乙烯裝置急冷油塔在線清洗分析

房維，王勇，蔡丹軍

（揚子石化-巴斯夫有限責(zé)任公司，江蘇南京 210048）

揚巴公司乙烯裝置急冷油塔C-210采用S ＆ W技術(shù)，共24層波紋塔盤，塔高42 900 mm。該塔主要對裂解氣進(jìn)行初分餾，底部為急冷油段、中部為盤油段、頂部是汽油段。按照S ＆ W的設(shè)計理念，波紋塔盤在操作時液體受到氣相不斷的攪動，破壞懸浮物的凝聚，使得塔板經(jīng)常保持清潔的狀態(tài)，因此具有自清潔的功能。即使這樣，這種類型的塔盤在容易生成膠狀物的場合仍能被堵塞[1-2]。

2010年，裝置由60萬噸/年擴(kuò)能到74萬噸/年后，開始出現(xiàn)C-210塔盤結(jié)垢問題。2012年4月，裝置運行20個月后停車消缺12天，進(jìn)行C-210內(nèi)部塔盤人工清理，清理前后的塔盤見圖1、2。2014年1月，裝置再次運行20個月后停車消缺12天，C-210塔盤人工清理并根據(jù)技術(shù)公司的建議塔盤加裝封堵條，其認(rèn)為塔盤結(jié)垢堵塞的主要原因是原料輕質(zhì)化、裝置原設(shè)計負(fù)荷系數(shù)范圍過大及液相分布器分布不均。

2015年大修期間，根據(jù)技術(shù)公司的建議和設(shè)計方案，更換了C-210全部波紋塔盤（降低設(shè)計負(fù)荷系數(shù)范圍）及三個液相分布器（端頭進(jìn)料改為中間進(jìn)料），但此后的運行情況表明，此次改造很不成功，上述結(jié)垢問題依然存在。

圖1 塔盤清理前

圖2 塔盤清理后

2015年11月，C-210頂部汽油干點從190℃上升至215℃（汽油干點是判斷塔盤是否結(jié)垢的關(guān)鍵指標(biāo)，正常不高于200℃）。隨后經(jīng)過多次調(diào)整，恢復(fù)正常。2016年1月，C-210的運行狀況突然惡化，汽油干點再次上升至230℃以上，最高達(dá)到246℃，裝置被迫降負(fù)荷運行。2016年2月，裝置將分散劑以及加氫C9，注入C-210汽油段，緩解塔盤結(jié)垢的趨勢。2016年8月初，汽油干點再次上升至240℃以上，急冷油塔運行狀況加劇惡化，引起重組分夾帶至急冷水塔，導(dǎo)致裝置急冷水乳化嚴(yán)重，發(fā)生生產(chǎn)廢水超標(biāo)事件。隨后，揚巴乙烯經(jīng)過調(diào)研學(xué)習(xí)，最終決定對急冷油塔進(jìn)行在線清洗，以延長裝置的運行周期。

1 清洗準(zhǔn)備

1.1 確定塔盤結(jié)垢情況

首先對C-210進(jìn)行射線掃描，確定塔盤堵塞情況。2016年3月12號的掃描結(jié)果顯示，汽油段第1/2層塔盤，在90°-0°-270°之間的兩個象限存在較多沉積物，而在其他的塔盤上沒有看到明顯的沉積物；同時掃描顯示所有塔盤都在其原位置，未發(fā)生移動，詳見圖3。

圖3 C-210汽油段射線掃描結(jié)果

1.2 帶壓開孔與接管焊接

2016年3—5月聯(lián)系2家開孔單位進(jìn)行開孔試驗，確保減少開孔過程中產(chǎn)生的鐵屑并盡可能的清出，同時降低隔離閥因鐵屑卡澀而密封不嚴(yán)的風(fēng)險。最終于2016年5月19號確定開孔單位，隨后啟動帶壓開孔的變更流程。

