催化裂化分餾塔結鹽分析與在線水洗處理措施

劉 帆，于 寧

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

催化裂化分餾操作的好壞直接影響到汽柴油產品質量，如就分餾塔結鹽這一問題，若分餾塔結鹽處理不當，常常會導致反應的切料，直接影響裝置長周期安全運轉[1]，本文詳細介紹了分餾塔結鹽的原因,以及有效的處理措施。

1 分餾塔結鹽的原因

在催化裂化反應中，反應原料中的有機氮化物可發生分解反應生成氨。原料中的有機氯和無機氯可發生分解反應生成HCl，NaCl，CaCl2，MgCl2等，遇到環境的水或結晶水發生水解反應生成HCl。NH3和HCl 則生成NH4Cl。氯化銨極易溶于水，在分餾塔的下部，當溫度337.8 ℃時NH4Cl 分解為NH3和HCl，遇冷后則重新生成NH4Cl 顆粒。細小的NH4Cl 顆粒在分餾塔的上部可溶解在局部低溫水相中，在隨內回流下降的過程中，溫度逐步升高，NH4Cl 逐步失水而濃縮成為一種黏度很大的半流體。這種半流體與鐵銹、催化劑粉末混合在一起沉積于降液管、受液盤處，積累到一定程度就會阻礙液體的流動，導致分餾塔全塔壓降逐漸增大，破壞了分餾塔的正常操作。

2 分餾塔結鹽引起的參數變化

2020年4 月17 日中國石油寧夏石化公司260×104t/a 催化裝置分餾系統輕柴油至加氫裝置流量開始下降，最低降至0.5 t/h，表現為輕柴油從分餾塔抽出量偏小，柴油汽提塔液位波動大，分餾塔壓差由0.025 MPa上升至0.046 MPa。經過對儀表、操作等因素的排除后，分析為分餾塔結鹽。通過計算分餾塔氯化銨KP 值,得出氯化銨本裝置分餾塔結鹽溫度為133 ℃，固態NH4Cl 鹽能由氣態的NH3和HCl 直接生成，這由它們的濃度及溫度決定。分餾塔低于氯化銨結鹽溫度就有結鹽的風險，通過對分餾塔溫度梯度分析，本裝置分餾塔易在29 層塔板至分餾塔頂結鹽（見表1）。

表1 結鹽前后操作參數對比表

3 水洗處理程序

3.1 水洗流程圖（見圖1）

圖1 水洗流程圖

3.2 水洗步驟

反應降低處理量：緩慢降低反應處理量至210 t/h，視D-203 液位情況，調整回煉油量，終止劑流量控制提升管出口溫度。改好封油收罐區柴油流程，并做好封油脫水工作，防止封油帶水，并改好輕柴油至罐區的流程。水洗過程中，從輕柴油不合格線收封油，裝置內柴油產品走輕柴油至罐區出裝置。在操作平穩的情況下，分餾塔冷回流泵P-203A 接新鮮水臨時管線引新鮮水，通過冷回流對分餾塔頂部塔盤、頂循系統輕柴油抽出口進行水洗；用冷回流控制塔頂溫度在95 ℃～105 ℃，水洗期間嚴格控制塔頂溫度不高于110 ℃；粗汽油泵P-203A 新鮮水經冷回流進入分餾塔，洗塔后的水一部分回到分餾塔頂油氣分離罐D-201 經過脫水，還有少部分帶到輕柴油中。水洗過程中根據情況可繼續增加注水量，同時監測分餾塔頂油氣分離罐D-201 水樣中Cl-變化情況，水樣分析為每30 min 一次，分別在含硫氨污水罐D-206 酸性水采樣點監測水中Cl-含量，水洗至Cl-含量低于150 mg/L 時，停止水洗。水洗過程中控制塔頂循環回流返塔溫度為65 ℃～70 ℃，抽出溫度低于110 ℃，觀察分餾塔壓差變化以及柴油上下抽出量、溫度情況。洗塔時間控制為2 h～4 h；具體時間以水樣為主。水洗完畢后，按步驟逐步提高處理量，恢復正常生產。水洗前和水洗期間聯系化驗分析分餾塔頂油氣分離罐D-201、頂循泵P-204、輕柴泵P-205 和一中泵P-207 脫水中氯離子及鐵離子、氨氮、硫化物含量。

3.3 水洗控制事項

（1）塔頂溫度嚴格控制在95 ℃～105 ℃，原則上使水在塔頂不氣化，塔頂溫度過高，大量水會在塔頂氣化造成安全閥起跳，塔壓控制在0.18 MPa～0.22 MPa。

（2）上水量根據塔頂溫度及頂循抽出TI2016 溫度來間接控制，上水后此處溫度逐漸下降，當返塔溫度降低到65 ℃，降低上水量，待抽出溫度逐漸上升至110 ℃以上，再提高上水，如此反復水洗。

水洗時給水量不宜過快、過大，給水應按下列經驗式計算給水量。

式中：Wmax-水洗水最大量，t/h；P反-反應降量前壓力（表壓），kPa；P塔-反應降量前分餾塔頂壓力，kPa；G-反應降量前新鮮進料量，t/h。

反應降量前壓力236 kPa，反應降量前分餾塔頂壓力196 kPa，反應降量前新鮮進料量280 t/h。通過計算水洗量最大為30.28 t/h。

（3）首先對頂循環段的洗滌，在做好各項準備工作后，特別是水洗參數都達到指標要求后，完成對頂循換熱段的水洗。水洗水一部分從頂循備用泵入口放入污水系統，一部分氣化后自塔頂餾出，并采樣分析水離子濃度。

完成頂循環洗滌后，再對汽柴油精餾段進行洗滌，繼續上水，控制好各部溫度，洗滌頂循抽出到柴油抽出塔段。水洗水自輕柴油餾出線經不合格柴油線送至罐區。水洗該塔段，柴油抽出溫度絕對不允許小于120 ℃，嚴防水流至一中抽出段，造成一中循環中斷。

（4）水洗過程，每半小時采柴油樣觀察顏色、雜質。

（5）水洗過程中，加強對頂循泵P-204，輕柴油泵P-205 和一中泵P-207 加強脫水。

3.4 水洗后采樣分析

通過水洗過程中頂循和輕柴油備用泵的水樣氯離子和氨氮離子分析（見表2）可看出，分餾塔結鹽主要是氯化銨鹽[2]，含有微量硫化銨鹽，水洗過程中大量水從柴油汽提塔排出，從輕柴油備用泵水樣離子分析看出，水中含有大量鐵離子，說明水洗過程中分餾塔存在大量鐵銹，輕柴油通過補一中把大量水、鹽渣和鐵銹帶入一中系統，可能造成一中抽出存在問題。

表2 水洗過程中水樣離子分析

4 分餾塔結鹽水洗后成效

采用不停工在線水洗方法處理分餾塔結鹽問題，避免了因切斷進料、停運氣壓機等操作給裝置帶來的損失，且在不采用其他設備的條件下，通過3 小時的注水洗滌處理即可解決結鹽的問題。水洗后分餾塔壓差有了明顯改善，由0.046 MPa 降至0.020 MPa，柴油抽出量明顯提高，由原來的35 t/h 提高至45 t/h。產品輕收上漲，保證了催化的長周期運行。