常壓塔側(cè)線外觀異常的原因及建議

摘 " " "要： 某石化公司常壓裝置原油加工能力為150萬噸/年，采用“初餾+常壓塔”工藝技術(shù)。在裝置實際生產(chǎn)過程中，因裝置加工原油偏離設(shè)計，且長期摻煉性質(zhì)偏重、塔頂油收率偏低的原油，給塔頂?shù)蜏馗g帶來較大壓力。通過裝置的一次生產(chǎn)波動，重點對引起裝置低溫部位換熱器腐蝕的直接原因和根本原因進行分析，針對分析的原因采取針對性措施并實施后，塔頂?shù)蜏胤栏〉幂^好的效果。

關(guān) "鍵 "詞：常減壓； 低負荷； 腐蝕； 常壓塔

中圖分類號：TQ028.3 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）04-0581-04

某石化公司常壓裝置原油加工能力為150萬噸/年，年開工時數(shù)8 400 h，裝置操作彈性為60%～120%，以中輕質(zhì)原油文昌原油為設(shè)計原油，采用“初餾塔+常壓塔”工藝技術(shù)。裝置由原油換熱部分、電脫鹽部分、初餾蒸餾部分、加熱爐部分、常壓蒸餾部分等組成。裝置在實際加工過程中，以加工性質(zhì)相對偏重的中質(zhì)原油為主，因加工原油性質(zhì)變化，裝置生產(chǎn)運行參數(shù)偏離設(shè)計條件，給裝置穩(wěn)定運行帶來諸多不利因素。

1 "生產(chǎn)波動現(xiàn)象

2020年10月，某公司常壓裝置在正常加工性質(zhì)偏重的番禺原油期間，裝置常壓塔操作不穩(wěn)定，出現(xiàn)較為嚴重的波動，給裝置操作帶來很大影響，通過排查，判斷常頂換熱器管束腐蝕而出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，進而影響常壓塔穩(wěn)定操作。此次裝置生產(chǎn)波動的主要表現(xiàn)有以下幾點：（1）常壓塔常頂酸性水切水量突然降低，在油水界位穩(wěn)定的情況下，切水量由4.0噸/時降低至1.0噸/時。（2）常壓塔塔頂溫度逐漸緩慢下降至指標下限并長時間難以提高。常壓塔塔頂溫度下降至108.0 ℃，通過提高中段返塔溫度、降低回流量等措施，也難以提高塔頂溫度。（3）通過取樣發(fā)現(xiàn)，常頂油外觀偏深發(fā)黑，有較多懸浮物。靜止一段時間后，取樣瓶內(nèi)出現(xiàn)油水分層的現(xiàn)象，其中常頂油含水量達1/3～1/2取樣瓶高度，這種現(xiàn)象與常規(guī)常頂油/原油換熱器內(nèi)漏產(chǎn)生的現(xiàn)象存在很大不同。（4）進一步對常壓塔常一線、常二線取樣發(fā)現(xiàn)，常一、常二側(cè)線外觀也出現(xiàn)發(fā)黑且含較多不明雜質(zhì)的現(xiàn)象。

2 "生產(chǎn)波動原因分析

根據(jù)裝置常壓系統(tǒng)出現(xiàn)上述的異?，F(xiàn)象，針對各種異?，F(xiàn)象開展原因分析與判斷。

2.1 "常頂油外觀發(fā)黑

常頂油外觀偏深、常頂污水發(fā)黑，通過排查，判斷直接原因為常頂油換熱器管束內(nèi)漏，使部分原油泄漏至常頂油側(cè)，同時常頂油換熱器常頂油側(cè)含有大量的黑色不明雜質(zhì)，進一步導(dǎo)致常頂油、常頂污水外觀偏深、甚至發(fā)黑。

2.2 "常頂油嚴重帶水分析

裝置在正常生產(chǎn)的情況下，裝置常頂油取樣時，常頂油稍帶有部分游離水，操作人員肉眼是較難觀察到明水現(xiàn)象，但此次常頂油取樣靜止一段時間后，取樣瓶出現(xiàn)明顯的分層情況，常頂油含水量達1/3～1/2取樣瓶，且取樣瓶中下部為含有大量雜質(zhì)的乳化油/水。判斷常頂油分層可能原因為常頂油與酸性水發(fā)生乳化，故使常頂油帶大量明水。

針對此次常頂油乳化帶水的現(xiàn)象，這是本裝置運行以來，從并未碰到的生產(chǎn)異常現(xiàn)象，需對該現(xiàn)象原因進行分析判斷，常頂油分層情況見圖1所示。

根據(jù)以往操作經(jīng)驗，影響常頂油帶水的因素有：塔頂水冷器管束內(nèi)漏、常頂油回流罐界位控制過高、回流罐油液位偏低，常頂油在回流罐停留時間太短等因素。通過對回流罐界位計、油水液位進行現(xiàn)場比對發(fā)現(xiàn)，均在正常控制范圍內(nèi)；對水冷器管束內(nèi)漏情況也進行排查后為正常。

