常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)阻塞的處理措施和預(yù)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(yùn)行中發(fā)現(xiàn)常壓塔頂循環(huán)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(dǎo)致常壓裝置輕收收率降低和后續(xù)裝置運(yùn)行能耗的增加。判斷為常壓塔頂換熱器結(jié)垢堵塞所致，對換熱器垢樣化驗報告進(jìn)行分析后認(rèn)為：常壓塔頂系統(tǒng)管線及換熱器結(jié)垢堵塞的主要原因是常壓裝置生產(chǎn)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(jìn)入常壓系統(tǒng)管道，在高溫油氣作用下轉(zhuǎn)化為固體結(jié)晶析出，聚集并附著在管道內(nèi)壁，因此管道層層結(jié)垢而最終發(fā)生堵塞。目前從經(jīng)濟(jì)方面考慮，暫時無法實現(xiàn)將常壓裝置用水替換為軟化水（除鹽水），依據(jù)目前情況公司相關(guān)部門對常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)先后進(jìn)行了在線水洗和機(jī)械清洗，并對兩種清洗方法的效果進(jìn)行了參數(shù)記錄和對比分析，探索解決此問題常規(guī)化、制度化的解決方案，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行[1-3]。

1 原因分析

自2021 年10 月底，常壓塔頂循環(huán)線出口溫度數(shù)據(jù)和塔頂汽油抽出數(shù)據(jù)同時出現(xiàn)異常升高（常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)流程圖見圖1），具體表現(xiàn)為以下兩個方面：

圖1 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)流程圖

現(xiàn)象1：在常壓塔頂循環(huán)線入口溫度表T1穩(wěn)定的情況下，循環(huán)線出口溫度表T2自90 ℃開始持續(xù)上升，最高達(dá)到110 ℃左右，換熱效率明顯下降。

現(xiàn)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(biāo)分別升高了0.032 MPa 和0.023 MPa。

通過常壓塔頂循環(huán)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(huán)系統(tǒng)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(dǎo)致了常壓輕收收率由49.5%降低至47.5%以及后續(xù)裝置運(yùn)行能耗的增加，因而降低了系統(tǒng)整體的經(jīng)濟(jì)效益。

為解決此問題公司召開了專題研討會，依據(jù)問題的前期分析結(jié)果商定對常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)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(huán)系統(tǒng)清理

2.1 在線水洗及效果對比

首先對常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)管式換熱器（E-102AB）、板式換熱器（E-101A/B）進(jìn)行了兩次常規(guī)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(huán)系統(tǒng)在經(jīng)過兩次在線水洗后，常壓塔頂循環(huán)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(dá)到換熱管疏通的要求。

圖2 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)在線水洗前后塔頂溫度、壓力對比圖

2.2 機(jī)械清洗及效果對比

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

2.2.1 換熱器清理后感官效果 換熱器切出機(jī)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(jī)械清洗前后感官效果對比

圖4 板式換熱器（E-101A/B）機(jī)械清洗前后感官效果對比

2.2.2 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)換熱效果（圖5）由圖5 可以看出，在進(jìn)行常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)管式換熱器（E-102AB/CD）切出機(jī)械清洗以后，在塔頂循環(huán)系統(tǒng)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(dá)到了工藝指標(biāo)要求。

圖5 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)清洗前后塔頂溫度對比圖

2.2.3 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)壓力（圖6）由圖6 可以看出，對常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)板式換熱器（E-101A/B）進(jìn)行機(jī)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(dá)到了工藝指標(biāo)要求。

圖6 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)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(huán)系統(tǒng)機(jī)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(dá)到了工藝指標(biāo)要求。

圖7 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)清洗前后輕收收率對比圖

2.2.5 后續(xù)系統(tǒng)能耗降低（圖8）由圖8 可以看出，在進(jìn)行常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)機(jī)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(xù)原油進(jìn)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(xù)設(shè)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(huán)系統(tǒng)管式換熱器（E-102AB/CD）切出機(jī)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(tǒng)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(jìn)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(xù)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(shù)據(jù)因此得到提高。

徹底解決了常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)結(jié)垢堵塞引起的一系列問題，數(shù)據(jù)見表1。

表1 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)清洗前后綜合效果對比

4 結(jié)語

常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)此次運(yùn)行周期為18 個月，依據(jù)換熱器機(jī)械清洗的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)和效果評價，為確保常壓裝置的長周期和安全穩(wěn)定的運(yùn)行，建議將常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)的定期機(jī)械清洗列入常規(guī)操作規(guī)程中，形成常規(guī)化、周期化的管理制度。定期進(jìn)行機(jī)械清洗以解決常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)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(shè)備的正常運(yùn)行。