應(yīng)用頂循除鹽技術(shù)降低延遲焦化分餾塔腐蝕風(fēng)險

(中國石化塔河煉化有限責(zé)任公司,新疆 庫車 842000)

中國石化某公司常減壓-延遲焦化(焦化)聯(lián)合裝置設(shè)計加工新疆塔河重質(zhì)稠油，常壓部分設(shè)計處理原油能力為3.50 Mt/a，焦化部分設(shè)計處理常壓渣油能力為2.20 Mt/a，裝置于2010年9月正式投產(chǎn)。隨著上游原油開采難度加大，原油品質(zhì)不斷下降，鹽含量逐漸上升，導(dǎo)致焦化分餾塔出現(xiàn)塔盤效率降低、側(cè)線產(chǎn)品餾程重疊、冷卻器管束腐蝕泄漏及頂循泵抽空等問題。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)的焦化分餾塔結(jié)鹽問題，主要發(fā)生在分餾塔頂部多層塔盤，需要洗塔操作才能維持正常生產(chǎn)。塔盤結(jié)鹽及水洗引發(fā)一定程度的腐蝕，隨著裝置運(yùn)行到末期，頂循腐蝕問題更加明顯，影響安全生產(chǎn)。如何通過優(yōu)化改造降低焦化分餾塔頂循系統(tǒng)腐蝕，已成為裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 分餾塔增加頂循除鹽裝置

1.1 立項理由

塔河原油鹽含量逐年升高，目前鹽質(zhì)量濃度平均在600 mg/L，電脫鹽裝置不能將其有效脫除，無機(jī)鹽在一定溫度下水解生成HCl，有機(jī)氯化物在一定溫度下也會分解生成HCl，它們與原油分餾中產(chǎn)生的NH3相結(jié)合，在常壓塔和分餾塔上部形成氯化銨鹽。氯化銨可以在一定條件下以氣、固、液三種形態(tài)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，在330 ℃時固態(tài)氯化銨會升華為氣態(tài)，以NH3·HCl形式存在，這種氣相物質(zhì)易溶于水。在常壓塔的操作條件下，塔盤上含水的輕組分不斷上升，在較低溫度下會形成氯化銨鹽水溶液，而隨著水蒸氣不斷上升，氯化銨不斷提濃，最終沉積在塔盤上或降液管底部，造成分餾效果變差，汽油和柴油餾程重疊嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量不合格。如不及時處理，嚴(yán)重時可造成沖塔甚至淹塔，分餾塔頂循泵也會因結(jié)鹽磨損造成泄漏或頻繁抽空。

由于HCl，H2S及NH3的存在，在分餾塔操作條件下，容易形成HCl-H2S-H2O腐蝕環(huán)境，會造成分餾塔上部塔盤、塔壁、管線及換熱器腐蝕泄漏等問題。塔盤腐蝕照片見圖1。其反應(yīng)式為：

圖1 分餾塔上部塔盤腐蝕

分析分餾塔上部垢樣可知，該垢樣外觀呈黑色，結(jié)構(gòu)致密堅硬，主要成分為焦炭、氯化銨鹽、鐵銹及其他固體粉末。水只能少量溶解該垢樣，因此，分餾塔結(jié)鹽以后再采用在線水洗的措施，效果不理想,需要嚴(yán)格控制焦炭塔生焦高度，防止泡沫層焦粉帶入分餾塔，強(qiáng)化焦化分餾塔蠟油對焦粉的洗滌效果，優(yōu)化電脫鹽操作，降低脫后含鹽量。

1.2 頂循除鹽裝置流程

為了解決焦化分餾塔頂?shù)慕Y(jié)鹽和腐蝕問題，2018年9月，塔河煉化1號焦化裝置新增除鹽設(shè)備，相關(guān)流程示意見圖2。

圖2 焦化分餾塔頂循除鹽流程

除鹽系統(tǒng)從頂循環(huán)的最后一組換熱器出口后抽出，與除鹽水在預(yù)萃取器內(nèi)進(jìn)行混合，除鹽水將循環(huán)油中的大部分氯離子轉(zhuǎn)移到水相當(dāng)中；然后采用液液萃取-旋分聚結(jié)器[1]對循環(huán)油和水相進(jìn)行一次和二次分離。經(jīng)脫除氯離子后的頂循環(huán)油返回分餾塔，除鹽水進(jìn)入分餾塔頂冷凝系統(tǒng)進(jìn)一步洗滌系統(tǒng)中的氯離子，之后經(jīng)分餾塔頂污油泵循環(huán)使用或外排。