結(jié)合常頂油換熱器管束內(nèi)漏、常頂油乳化嚴重、在排除上述常規(guī)因素導(dǎo)致常頂油帶水的情況后，對原油性質(zhì)進行分析。通過分析判斷，可能原因為：裝置加工番禺原油為高蠟原油，蠟含量達到20%～30%，高蠟原油因換熱器管束內(nèi)漏，進入常頂油揮發(fā)系統(tǒng)后，原油中的蠟易與常頂油、酸性水混合而發(fā)生乳化，使常頂油與酸性水在常頂回流罐中無法快速分離，進而使常頂油攜帶較多酸性水，而取樣瓶靜止一段時間后，油水緩慢分離而出現(xiàn)分層。

為評價驗證常頂油在含蠟與不含蠟情況下的油水分離速度及乳化情況進行對比，分別取A、B共計2份常頂油試驗樣，添加等量新鮮水。A樣為常頂油和新鮮水，B樣為常頂油、新鮮水及少量蠟油。A、B樣品進行充分搖晃，在靜止狀態(tài)下，觀察A、B試驗樣的油水分離速度和油水乳化情況進行橫向?qū)Ρ?，具體見圖2所示。

2.2.1 "油水分離速度對比

經(jīng)簡單試驗，未添加蠟油的常頂油樣品A，其油水分離時間明顯較快，A樣品油水分界線明顯清晰的時間約為10秒，而此時B樣品水中還含有大量的小氣泡。

2.2.2 "樣品乳化情況對比

經(jīng)簡單試驗，經(jīng)過約3分鐘的靜止時間，A樣品油水分界線清晰，基本無乳化現(xiàn)象；而B樣品油水分界線雖清晰，但存有明顯油乳化層。進一步試驗發(fā)現(xiàn)，其靜止30分鐘后，其乳化層并未消退。

通過該試驗間接表明：一是含有蠟質(zhì)的常頂油油水分離時間明顯較慢；二是含蠟質(zhì)的常頂油自身破乳化能力差，其乳化油難以消除。結(jié)合此次常頂油換熱器內(nèi)漏、常頂油乳化帶水的現(xiàn)象，可以判斷為：常頂油換熱器管束內(nèi)漏后，高蠟原油進入常頂油系統(tǒng)，使常頂油部分發(fā)生油水乳化，減慢了油水分離速度，在常頂回流罐停留時間不變的情況下，常頂油出現(xiàn)攜帶大量水。

2.3 "常壓塔頂溫度偏低分析

常壓塔常頂油從常頂回流罐由常頂回流泵抽出提壓后，一部分油品外送做石腦油出裝置，另一部分回流進常壓塔做塔頂冷回流，控制塔頂溫度調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量。因常頂油乳化帶水嚴重，導(dǎo)致大量水分隨常頂油乳化液一并進常壓塔，而水在常壓塔塔內(nèi)汽化需吸取大量的熱量，導(dǎo)致常壓塔塔頂溫度逐漸下降并維持長時間在指標下限運行。

為提高常頂溫度，操作中通過降低常壓塔常一中、常二中回流取熱來提高塔中上部負荷運行，但效果不明顯，常壓塔塔頂溫度一直維持在108.0℃左右運行，且常壓塔中上部運行參數(shù)極不穩(wěn)定，常一餾出溫度時常出現(xiàn)側(cè)線溫度突降的現(xiàn)象，見圖3和圖4所示。

2.4 "常壓塔側(cè)線外觀發(fā)黑及帶雜質(zhì)原因分析

常減壓裝置加工原料為原油，而原油含有較多泥沙、機雜等各種不明雜質(zhì)，大部分雜質(zhì)可以在電脫鹽系統(tǒng)去除，但少部分未去除的雜質(zhì)在原油加工過程中，隨著加工物料逐漸轉(zhuǎn)移至后續(xù)處理單元，易附著在常壓塔塔頂、塔中上部塔盤、管線內(nèi)壁等部位。

此次裝置常頂油所帶的帶乳化油進入常壓塔，使常壓塔中上部存在帶水運行的環(huán)境，相當(dāng)于常壓塔上部處于一個“在線洗塔”的狀態(tài)，塔內(nèi)塔盤及側(cè)線管線內(nèi)壁附著的雜質(zhì)溶于水而隨側(cè)線介質(zhì)一并外送。

可見，通過分析初步判斷導(dǎo)致常壓塔側(cè)線外觀發(fā)黑的原因為常壓塔上部在水的洗塔作用下，這是常壓塔側(cè)線外觀發(fā)黑，攜帶雜質(zhì)的原因。側(cè)線外觀見圖5所示。

2.5 "常頂換熱器內(nèi)漏處理情況

裝置波動初期，即已判斷常頂油/原油換熱器管束內(nèi)漏，故及時將常頂油換熱器切出運行系統(tǒng)，并進行吹掃隔離。經(jīng)過對管束打壓查漏后，發(fā)現(xiàn)換熱器較多管束內(nèi)漏，且部分管束出現(xiàn)油泥及不明雜質(zhì)的堵塞，見圖6所示。