2016年6月17日，完成C-210塔帶壓開孔的強(qiáng)度校核、開孔接管及補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖紙更新。隨后完成開孔接管模擬焊接試驗以及接管焊接施工方案。為了保證接管與塔壁角焊縫質(zhì)量，進(jìn)行了一系列模擬試驗尋求合適的焊接質(zhì)量檢測和控制手段。最終經(jīng)過公司專家組的討論，決定采用層間高溫著色檢測、焊接工藝的過程控制、接管焊后的水壓試驗來檢驗焊接質(zhì)量。

2016年8月12日，完成帶壓開孔及在線清洗所需的4個操作平臺（7×3 m）及其連通過道。8月14日，完成塔壁保溫的拆除及8個接管安裝高度及方位的定位。8月21日，完成塔頂帶壓開孔及在線清洗所需的隔離和吹掃用的120 m 1″氮氣管線的配制安裝。

每個操作平臺將配備安裝如下管線：一根1″氮氣管線（含法蘭連接金屬軟管）提供清洗槍轉(zhuǎn)換器氣動馬達(dá)動力；一根3/4″氮氣管線用于清洗槍管填料函氮氣的注入；一根1″的排污管線（包括法蘭連接的金屬軟管）用于帶壓開孔及在線射流清洗過程中的空氣置換及物料的排放。

8月24號，完成在第1/2塔盤上方300 mm、45°夾角方向處，每隔90°的8個4″150 LB的開孔（N1～N8），詳見圖4～6。

1.3 在線清洗公司選擇

2016年4月，裝置進(jìn)行在線清洗公司的選擇及清洗方案的討論。詳細(xì)方案比較見表1。若使用脫鹽水作為清洗介質(zhì)，對C-210的影響較大，可能會引起頂溫大幅下降，甚至導(dǎo)致汽油/盤油帶水，使得汽油泵/盤油泵無法正常運行。同時，若清洗時間長，裝置長期低負(fù)荷運行，不僅影響揚巴公司的效益，而且增加作業(yè)風(fēng)險?？紤]清洗介質(zhì)以及清洗時間的因素，最終決定選擇國外的公司。

圖4 第1/2層塔盤帶壓開孔位置（N1～4，N5～8）

圖5 每層塔盤帶壓開孔位置

圖6 C-210第1/2塔盤帶壓開孔

2 清洗實施

2016年8月29日，裝置降負(fù)荷，開始進(jìn)行在線清洗。9月3日，通過塔頂部8個開孔接管口完成頂部兩層塔盤的在線清洗，經(jīng)每個開孔接管的射流清洗來回共6個行程，清洗壓力設(shè)定在42 MPa，流量約200 L/min。該次清洗共計注入柴油87 t。

表1 在線清洗方案對比

3 清洗后運行狀況

首次在線清洗取得了明顯效果，C-210頂溫從100℃上升至116℃，頂部汽油段壓差從10.3 kPa（87%負(fù)荷）下降至8.5 kPa（92%負(fù)荷），在負(fù)荷提升至100%后，壓差才9.25 kPa。C-210中部盤油的下降量也從258 t/h上升至328 t/h，具體趨勢見圖7。同時C-210底部的急冷油液位上升，燃料油凈采出量增加，在線黏度維持在較低的范圍并且穩(wěn)定。

圖7 C-210在線清洗期間關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢

最關(guān)鍵的是汽油干點也從235℃下降至220℃，詳見圖8。雖然沒有達(dá)到理想狀態(tài)，但至少說明，C-210上部塔盤清洗后傳熱傳質(zhì)效果發(fā)生明顯的改善。

4 結(jié)論

通過一系列的優(yōu)化措施，延長了C-210塔的高負(fù)荷運行周期，減少了夾帶到急冷水塔的重油組分；同時避免裝置非計劃停車檢修，以及因為急冷油塔的問題引起的裝置廢水超標(biāo)。