催化裂化分餾塔結(jié)鹽和腐蝕的控制措施
近年來,隨著原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化,對(duì)2次加工裝置的生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn),尤其是原油含硫含酸傾向明顯,造成催化裂化裝置的頂循環(huán)、塔頂油氣系統(tǒng)結(jié)鹽結(jié)垢,相關(guān)管道、機(jī)泵和換熱器的腐蝕問題日益嚴(yán)重,成為制約裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行瓶頸問題。通過對(duì)裝置的腐蝕狀況進(jìn)行分析,對(duì)腐蝕部位、腐蝕形態(tài)、腐蝕影響因素進(jìn)行研究,提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施,對(duì)于保障裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常必要。

一、分餾塔結(jié)鹽結(jié)垢的原因及危害
由于開采難度加大,原油含硫、含氮,酸值隨之增長。石油磺酸鹽類表面活性劑、破乳劑和清防蠟劑等采油助劑的使用,致使原油中有機(jī)氯含量上升,且影響電脫鹽裝置運(yùn)行效果。催化進(jìn)料通常由常壓渣油、減壓餾分油、減壓渣油和焦化蠟油組成,此類組分中硫、氮、氯等非金屬元素增加更為明顯。
由于催化裂化反應(yīng)會(huì)在分餾塔頂循和塔頂油氣系統(tǒng)等低溫部分結(jié)鹽。分餾塔發(fā)生結(jié)鹽后,會(huì)造成分餾塔壓降增大;頂循泵易出現(xiàn)抽空情況,導(dǎo)致回流中斷;汽油干點(diǎn)升高;嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致分餾塔沖塔,從而干擾分餾塔的操作。更為嚴(yán)重的是,在催化裂化裝置分餾塔頂柴油抽出以上部位,包括塔頂油氣系統(tǒng)、頂循環(huán)回流系統(tǒng)、貧富吸收油系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)等部位,形成H2S+HCl+NH3+H2O低溫腐蝕以及NH4Cl、(NH4)2S垢下化學(xué)腐蝕,設(shè)備腐蝕減薄的泄漏風(fēng)險(xiǎn)對(duì)裝置安全帶來極大威脅。
二、分餾塔結(jié)鹽結(jié)垢的常見控制措施
如果要從源頭根除分餾塔結(jié)鹽結(jié)垢腐蝕,需對(duì)催化原料單獨(dú)新增電脫鹽系統(tǒng),增加投資及操作難度以及化工助劑成本。目前多數(shù)裝置采用嚴(yán)格控制分餾塔頂溫和壓力,降低分餾塔頂水分壓和水的沸點(diǎn),保證分餾塔內(nèi)不形成液態(tài)水;分餾塔頂注氨、注緩蝕劑的方法控制結(jié)鹽、腐蝕速率;相關(guān)設(shè)備材質(zhì)升級(jí);當(dāng)結(jié)鹽嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行分餾塔水洗,但是操作波動(dòng)大,產(chǎn)生大量不合格產(chǎn)品,水洗后很短時(shí)間會(huì)再次出現(xiàn)結(jié)鹽,無法根本解決。
由于國內(nèi)各煉油廠都不同程度存在著分餾塔頂循和塔頂油氣系統(tǒng)的結(jié)鹽、腐蝕困擾,部分結(jié)鹽、腐蝕嚴(yán)重的裝置應(yīng)用了“在線除鹽防腐技術(shù)”成套設(shè)備。由于專利壁壘,動(dòng)輒幾百萬的投資并不是所有裝置的最佳選擇。根據(jù)自己裝置特點(diǎn),尋找低成本的頂循除鹽方案勢(shì)在必行。
三、頂循除鹽設(shè)施的應(yīng)用
3.1 應(yīng)用背景
