催化分餾塔中段柴油泵入口堵塞物分析及措施

王文靜，李新，姜海英

催化分餾塔中段柴油泵入口堵塞物分析及措施

王文靜，李新，姜海英

（山東京博石油化工有限公司，山東 濱州 博興 256500）

山東京博石化65萬(wàn)t·a-1催化裂化分餾塔壓降偶爾出現(xiàn)增大，中段回流波動(dòng)，柴油抽出流量大幅波動(dòng)，甚至無(wú)法抽出，針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)柴油抽出泵進(jìn)行檢修，清理出黑色細(xì)粉狀物質(zhì)，對(duì)黑色細(xì)粉物質(zhì)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該黑色物質(zhì)主要組分為氯化銨，車間及時(shí)通過(guò)在線水洗方式，處理了塔盤結(jié)鹽，避免了沖塔等嚴(yán)重事故的發(fā)生。

催化裂化； 分餾塔；柴油； 水洗； 結(jié)鹽

山東京博石化65萬(wàn)t·a-1催化裂化裝置主要以常壓渣油、加氫蠟油及外購(gòu)燃料油為原料，主要產(chǎn)品為干氣、液化氣、汽油、柴油和油漿。干氣經(jīng)脫硫后作為乙苯裝置原料，液化氣經(jīng)脫硫后去車間進(jìn)行后續(xù)處理分離，汽油送至加氫裝置進(jìn)行脫硫，柴油送至改質(zhì)裝置進(jìn)行后處理。催化裂化是石油煉制的核心工藝之一[1-5]，是煉廠中最重要的重油輕質(zhì)化和獲取經(jīng)濟(jì)效益的手段。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有180余套催化裂化裝置在運(yùn)行。催化加工能力達(dá)到2.16億t·a-1，按照目前在建、已批準(zhǔn)建設(shè)和規(guī)劃的項(xiàng)目測(cè)算，2025年煉油能力將提升至10.2億t·a-1，其中催化裂化能力將達(dá)到2.56億t·a-1。

在催化裂化工藝中，分餾塔的穩(wěn)定運(yùn)行是裝置能否長(zhǎng)期生產(chǎn)的重要因素[6-9]。影響分餾塔穩(wěn)定運(yùn)行的主要問(wèn)題一方面由于催化劑流化時(shí)發(fā)生碰撞產(chǎn)生細(xì)粉，旋風(fēng)分離器分離效率低，導(dǎo)致催化劑進(jìn)入分餾塔[10-16]，分餾塔中下部溫度較高，稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，發(fā)生熱裂解反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)焦；另一方面，電脫鹽脫除效果不徹底，原油中攜帶的N、Cl、S等在提升管反應(yīng)器中生成NH3、HCl、H2S，氣態(tài)的NH3、HCl等隨分餾塔油氣上升，分餾塔頂循溫度過(guò)低且?guī)?，分餾塔塔頂塔盤混合液的局部溫度低于經(jīng)過(guò)該環(huán)境下上升的水蒸氣露點(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)水，這時(shí)上升的NH3和HCl遇水溶解，形成NH4Cl溶液，遇上升的高溫油氣液態(tài)水又被汽化，導(dǎo)致NH4Cl在塔盤或頂循集液槽中析出，HCl、H2S遇水后對(duì)塔盤腐蝕性亦增強(qiáng)，氯化銨、鐵銹在重油包裹下形成具有黏性的鹽垢，黏附在塔盤上，會(huì)嚴(yán)重影響塔盤液相流動(dòng)，導(dǎo)致分餾塔全塔壓降逐漸增大，破壞分餾塔的正常操作[17-19]，當(dāng)分餾塔出問(wèn)題時(shí)，最易表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象為油漿泵或柴油泵堵塞，需切換檢修清理。

