当塔顶系统结盐时,一般会表现为:顶循抽出温度低于塔顶温度;顶循集油箱或集液的受液盘易抽空,顶循泵不上量;在切塔或进分馏塔油气波动时,顶循泵晃量;顶循空冷和塔顶油气冷却系统能力下降,顶循返塔温度逐渐升高,汽油干点需要依靠冷回流控制。
2.结盐的预防措施
2.1 维持较高的塔顶操作温度
NH4Cl在分馏塔顶部位溶解、失水、浓缩、累积以致结盐,塔顶温度低导致凝结水产生是一个重要原因。国内的延迟焦化装置,分馏塔顶部操作温度较低(一般低于125℃),除了受下游装置对汽油干点指标要求较低的原因外,主要是考虑了采用顶循取热,造成塔顶水分压高,相同的温度下易产生凝结水,因而引起结盐。而国外某些公司的设计理念与国内不同,如Foster Wheeler设计的国内某延迟焦化装置,无顶循取热流程,全塔精馏段除了蜡油回流取热和富吸收柴油返塔取热外,全部采用汽油冷回流取热。在相同的塔顶产品质量要求下,水分压低,油气露点温度高,分馏塔顶正常操作温度控制在140℃左右,压力0.08MPa-g。其优点是:①避免塔内及塔顶空冷前发生水蒸汽液化,形成凝结水,同时避免NH4Cl溶解在水中形成结盐,减缓分馏塔顶的结盐倾向;②把NH4CL转移到塔顶冷却系
统及分液罐水相内,以方便水洗处理,延长装置开工周期。缺点是低温热不便于回收利用;另外,塔顶空冷器负荷大,传热系数低,一次设备投资大,装置能耗高。
2.2 添加结盐控制剂
往顶循环油泵入口持续加入结盐控制剂,防止氯化铵等盐类在塔内聚集,实现防止分馏塔内部结盐的目的。该结盐控制剂不挥发,它会往重组分的方向走,即向塔的下方走。在这个过程中,塔中的氯化铵沉积物就会逐渐为结盐控制剂所浸润。结盐控制剂可以和金属的表面形成强有力的结合,并逐渐将氯化铵和金属表面分离。氯化铵会被液流冲散带走,并随产品带出。
2.3 及时抽出塔顶凝结水石棉布规格
如前所述,分馏塔顶凝结水的产生也是导致NH4Cl浓缩富集的一个重要原因,因此,若能及时将凝结水从顶层塔盘抽出,也可达到预防塔顶结盐的效果。下图为国内某炼厂延迟焦化装置分馏塔的顶部设计简图,在顶层塔板设置凝结水抽出口,间断将液态水抽出,可有效减缓结盐的产生,在对汽油产品质量指标不产生影响的前提下,该部分脱除凝结水可引入塔顶分液罐进一步油水分离,最后随含硫污水出装置。
图-1 分馏塔顶部水抽出口示意图
2.4 防止NH4Cl颗粒浓缩
辽河石化延迟焦化装置是我国第一套原油直接进焦化装置,实际生产过程中除加工辽河稠油外还有低凝油、委内瑞拉的多巴原油、辽河沥青等多种劣质油,其金属含量、氮含量普遍高,分馏塔结盐倾向严重。车间经过经研究探索,采取如下措施,有效地达到防止了塔顶结盐的目的。
①调整塔底循环洗涤油量,将油气所携带焦粉更多的洗涤到分馏塔底,使分馏塔上部的焦粉颗粒减少,减少顶循系统中的焦粉颗粒与NH4Cl颗粒浓缩的机会。②将顶循油抽出一部分至柴油出装置管线,作为产品出装置,使部分铵盐颗粒被带走,这样铵盐颗粒累计不能达到形成固体程度,当然,该措施仅限于汽柴油混合去加氢的装置。
2.5 改善原油脱盐效果
沸点较高的氯化物大多存在于重质原料中,因此原油的脱盐效果直接影响着渣油的含盐 程度,从而决定分馏塔顶循系统塔盘NH4CI的结晶速度。因此,尽量保证脱后原油中的盐质量分数不大于5µg/g,从根本上控制原料的含盐量,可减缓结盐的产生,延长装置操作周期。
3. 结盐的处理措施
3.1 在线洗盐
在装置运行期间清洗分馏塔顶的结盐,国内外的焦化及催化分馏塔均有应用先例,国内较多用的是排弃较多含油污水开放式洗盐方式,如胜利稠油厂、镇海等利用现有的常规焦化
分馏系统流程和设备配置,曾成功进行了在线洗盐的操作。
应用在线水洗可以有效地清洗塔顶结盐,缺点是操作上有一定难度,需要降低装置处理量,影响装置平稳运行,工序较复杂;另外大量的水洗水含油率偏高,直接排往含油污水管网对循环水场生产有冲击,也存在安全隐患。
华东院针对目前延迟焦化装置存在分馏塔顶及分馏塔顶空冷器结盐等问题,开发了一种在线洗盐的工艺方法,如图-2所示。该工艺能够在装置不停工、不影响产品质量、不外甩污油的情况下对分馏塔顶顶循塔盘、顶循系统及分馏塔顶空冷器系统进行在线水洗,完善了现有的延迟焦化流程。该工艺方法安全环保,能够满足延迟焦化装置的长周期运行的要求。
图-2 丝锥磨床在线洗盐流程
需要注意的是,分馏塔需设置循环油集油箱方可按照该流程进行在线水洗;分馏塔顶三相
塔底油分离器分离空间应满足水洗时油水分离时间要求,污水泵的额定流量及管道口径应满足水洗产生污水排量要求。
3.2 设置在线洗盐罐
如2.1所述,国外某公司设计的延迟焦化装置,除了不设置顶循流程、维持塔顶较高操作温度外,还在分馏塔顶部设置了在线洗盐系统,如下图-3所示。当分馏塔处于低温操作可能导致顶层塔盘结盐或塔顶已经存在结盐时,开始引入水洗水清洗顶层塔盘,清洗后的酸性水通过抽出盘上的抽出管线进入洗盐罐,罐上装有界位控制系统,可在线、适时地将酸性水从罐底排出,从而达到抑制和清理结盐的目的。
图-3 在线洗盐罐流程示意图
4.结论
总的来讲,焦化分馏塔顶操作温度低,水蒸汽在顶层塔盘上循环不断地液化、气化,以及塔顶细小的焦粉因气速过高而被带到塔顶,是结盐产生的几个必要条件。因此,要解决这个问题应该从工艺流程设计和严格监控脱盐操作、解决焦粉携带、提高塔顶温度等方面入手,在设计和操作过程中根据实际情况,选择不同的工艺和处理措施,从而达到抑制和清除结盐的目的,以利于装置长周期运行。
参考文献:
[1] 谢崇亮,提高延迟焦化装置生产技术水平的对策.炼油技术与工程.2009第4期39卷.1-5.
[2] 瞿宾,焦化分馏塔顶循系统存在的问题和对策.炼油技术与工程.2007第2期(3卷).31-32.
[3] 杨长文,劣质原油进延迟焦化实现长周期运行总结.第一届延迟焦化论坛论文集.