越快，堵塞填料，填料流通面積減小，填料壓降增大，氣相過孔線速增高，最終導致降液管流通面積減少直至堵塞，上部填料液封厚度上升，進而發展為液泛、淹塔；下部則造成干板，使輕柴油流量大幅度減少，甚至中斷，得不到分餾的輕柴油餾分則以氣相狀態穿過淹塔部位，隨汽油組分進入分餾塔頂油氣分離器，造成塔頂餾出油氣夾帶柴油餾分，分餾塔頂油氣分離器液位明顯上升，且顏色不斷變重。由于柴油組分進入汽油組分，增大了塔頂冷凝負荷，且冷后溫度上升。

其主要現象及影響：

2.1由于填料結鹽阻塞及淹塔造成液層高度過高，致使塔頂壓降增大，反應器頂部壓力有可能有所升高。

2.2導致柴油抽出口溫度經常大幅波動，分餾塔頂溫度偏高，輕柴油餾出量也隨之大幅波動，甚至長時間出現無柴油餾出，輕柴油泵抽空。

2.3塔頂油氣分離器液位大幅度升高，汽油餾分變重，頂循回流有時出現晃量或者抽空。混溶于液相中的NH4CL在頂循回流抽出口抽出，在頂循回流泵入口處溫度會有所下降，NH4CL在水中的溶解度明顯下降，鹽在泵入口及管線出析出，改變泵的固有頻率，引起泵體振動，有時出現備用泵因結鹽而盤車困難的現象。

2.4結鹽現象使分餾塔分離效果嚴重變差，導致產品不合格，操作紊亂，無法正常生產。

3　分餾結鹽的處理方法

分餾塔結鹽后可對分餾塔頂水洗處理。在頂循回流返塔線上打入水洗水，改變頂循回流中少量NH4CL溶液狀態，即由飽和狀態變成不飽和狀態，這樣，當頂循回流返入分餾塔頂部時，便會溶解填料上所聚結的鹽類，再進入頂循回流系統，溶解掉頂循回流泵泵體內及泵入口管道內的鹽類，然后高濃度的鹽溶液再從分配器均勻地返回到散堆填料層，隨塔頂油氣一部分鹽會被帶走，持續循環，整個系統的鹽含量便會顯著下降。多次實踐證明，采取緩和在線水洗基本可以使塔的操作恢復正常［2］。此法無法清除全部鹽垢，但操作難度和對裝置影響較小，只要控制好水洗過程中的參數，還是安全、可靠、經濟、省時的。如果結鹽問題非常嚴重，就需要增加從頂循回流系統分水等措施，以縮短水洗時間。

具體過程如下：

（1）水洗前，降20%～30%處理量，穩定汽油改走不合格線，柴油、干氣、液化氣走正常線，水洗過程中加強對液化氣和干氣的分析，若不合格，改走不合格線。

（2）在頂循回流返塔管線處打入水洗水，水量依據塔頂溫度、塔頂壓力逐漸調整增加，通過調整頂循回流水冷卻器、頂循回流空冷器降低頂循回流返塔溫度，將塔頂溫度控制在105℃左右，頂循回流抽出口溫度控制在130℃左右，使油氣中水蒸氣冷凝為水，用作溶劑將結晶NH4CL溶解。注意防止頂循回流泵抽空，可采取粗汽油補頂循回流泵入口措施。

（3）同時相應提高一、二中循環流量或油漿循環流量，主要以調節一種循環流量為主，以降低分餾段中上部負荷，將柴油餾出口溫度將至200℃左右。

（4）維持分餾塔頂溫度105℃，逐漸降低頂循回流量，提高水洗水量，提高對NH4CL的溶解能力。

（5）若結鹽嚴重，可通過粗汽油泵入口補入新鮮水，隨冷回流打入分餾塔頂，作為溶劑提高對NH4CL的溶解能力，并可取熱降溫。

（6）水洗過程中，分餾塔頂油氣分離器酸性水將增加，要及時將酸性水外送，酸性水差量可作為水洗水量參考。

（7）經過一段時間水洗后，根據分餾塔結鹽情況，水洗3～5h，停注水洗水及新鮮水，調整各回流量，恢復各部正常溫度，直至粗汽油、汽柴油化驗合格，恢復反應進料量到正常。

在線水洗除鹽時，需要注意一下幾點：

（1）做好引水工作，合理選擇水洗水量。

（2）若分餾塔結鹽嚴重，反再系統要提前做好降量降壓操作，反應進料降量20～30%，同時控制好反再系統的壓力平衡和熱平衡，并做好分餾塔各段取熱，保證水洗過程中，蒸汽不在頂回流抽出口下部冷凝，落至柴油抽出口。

（3）水洗時給水不能過快、過大，以防止分餾塔及反再系統壓力波動過大。

4　防止分餾塔結鹽的主要控制指標

催化原料鹽含量是防止分餾塔結鹽的主要控制指標，操作好常壓電脫鹽是解決催化裝置分餾塔結鹽的最有效的方法，常壓裝置原料脫鹽后鹽含量應控制在3.0mg/l以下。經實驗數據表面，催化原料鹽含量低于6.0mg/l比較安全，基本不會造成分餾塔結鹽［3］。

另外，在日常操作過程中，要對汽油的干點加強監測，在全部生產方案和操作條件不變的條件下，當干點呈上升趨勢，就要密切關注分餾塔結鹽的可能性，提前做好預防措施。

5　防止分餾塔結鹽的預防措施

5.1選擇合適的塔頂操作溫度，控制適宜的分餾塔頂循回流抽出溫度和返塔溫度。分餾塔頂溫不得過低，通常不低于110℃，應根據塔頂組成模擬計算液相水的產生溫度，并提高5℃以上［4］。

5.2定期分析原料鹽含量，新品種原油要分析渣油的氯、氮含量，建立常壓、催化的鹽含量變化情況聯動機制。

5.3當催化原料鹽含量＞6mg/l時，可提高塔頂溫度，減少反應系統蒸汽量，可以采用干氣預提升代替蒸汽預提升，減少分餾塔注入蒸汽量，從而有效降低分餾塔頂水蒸汽分壓，保證水分從分餾塔頂部全部餾出。有利于減少塔頂液相水的產生，防止結鹽加劇。

5.4若鹽含量持續超標，就要定期緩和水洗，通常水洗水量在3～4t/h，可有效的減輕分餾塔頂結鹽。

5.5結鹽現象不是突發性的，把握好結鹽的水洗處理時機是減少損失的關鍵。當原料性質不變，無操作波動時，若汽油干點呈上升趨勢，增大頂循取熱，干點無法降低，或降低不明顯，按正常調整手段產品質量難于控制時，此時結鹽量小，是水洗除鹽的最佳時機，在正常操作過程中，注入水洗水3～5t/h水洗2小時左右，即可有效預防分餾結鹽。［5］

［1］侯祥麟.中國煉油技術［M］.北京：中國石化出版社，1991：43～77.

［2］侯芙生.煉油工程師［M］.北京：石油工業出版社，1995：151～177.

［3］陳俊武.催化裂化工藝與工程［M］.2版.北京：中國石化出版，2005：44～66.

［4］孫徳立.分餾塔結鹽的分析與對策［J］.遼寧工學院學報，2001，21（5）：59～60.

［5］劉可非，韓劍敏，葉曉東，等.重油催化裂化分餾塔結鹽的分析與對策［J］.石油油煉制與化工，1994，35（1）：46～49.

郭英明（1988-），男，漢族，山東濰坊人，助理工程師，2010年畢業于中國石油大學（華東）油氣儲運工程專業，現就職于呼和浩特石化公司儲運車間