本文針對(duì)中部柴油泵入口處清理出的堵塞物進(jìn)行分析檢測(cè)，得出影響分餾塔效能的主要原因?yàn)樗褰Y(jié)鹽導(dǎo)致，車間通過(guò)及時(shí)在線水洗方式，處理了塔盤結(jié)鹽，避免了沖塔等更嚴(yán)重事故的發(fā)生，確保了裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 催化劑前處理

由于樣品中包裹油相，因此，需先對(duì)樣品進(jìn)行萃取處理后，進(jìn)行分析檢測(cè)，其萃取方法為：采用特殊溶劑對(duì)堵塞物中油相（固液比為1∶3）進(jìn)行萃取，對(duì)萃取后的固樣60 ℃下進(jìn)行真空烘干，對(duì)烘干后物料進(jìn)行組分含量分析。

1.2 催化劑表征

1.2.1 灼減

將樣品分別用坩堝稱取3個(gè)樣品，坩堝質(zhì)量分別為a1、a2、a3，坩堝加樣品質(zhì)量為b1、b2、b3，放于馬弗爐中700 ℃焙燒3 h，后放于干燥器中冷卻至室溫，稱取坩堝加樣品質(zhì)量分別為c1、c2、c3。

灼減=（c-b）/（b-a），取3個(gè)樣品的平均值。

1.2.2 組成分析

采用帕納科公司生產(chǎn)的AxisoMAX型X射線熒光光譜分析儀測(cè)試。

1.2.3 XRD

采用Rigaku MiniFlx600 型X 射線衍射儀測(cè)試，Cu Kα射線，管電壓40 kV，管電流100 mA，2范圍10°～ 75°。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品灼減及XRD分析

對(duì)樣品進(jìn)行灼減分析，灼燒減量為94%，主要為油相及揮發(fā)性物質(zhì)。對(duì)殘?jiān)M(jìn)行XRD分析，如圖1所示。

圖1 焙燒后殘?jiān)黊RD譜圖

從圖1中可以看出，焙燒后殘?jiān)饕獮棣?Fe2O3，主要原因?yàn)樵嫌椭袩o(wú)機(jī)氯、有機(jī)氯分解生成的HCl腐蝕造成的鐵脫落。

2.2 殘?jiān)黊RF分析

為進(jìn)一步分析殘?jiān)饕煞?，?duì)焙燒后殘?jiān)M(jìn)行XRF分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 焙燒后殘?jiān)黊RF結(jié)果

從表1中看出，殘?jiān)饕獮樵O(shè)備經(jīng)腐蝕后產(chǎn)生的鐵的化合物經(jīng)焙燒形成的三氧化二鐵，其中還含有少量催化劑組分，與XRD表征結(jié)果相一致。

2.3 萃取實(shí)驗(yàn)分析

為確定灼燒損失物組成，對(duì)一定量堵塞樣品進(jìn)行萃取處理，去除固樣表面黏附的油相，為避免熱敏性物質(zhì)揮發(fā)，對(duì)樣品進(jìn)行低溫真空干燥后稱重。實(shí)驗(yàn)后核算，堵塞物樣品中油相質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。為確認(rèn)堵塞原因，進(jìn)一步對(duì)萃取得到的60%的固體樣品進(jìn)行分析。

