常壓塔頂循環系統阻塞的處理措施和預防管理

安永峰，張安寧，王 寧

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

寧夏石化公司常壓蒸餾裝置在運行中發現常壓塔頂循環管線的出口溫度和塔頂汽油抽出線的出口壓力同時升高，導致常壓裝置輕收收率降低和后續裝置運行能耗的增加。判斷為常壓塔頂換熱器結垢堵塞所致，對換熱器垢樣化驗報告進行分析后認為：常壓塔頂系統管線及換熱器結垢堵塞的主要原因是常壓裝置生產用水為凈化廢水，該水中具有含量較高的碳酸鹽及其他堿類，通過電脫鹽注水、塔頂注水、注緩蝕劑水溶液等方式進入常壓系統管道，在高溫油氣作用下轉化為固體結晶析出，聚集并附著在管道內壁，因此管道層層結垢而最終發生堵塞。目前從經濟方面考慮，暫時無法實現將常壓裝置用水替換為軟化水（除鹽水），依據目前情況公司相關部門對常壓塔頂循環系統先后進行了在線水洗和機械清洗，并對兩種清洗方法的效果進行了參數記錄和對比分析，探索解決此問題常規化、制度化的解決方案，保證設備的穩定運行[1-3]。

1 原因分析

自2021 年10 月底，常壓塔頂循環線出口溫度數據和塔頂汽油抽出數據同時出現異常升高（常壓塔頂循環系統流程圖見圖1），具體表現為以下兩個方面：

圖1 常壓塔頂循環系統流程圖

現象1：在常壓塔頂循環線入口溫度表T1穩定的情況下，循環線出口溫度表T2自90 ℃開始持續上升，最高達到110 ℃左右，換熱效率明顯下降。

現象2：在常壓塔底部入口壓力表P1基本不變的情況下，常壓塔頂汽油抽出線入口壓力表P2自0.055 MPa升高至0.087 MPa；同時塔頂汽油換熱器壓差表P3自0.022 MPa 升高至0.045 MPa，較正常指標分別升高了0.032 MPa 和0.023 MPa。

通過常壓塔頂循環線出口溫度和塔頂汽油抽出線壓力的異常，初步判斷原因是常壓塔頂循環系統換熱器（管式換熱器E-102AB/CD）堵塞和塔頂汽油換熱器（板式換熱器E-101A/B）堵塞憋壓，而換熱效果的降低導致了常壓輕收收率由49.5%降低至47.5%以及后續裝置運行能耗的增加，因而降低了系統整體的經濟效益。

為解決此問題公司召開了專題研討會，依據問題的前期分析結果商定對常壓塔頂循環系統進行清堵工作，并成立了問題專項小組實施清堵工作的落實。

2 常壓塔頂循環系統清理

2.1 在線水洗及效果對比

首先對常壓塔頂循環系統管式換熱器（E-102AB）、板式換熱器（E-101A/B）進行了兩次常規在線水洗，清洗前后溫度和壓力變化見圖2。

由圖2 可以看出，常壓塔頂循環系統在經過兩次在線水洗后，常壓塔頂循環線出口溫度和塔頂汽油抽出線壓力的變化不大，在線清洗的方法疏通效果不理想，不能達到換熱管疏通的要求。

圖2 常壓塔頂循環系統在線水洗前后塔頂溫度、壓力對比圖

2.2 機械清洗及效果對比

由于在線清洗不能達到理想效果，專項小組提出對常壓塔頂循環系統管式換熱器（E-102AB/CD）和汽油板式換熱器（E-101A/B）切出進行機械清洗。

2.2.1 換熱器清理后感官效果 換熱器切出機械清洗后，感官檢驗管式換熱器管束和板式換熱器板片表面清洗潔凈。清洗觀感效果見圖3、圖4。

圖3 管式換熱器（E-102AB/CD）機械清洗前后感官效果對比

圖4 板式換熱器（E-101A/B）機械清洗前后感官效果對比

2.2.2 常壓塔頂循環系統換熱效果（圖5）由圖5 可以看出，在進行常壓塔頂循環系統管式換熱器（E-102AB/CD）切出機械清洗以后，在塔頂循環系統入口汽油溫度基本沒有變化的情況下，換熱器出口汽油溫度即塔頂溫度降低了約20 ℃，基本達到了工藝指標要求。

圖5 常壓塔頂循環系統清洗前后塔頂溫度對比圖

2.2.3 常壓塔頂循環系統壓力（圖6）由圖6 可以看出，對常壓塔頂循環系統板式換熱器（E-101A/B）進行機械清洗后，常壓塔頂壓力平均為0.047 MPa，較清洗前（0.069 MPa）降低了0.022 MPa；板式換熱器壓差平均0.022 MPa，較清洗前（0.045 MPa）降低了0.023 MPa，基本達到了工藝指標要求。

圖6 常壓塔頂循環系統清洗前、后壓力對比圖

2.2.4 輕收收率（圖7）由圖7 可以看出，在原油加工量基本相同的工況下，對常壓塔頂循環系統機械清洗后，輕收收率平均為49.95%，較清洗前（48.93%）提高了1.02%，基本達到了工藝指標要求。

圖7 常壓塔頂循環系統清洗前后輕收收率對比圖

2.2.5 后續系統能耗降低（圖8）由圖8 可以看出，在進行常壓塔頂循環系統機械清洗以后，E-102AB/CD 殼程原油換熱后溫度由55 ℃提高到69 ℃，后續原油進電脫鹽罐溫度由124 ℃提高到128 ℃，提高了電脫鹽罐的脫鹽效率，同時減輕了后續設備的氯離子腐蝕，并且降低了下游工藝中常壓爐的能耗。

圖8 常壓塔頂換熱器清洗前后殼程原油溫度對比圖

3 效果評估

常壓塔頂循環系統管式換熱器（E-102AB/CD）切出機械清洗以后，管程出口汽油溫度降低了約20 ℃，因此降低了常壓塔頂溫度，使得系統輕收收率較清洗前提高了1.02%；殼程原油溫度提高了14 ℃，因此提高了原油進電脫鹽罐溫度，從而提高了電脫鹽罐的脫鹽效率，并且降低了后續常壓爐的能耗。

板式換熱器（E-101A/B）切出清洗后，板式換熱器壓差降低了0.023 MPa，有效提高換熱器換熱效率，同時降低了塔頂壓力，降低了塔頂冷回流的流量，從而提高了汽油的收率，輕收收率的數據因此得到提高。

徹底解決了常壓塔頂循環系統結垢堵塞引起的一系列問題，數據見表1。

表1 常壓塔頂循環系統清洗前后綜合效果對比

4 結語

常壓塔頂循環系統此次運行周期為18 個月，依據換熱器機械清洗的相關運行數據和效果評價，為確保常壓裝置的長周期和安全穩定的運行，建議將常壓塔頂循環系統的定期機械清洗列入常規操作規程中，形成常規化、周期化的管理制度。定期進行機械清洗以解決常壓塔頂循環系統周期性堵塞問題，清洗周期暫定為18 個月，以觀后效，供同類裝置參考，保障常壓設備的正常運行。