應用頂循除鹽技術降低延遲焦化分餾塔腐蝕風險

(中國石化塔河煉化有限責任公司,新疆 庫車 842000)

中國石化某公司常減壓-延遲焦化(焦化)聯合裝置設計加工新疆塔河重質稠油，常壓部分設計處理原油能力為3.50 Mt/a，焦化部分設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。隨著上游原油開采難度加大，原油品質不斷下降，鹽含量逐漸上升，導致焦化分餾塔出現塔盤效率降低、側線產品餾程重疊、冷卻器管束腐蝕泄漏及頂循泵抽空等問題。在生產運行過程中頻繁出現的焦化分餾塔結鹽問題，主要發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。塔盤結鹽及水洗引發一定程度的腐蝕，隨著裝置運行到末期，頂循腐蝕問題更加明顯，影響安全生產。如何通過優化改造降低焦化分餾塔頂循系統腐蝕，已成為裝置安全運行的關鍵。

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，目前鹽質量濃度平均在600 mg/L，電脫鹽裝置不能將其有效脫除，無機鹽在一定溫度下水解生成HCl，有機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生的NH3相結合，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、液三種形態進行相互轉化，在330 ℃時固態氯化銨會升華為氣態，以NH3·HCl形式存在，這種氣相物質易溶于水。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重，產品質量不合格。如不及時處理，嚴重時可造成沖塔甚至淹塔，分餾塔頂循泵也會因結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，結構致密堅硬，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，分餾塔結鹽以后再采用在線水洗的措施，效果不理想,需要嚴格控制焦炭塔生焦高度，防止泡沫層焦粉帶入分餾塔，強化焦化分餾塔蠟油對焦粉的洗滌效果，優化電脫鹽操作，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的結鹽和腐蝕問題，2018年9月，塔河煉化1號焦化裝置新增除鹽設備，相關流程示意見圖2。

圖2 焦化分餾塔頂循除鹽流程

除鹽系統從頂循環的最后一組換熱器出口后抽出，與除鹽水在預萃取器內進行混合，除鹽水將循環油中的大部分氯離子轉移到水相當中；然后采用液液萃取-旋分聚結器[1]對循環油和水相進行一次和二次分離。經脫除氯離子后的頂循環油返回分餾塔，除鹽水進入分餾塔頂冷凝系統進一步洗滌系統中的氯離子，之后經分餾塔頂污油泵循環使用或外排。

1.3 操作參數

脫鹽設備運行參數見表1。從表1可知，脫鹽設備的實際處理量為28 t/h,溫度為130 ℃,除鹽水流量為2 t/h，基本上達到了設計參數的要求。

1.4 質量分析

脫鹽設備運行質量數據見表2。從表2可知,該脫鹽設備運行參數比較穩定，頂循油經過脫鹽設備處理后，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到了設計值，滿足裝置實際生產需要。

表1 脫鹽設備運行參數

表2 脫鹽設備運行質量數據 mg/L

2 優化措施

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機構分析比對。

2.2 優化頂循除鹽裝置操作

當前頂循除鹽裝置處理量28 t/h，未達到設計負荷，下一步計劃將處理量提高到30 t/h。另外對比設計條件，操作溫度偏高，操作壓力偏低，應適當進行調整，維持注水量1～2 t/h的操作，進一步降低頂循油中的氯離子含量。

2.3 加強電脫鹽操作

優化電脫鹽操作參數，篩選針對性破乳劑，進行技術改造，降低終脫后鹽含量，使氯化鎂和氯化鈣等無機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鹽狀況，減輕腐蝕。

2.4 提高分餾塔頂溫度

根據產品質量指標要求，適當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，保證分餾塔內不形成液態水。

2.5 提高分餾塔注水

適當提高分餾塔頂揮發線注水量，將氯化銨等鹽類溶解后帶至污水系統，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結鹽速度。

2.6 優化分餾塔在線水洗方案

從冷回流入口補充水進分餾塔頂進行洗滌。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致側線帶水或泵抽空。

3 結 語

由于延遲焦化裝置原料鹽含量不斷升高，導致焦化分餾塔上部塔盤累積氯化銨鹽，引發側線產品質量不合格和設備腐蝕問題，除采取操作優化及水洗措施外，通過技術改造新增焦化分餾塔頂循除鹽裝置，通過一段時間的穩定運行, 可以有效降低分餾塔頂循環油中的鹽含量，從而減緩設備腐蝕，保證裝置長周期安全運行。