2.3.1 萃取后固體XRF表征

從表2中可以看出，萃取后固體中含有大量的氯化物，少量鐵的化合物及催化裂化催化劑，繼續(xù)對(duì)萃取后樣品進(jìn)一步進(jìn)行XRD分析。

表2 萃取后固體XRF數(shù)據(jù)表

2.3.2 萃取后固體XRD表征

對(duì)萃取后剩余固體進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖2所示。

圖2 萃取后固體XRD譜圖

從圖2中可以看出，萃取后固體樣品主要為氯化氨晶相，與XRF測(cè)試結(jié)果相一致。

2.4 分餾塔壓降分析及分餾塔頂循混合液溫度核算

從圖3分餾塔壓降歷史曲線可看出，26日分餾塔壓降出現(xiàn)升高趨勢(shì)，為確定塔頂易結(jié)鹽溫度，根據(jù)目前裝置含硫污水排出量11 t·h-1，富氣量7 t·h-1，汽油量16.6 t·h-1，以及分子量核算含硫污水在分餾塔頂?shù)臍庀嗄柗謮簽?.59，含硫污水在氣相分餾塔塔頂?shù)臍庀嗄柗謮簽樗?0.59×總=0.59×（0.122+0.101）=132 kPa，查表得：壓力為132 kPa時(shí)，水蒸氣的冷凝溫度為108 ℃，正常生產(chǎn)操作需控制頂循流量及溫度，使分餾塔頂溫度高于該溫度。

圖3 分餾塔壓降歷史曲線

處理結(jié)鹽問(wèn)題進(jìn)行水洗時(shí)，也應(yīng)使塔頂溫度在95～108 ℃以下，塔頂溫度過(guò)高大量水會(huì)在塔頂氣化造成安全閥起跳，塔壓要控制在0.17～0.22 MPa。要及時(shí)化驗(yàn)分析除鹽水中鹽含量，確保清洗合格。

3 水洗流程

3.1 水洗流程

降低反應(yīng)加工量，通過(guò)調(diào)整回?zé)捰土?、終止劑流量控制提升管出口溫度。改好封油流程，做好封油脫水準(zhǔn)備工作，從分餾塔回流泵進(jìn)新鮮水，柴油不合格線收封油，頂循輕柴油抽出口水洗。首先引新鮮水對(duì)頂循系統(tǒng)進(jìn)行清洗，控制塔頂溫度不高于108 ℃，水樣分析（氯含量、氨氮含量）每30 min進(jìn)行一次，直至氯質(zhì)量濃度≤120 mg·L-1，完成頂循洗滌。再對(duì)汽柴油精餾段進(jìn)行清洗，水洗水自柴油線抽出，水洗該塔段時(shí)，要確保柴油抽出溫度不低于120 ℃，防止水流至一中抽出段從而造成一中循環(huán)中斷。也應(yīng)及時(shí)從柴油泵的水樣進(jìn)行分析氯離子及氨氮，確保清洗合格。

3.2 水洗流程圖

分餾塔結(jié)鹽水洗流程圖見(jiàn)圖4。

圖4 分餾塔結(jié)鹽水洗流程圖

3.3 水洗后成效

采用注水洗滌后，分餾塔壓降明顯改善由0.05 MPa降至0.02 MPa，柴油抽出量明顯提高，流量穩(wěn)定。通過(guò)在線水洗處理分餾塔結(jié)鹽問(wèn)題，避免了裝置停工帶來(lái)的損失，保證了催化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4 結(jié) 論

原油劣質(zhì)化是石油煉制供應(yīng)的大勢(shì)所趨，在大負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，催化裂化分餾塔板結(jié)問(wèn)題不可避免，在加強(qiáng)原料及進(jìn)料性質(zhì)監(jiān)控調(diào)配的基礎(chǔ)上，控制好分餾塔操作，一旦出現(xiàn)板結(jié)或泵堵塞，應(yīng)及時(shí)對(duì)裝置清理物進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出解決方案。

［1］涂俊,張憲寶,倪維起.LTAG技術(shù)在齊魯分公司催化裂化裝置的應(yīng)用[J].遼寧化工,2018,5:412-414.

［2］胡久平.催化裂化裝置的節(jié)能探討[J].遼寧化工,2017,9:892-893.

［3］楊嬌,李鐵森,彭瀚,等.原位晶化型重油催化裂化催化劑的研究現(xiàn)狀與展望[J].中外能源,2021,1:58-75.

［4］陳俊武, 盧捍衛(wèi), 催化裂化在煉油廠中的地位和作用展望——催化裂化仍將發(fā)揮主要作用[J].石油學(xué)報(bào)（石油加工）, 2003,1:1-11.