1.3 操作參數(shù)

脫鹽設(shè)備運(yùn)行參數(shù)見表1。從表1可知，脫鹽設(shè)備的實(shí)際處理量為28 t/h,溫度為130 ℃,除鹽水流量為2 t/h，基本上達(dá)到了設(shè)計參數(shù)的要求。

1.4 質(zhì)量分析

脫鹽設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)見表2。從表2可知,該脫鹽設(shè)備運(yùn)行參數(shù)比較穩(wěn)定，頂循油經(jīng)過脫鹽設(shè)備處理后，返塔頂循油氯化物含量有所下降，排水中的氯離子含量比較高，達(dá)到一定的脫鹽效果；另外處理后油中水含量和水中油含量均達(dá)到了設(shè)計值，滿足裝置實(shí)際生產(chǎn)需要。

表1 脫鹽設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

表2 脫鹽設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量數(shù)據(jù) mg/L

2 優(yōu)化措施

2.1 氯含量分析方法比對

油中氯離子分析方法一般采用庫倫法，而油中的硫含量對油中氯化物的分析影響非常大，某公司煉化焦化分餾塔頂循油中的硫含量較高，對氯含量分析有一定干擾，下一步計劃采樣委托專業(yè)機(jī)構(gòu)分析比對。

2.2 優(yōu)化頂循除鹽裝置操作

當(dāng)前頂循除鹽裝置處理量28 t/h，未達(dá)到設(shè)計負(fù)荷，下一步計劃將處理量提高到30 t/h。另外對比設(shè)計條件，操作溫度偏高，操作壓力偏低，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，維持注水量1～2 t/h的操作，進(jìn)一步降低頂循油中的氯離子含量。

2.3 加強(qiáng)電脫鹽操作

優(yōu)化電脫鹽操作參數(shù)，篩選針對性破乳劑，進(jìn)行技術(shù)改造，降低終脫后鹽含量，使氯化鎂和氯化鈣等無機(jī)鹽盡量在電脫鹽過程中去除掉，從而降低頂循油中的氯離子含量，改善分餾塔上部塔盤的結(jié)鹽狀況，減輕腐蝕。

2.4 提高分餾塔頂溫度

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求，適當(dāng)提高分餾塔頂溫度和頂循回流溫度，盡量提高分餾塔油氣分壓，從而有效降低分餾塔頂水的分壓和沸點(diǎn)，保證分餾塔內(nèi)不形成液態(tài)水。

2.5 提高分餾塔注水

適當(dāng)提高分餾塔頂揮發(fā)線注水量，將氯化銨等鹽類溶解后帶至污水系統(tǒng)，降低分餾塔頂回流返回塔的油相平衡鹽含量，降低分餾塔頂循系統(tǒng)結(jié)鹽速度。

2.6 優(yōu)化分餾塔在線水洗方案

從冷回流入口補(bǔ)充水進(jìn)分餾塔頂進(jìn)行洗滌。最好使用除鹽水，控制適宜的分餾塔頂溫度、柴油抽出溫度。既要防止抽出溫度過高造成水的汽化影響洗鹽效果，又要防止抽出溫度過低導(dǎo)致側(cè)線帶水或泵抽空。

3 結(jié) 語

由于延遲焦化裝置原料鹽含量不斷升高，導(dǎo)致焦化分餾塔上部塔盤累積氯化銨鹽，引發(fā)側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量不合格和設(shè)備腐蝕問題，除采取操作優(yōu)化及水洗措施外，通過技術(shù)改造新增焦化分餾塔頂循除鹽裝置，通過一段時間的穩(wěn)定運(yùn)行, 可以有效降低分餾塔頂循環(huán)油中的鹽含量，從而減緩設(shè)備腐蝕，保證裝置長周期安全運(yùn)行。