重油催化裂化裝置分餾塔頂循系統結鹽及脫鹽改造分析

唐雄得

摘 要：重油催化裂化裝置分餾塔頂循系統由于受到原料及操作條件等因素的影響，導致分餾塔頂循系統結鹽、腐蝕嚴重的問題普遍存在。某公司重油催化裂化裝置針對這一問題利用大檢修期間進行頂循系統改造，在頂循環回流油返塔前新增一套頂循脫水脫鹽系統。本文對某公司重油催化裂化裝置分餾塔頂循系統結鹽情況及頂循系統脫鹽技術改造效果進行闡述分析。該技術在一年半的使用中取得良好的應用效果，解決了分餾塔頂循系統結鹽所帶來的問題，保證分餾塔的安全、穩定、長周期的運行。

關鍵詞：重油催化裂化裝置;分餾塔;頂循系統結鹽;脫鹽

1 裝置簡介

某公司重油催化裂化裝置2006年建成開工，催化裂化裝置提升管部分采用多產異構烷烴和丙烯的MIP-CGP工藝，設計規模為280萬t/a，主要由反再系統、分餾系統、吸收穩定系統、富氣壓縮機組、主風機和煙氣能量回收機組及備用主風機組、煙氣余熱鍋爐等構成。該裝置分餾系統的任務主要是將反應器送來的過熱反應油氣混合物，按照沸點的差異分割為富氣、粗汽油、輕柴油、回煉油和油漿等餾分，同時將反應油氣攜帶的熱能，通過回流和餾分余熱回收利用，分餾塔的塔盤采用處理量大、壓降小和塔盤不易堵塞的舌型塔盤。但由于裝置加工原料油的特性和操作條件的影響，反應油氣中含有大量的銨鹽及HCl成分，導致分餾塔容易造成結鹽，極易造成沖塔，對分餾塔的操作及產品餾出造成惡劣影響，某公司重油催化裂化裝置利用第三次周期檢修期間對頂循脫鹽系統進行改造。

2 分餾塔頂循系統結鹽原因

目前，關于分餾塔頂循系統結鹽的說法較為認可的是進料油品中的氮、硫、氯等多種化學元素，在催化反應中會生成大量的NH3、H2S、HCI，從而生成銨鹽，導致分餾塔頂循環油系統鹽含量過高。隨著運行時間的增長，含鹽量逐漸累加，最終會大量結晶析出，將塔頂部的塔盤堵塞，使其損壞，造成工藝參數不穩定，使得沖塔[1]的可能性加大。同時由于結晶顆粒增大，會使設備沖刷磨損加重，不僅危及生產安全還使操作難度大大增加，隨著塔盤堵塞分餾塔頂部循環油系統中的換熱器、頂循泵、管線等也會發生結鹽腐蝕現象，導致泄露、緊急停工可能性加大，設備材料更換周期縮短，日常維護困難加大。造成分餾塔結鹽的主要化學元素為氯和胺，由原料中有機、無機氯化物和氮化物在催化提升過程中轉化為無機氯化物和氮化物，隨反應油氣進入分餾塔，在分餾塔頂低溫部位凝華或是結晶析出NH4Cl（或通過水相揮發沉積，或氣相直接凝華）沉積在塔盤、降液管以及塔內壁上。凝華點溫度與塔頂NH4Cl濃度和溫度有關，而結晶主要是塔底局部溫度低于露點溫度，不斷形成NH4Cl的沉積。腐蝕主要因素是H2O-HCl-H2S、H2O-HCN-H2S腐蝕體系造成頂部塔盤，頂部循環和塔頂冷卻系統的腐蝕。