［5］沈躍. 重油催化裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行探究[J]. 化工管理，2020, 23: 179-180.

［6］王京. 煉油工藝中結(jié)垢與阻垢研究的新進(jìn)展[J]. 石油化工, 2001, 30 (2): 141-146.

［7］格寧, 邱東華, 楚桂花, 等. 催化分餾塔結(jié)鹽原因及處理方法[J]. 當(dāng)代化工, 2004, 33 (4): 205-206.

［8］高文清. 乙烯裝置汽油分餾塔結(jié)焦原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J]. 精細(xì)石油化工, 2020, 37 (1): 62-64.

［9］王巍瓷, 李曉光. 在線處理重油催化裂化裝置分餾塔結(jié)鹽[J].現(xiàn)代化工，2010, 30 (4):82-86.

［10］林崧, 陳強(qiáng), 朱亞?wèn)|, 等. 催化裂化油漿固液分離新技術(shù)開發(fā)[J].煉油技術(shù)與工程, 2021, 1: 6-9.

［11］王京.煉油工藝中結(jié)垢與阻垢研究的新進(jìn)展[J]. 石油化工，2001，30 (2)：141-146.

［12］劉帆,于寧.催化裂化分餾塔結(jié)鹽分析與在線水洗處理措施[J].石油化工應(yīng)用，2020, 39（9）:120-122.

［13］楊鈺瑩. 催化分餾塔結(jié)鹽的原因及處理辦法[J]. 科學(xué)管理, 2017, 10: 275-277.

［14］郭英明, 楊振東. 催化裂化裝置分餾塔結(jié)鹽原因與處理措施[J].技術(shù)管理, 2016, 12：71.

［15］程文嘉, 楊元彬, 李健, 等. 重油催化裂化分餾塔結(jié)鹽在線水洗技術(shù)的研究[J]. 石油煉制與化工，2016, 47（12）:7-10.

［16］郭慶舉,張英,楊堂明.催化裂化主分餾塔結(jié)鹽解決方案[J].煉油技術(shù)與工程，2012, 42（3）:51-53.

［17］武雄飛, 孫玲, 荀紹馨. 分餾塔結(jié)鹽的原因分析、處理及預(yù)防[J]. 遼寧化工[J]. 2007, 36 (7)：472-488.

［18］王漢璽, 黃立強(qiáng), 張曉峰. 分餾塔結(jié)鹽原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J]. 遼寧化工，2012, 7: 689-691.

［19］格寧, 邱東華, 楚桂花, 等. 催化分餾塔結(jié)鹽原因及處理方法[J]. 2004, 4: 205-206.

Analysis on Blockage of Diesel Pump Inlet in the Middle Section of Catalytic Fractionation Tower and Measures

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（Shandong Chambroad Petrochemicals Co., Ltd., Binzhou Shandong 256500, China)

Aiming at the problems that the pressure drop of 650 kt·a-1catalytic cracking fractionation tower of Shandong Chambroad Petrochemicals Co.,Ltd. occasionally increased, the return flow in the middle section fluctuated, and the diesel pumping flow fluctuated sharply, the diesel extraction pump was overhauled and the black fine powdery substance was cleaned out. After analyzing the black fine powder substance, it was found that the main component of the black substance was ammonium chloride. The workshop timely used online water washing to deal with the salt formation on the tray to avoid the occurrence of serious accidents such as the rushing tower.

Catalytic cracking; Fractionation tower; Diesel; Water washing; Salt formation

2021-04-13

王文靜（1986-），女，山東淄博人，中級(jí)工程師，碩士學(xué)位，2013年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，研究方向：化工工藝開發(fā)。

李新（1985-），男，副高級(jí)工程師，碩士學(xué)位，研究方向：化工工藝開發(fā)。

TE624

A

1004-0935（2021）10-1568-04