某石化公司140×104 t/a催化裂化裝置自2017年7月至2019年2月檢修周期,裝置總體運(yùn)行平穩(wěn),但分餾塔頂油氣線水平段末端1/3處及切液線進(jìn)塔頂油氣后冷腐蝕穿孔,富氣注水管線加強(qiáng)圈泄露。頂循流量由320 t/h滑降至248 t/h,頂循泵盤車?yán)щy、機(jī)封泄露頻繁,部分管線有減薄現(xiàn)象。相關(guān)冷換設(shè)備使用壽命較短,塔頂油氣—低溫?zé)崴‥2203/4)和頂循環(huán)油—除鹽水(E2202/1)換熱器管束均有泄漏,2 a內(nèi)分別堵管8根、10根。
3.2 除鹽設(shè)施原理
利用氯化銨在油水2相中的溶解度差異,將油中的氯化銨轉(zhuǎn)移到水相當(dāng)中,再利用自然沉降油水分離,從而達(dá)到脫除氯離子的目的。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),NH4Cl在水中溶解度100℃為77.3 g/100 g,(NH4)2S、NH4HS在水中溶解度更高,而均不溶解于頂循環(huán)油;同時(shí),頂循環(huán)油中水含量低于26%不易形成乳化相,自然沉降時(shí)間3~30 min,水與頂循環(huán)油分離效率在99.7%以上。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),形成以下思路:降低工藝、設(shè)備的復(fù)雜度,只需將水與頂循油混合,NH4+、Cl-極易水洗,滿足沉降分離時(shí)間,控制好頂循除鹽水洗罐界位,就會(huì)達(dá)到較好的脫鹽效果。
3.3 除鹽設(shè)施應(yīng)用
2021年裝置大檢修,對(duì)頂循除鹽除鹽設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造。根據(jù)該裝置頂循環(huán)油氯離子含量最高26 mg/kg,平均低于10 mg/kg的現(xiàn)狀,主要流程設(shè)計(jì)如下:分餾塔頂循環(huán)油320 t/h自分餾塔抽出后,經(jīng)過頂循環(huán)泵升壓后去冷卻,經(jīng)過冷卻的頂循油分成2部分,1部分頂循油去脫鹽系統(tǒng),剩余部分直接返回分餾塔。30 t/h左右的頂循環(huán)油自頂循3通閥后抽出與最大量3 t/h除鹽水(低壓除氧水)在混合器混合后,進(jìn)入沉降分離罐,含鹽污水自壓至塔頂油氣后冷油氣線至分餾油氣分離器,脫鹽后頂循油至頂循流量3通閥后返塔。
四、其它腐蝕控制措施
分餾塔頂大油氣線按照“步步低”原則重新分布,避免積液對(duì)分餾塔頂大油氣線的腐蝕。升級(jí)塔頂油氣后冷頂循換熱器材質(zhì)。塔頂油氣后冷頂循換熱器芯子的材質(zhì)由原設(shè)計(jì)10#鋼升級(jí)為抗腐蝕能力強(qiáng)的321不銹鋼;頂循流程中部分關(guān)鍵閥門由碳鋼升級(jí)為316L不銹鋼。頂循3通控制閥改為A、B雙閥,解決了3通閥故障時(shí)無法切出系統(tǒng)的難題,提高了操作穩(wěn)定性靈活性。
頂循除鹽設(shè)施運(yùn)行90 d,經(jīng)調(diào)試達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。頂循除鹽設(shè)施的氯離子脫除,從根本上解決了催化裂化裝置分餾塔塔頂結(jié)鹽和腐蝕問題,能夠保證裝置的長周期運(yùn)行。運(yùn)行成本低,無化學(xué)助劑消耗,分餾塔無需注氨、緩蝕劑等。分餾塔工況無影響、可靠,操作簡單,無需維護(hù),可以解決多數(shù)催化裂化裝置分餾塔頂循和塔頂油氣系統(tǒng)結(jié)鹽、腐蝕控制的問題。
五、夢(mèng)能服務(wù)與支持
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夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
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