3 針對分餾塔頂循系統結鹽常用應對改進措施

目前針對分餾塔結鹽的幾種常用應對措施包括：①改善工藝操作條件;②升級設備材質;③使用緩蝕劑及其他結鹽控制劑;④分餾塔在線水洗。

針對于本裝置，這四種常用的改進措施方法均可一定程度上改善和緩解分餾塔頂循系統結鹽問題，但是各種方法應用于本裝置本身也存在著很多缺陷。首先，改善工藝操作條件經常受到裝置本身操作彈性的影響，本裝置長期保持滿負荷運行，本身操作彈性受限，完成所需工藝條件調整的余地不大，因此可行性不強。其次，升級設備材質需要的工程改造量較大，而且只是短暫緩解分餾塔頂循系統結鹽對管線、設備的腐蝕問題，不能從根本上解決分餾塔頂循系統結鹽的問題，并且升級設備材質會加大對于設備的成本投入。而使用緩蝕劑來改善分餾塔頂循系統結鹽情況同樣存在著增加污染和治理成本的問題。本裝置之前嘗試采用分餾塔頂循系統在線水洗技術，這種技術的使用可以使分餾塔頂循系統結鹽情況得到緩解，但是也只是治標不治本，例如上個周期分餾塔頂循系統就進行多次的在線水洗，但隨后反復出現的分餾塔壓降大和基本盤車困難等問題表明結鹽的情況沒有從根本上得到根治，另外在線水洗期間需要反再系統配合降量等工作，對生產的連續性、平穩性都會造成影響。

4 頂循脫鹽技術介紹

針對分餾塔頂循系統結鹽的問題，另外考慮到催化反應生成的無機物NH3、H2S、HCI具有可溶解于水的特性。某公司重油催化裂化裝置利用第三大檢修周期在頂循環油返塔前新增一套頂循脫水脫鹽系統，同時新增一條頂循脫鹽污水管道并入含硫氨污水罐。改造流程如下：分餾塔頂循回流油經過換熱器和空冷充分冷卻后，在頂循返塔調節閥前分出25～35t/h頂循回流油進入除鹽除水系統，與1.5～3t/h凈化水洗水在湍旋混合器進行深度混合，該過程水滴分散粒徑控制為10-30m;之后微旋流萃取器中的凈化水再快速深度溶解頂循油中的鹽，完成深度萃取過程;最后通過NCT深度油水分離器進行油水分離。經過脫水脫鹽后的頂循油返回到頂循環返塔總管進入分餾塔，而頂循脫鹽污水則進入裝置含硫氨污水罐送去下游污水汽提裝置處理。

5 頂循脫鹽運行情況分析

本裝置頂循脫鹽系統操作條件如表1：

本裝置在檢修改造完投入生產后，對分餾系統頂循脫鹽開始運行的半年中對分餾塔頂循系統腐蝕率進行了監控，具體的腐蝕率結果如表2所示。從表2的數據可以看出，投用分餾塔頂循脫鹽系統后頂循系統的腐蝕速率逐漸由0.0035mm/a下降至0.0001mm/a，可以明顯的表明分餾塔頂循脫鹽系統的運行可以有效緩解頂循系統的腐蝕速率。

分餾塔頂循脫鹽系統使用凈化污水作為水洗介質，由于進入分餾塔頂循脫鹽系統的油路較難采樣，沒有相應數據，我們將進入分餾塔頂循脫鹽系統的凈化污水與送往下游酸性水系統的頂循脫鹽污水的組成進行對比，具體數據比較結果如表3：

通過對比可以明顯看出經過分餾塔頂循脫鹽系統后，頂循回流油中的氨氮、硫化物、氯離子等可能會造成分餾塔頂循系統結鹽的物質在頂循脫鹽系統中被置換入水中，頂循回流油中所攜帶的氨氮、硫化物、氯離子都會相應的減少，進而降低其在分餾塔中的含量，從源頭上對造成分餾塔頂循系統結鹽的物質進行控制，使得分餾塔頂循系統結鹽的情況得到根本性的治理。

6 結束語

隨著催化裂化裝置的加工原料油重質化、劣質化的推行，催化裂化裝置分餾塔頂循系統結鹽、腐蝕問題不可避免的存在。通過分餾塔頂循環系統新增頂循脫鹽系統可以有效的脫除頂循環回流油中攜帶的氨氮、硫化物及氯離子，從而在不影響正常生產的前提下使分餾塔的含鹽量維持在一個較低的水平，有效解決分餾塔頂循系統結鹽的問題，另外避免其對于頂循系統設備、管線的腐蝕，保證裝置的長周期平穩運行。

參考文獻：

[1]楊相偉，劉惠麗，牛長令.分餾塔結鹽的原因分析、處理及預防[J].石油化工安全技術，2003，19（3）：45-47.