通過分析判斷，引起此次常頂油/原油換熱器管束腐蝕的主要是垢下腐蝕。正常運行過程中，換熱器管束內(nèi)鹽類及垢物不會立即給管束帶來腐蝕，在裝置常頂運行負荷較低的情況下，管束內(nèi)的雜質(zhì)、鹽類也不能很好的排出，而是長期沉積在管束內(nèi)，進而引起垢下腐蝕。

3 "換熱器腐蝕原因及措施實施效果

該裝置設(shè)計原油為加工中輕質(zhì)文昌原油，其常壓塔收率較高，特別是常頂揮發(fā)系統(tǒng)設(shè)計收率約為8.4%，但是裝置在實際運行中，根據(jù)指令要求，裝置以加工性質(zhì)偏重的西江、番禺等原油為主，番禺原油常頂油收率僅為2.0%～3.0%左右，明顯低于設(shè)計，見表1所示。

從上表可以看出，裝置在實際加工番禺原油期間，因塔頂物料收率低，常壓塔塔頂運行負荷處于偏低的狀態(tài)，約為設(shè)計負荷的35%，已低于裝置設(shè)計操作彈性的60.0%～120.0%下限運行。

常壓塔上部運行負荷偏低，常頂油系統(tǒng)物料介質(zhì)偏少，存在換熱器、空冷器等管束內(nèi)的雜質(zhì)、鹽類不易隨介質(zhì)外送，易沉積在管束上，長此以往極易將設(shè)備管束堵塞，引起設(shè)備管束垢下腐蝕。

3.1 "優(yōu)化措施及實施效果

1）針對裝置常壓塔揮發(fā)線運行負荷低的情況，操作中通過降低常壓塔中段回流取熱、提高中段回流返塔溫度，進而提高常壓塔上部運行負荷。通過調(diào)整操作，在確保常頂石腦油質(zhì)量合格的前提下，常一線餾出溫度由165 ℃提高至185 ℃，此舉對提高常壓塔上部運行負荷有很好的促進作用，且對常一餾出線腐蝕也非常有利。

2）增設(shè)初餾塔初側(cè)線進常壓塔分餾技術(shù)改造。因初側(cè)線油中含有約20%左右的石腦油組分，通過將初側(cè)線改進常壓塔后，對提高常壓塔中上部運行負荷非常有利，提高常頂油揮發(fā)系統(tǒng)物料量有利，且能改善工業(yè)燃料油品質(zhì)。通過技術(shù)改造并實施后，實現(xiàn)了初側(cè)線油進常壓塔分餾的運行條件，實踐表明對提高常壓塔塔頂負荷啟著很好的作用。

3）通過技改將常頂油回?zé)挸６邢到y(tǒng)技術(shù)改造。通過將常頂油回?zé)挸核脑欤商岣叱核喜考皳]發(fā)線物料量，也能改善常頂油揮發(fā)系統(tǒng)的工藝防腐環(huán)境。此改造方式已在二套常減壓裝置得到實施，取得很好的效果。

4）做好常壓塔塔頂工藝防腐“三注”工作。一是適當(dāng)提高常壓塔塔頂注水量，避免因揮發(fā)線物料少，使雜質(zhì)長時間在管束內(nèi)沉積，進而形成垢下腐蝕。二是對裝置常頂揮發(fā)系統(tǒng)工藝防腐注劑型號、注劑量進行優(yōu)化調(diào)整。目前本裝置塔頂防腐注劑已采用由廣東粵首新科技有限公司提供的油溶性低溫緩蝕劑和有機中和劑，在裝置低負荷運行期間，可適當(dāng)提高防腐注劑量加注以加強防腐效果。正常生產(chǎn)期間，可根據(jù)實際防腐效果進行優(yōu)化調(diào)整。

通過上述措施的實施，常壓塔低溫防腐環(huán)境得到明顯的改善，塔頂酸性水鐵離子均值及其合格率也得到明顯提高，見表2所示。

表2 "常頂酸性水鐵離子數(shù)據(jù)對比表

項 目 2020年 2021年 2022（至8月）

鐵離子均值/（mg·kg-1） 1.60 1.5 0.31

合格率（＜2.0 mg·L-1）% 78.8 88.2 100.0

4 "結(jié)束語

常減壓裝置是石油煉制處理單元的龍頭裝置，設(shè)備腐蝕壓力大，而常壓塔塔頂換熱器是常減壓低溫腐蝕的重點部位。本文針對裝置加工原油性質(zhì)偏重、裝置加工負荷低給裝置塔頂系統(tǒng)帶來腐蝕問題，通過提高常壓塔上部運行負荷、常頂油回?zé)挼确绞?，提高常頂揮發(fā)線物料量，改善了常壓塔塔頂腐蝕環(huán)境，對減緩腐蝕啟著較好的作用。

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Reasons and Suggestions on Abnormal Side Line

Appearance of Atmospheric Tower

LIN Zhi-qiang

（CNOOC Ningbo Daxie Petrochemical Co.， Ltd.， Ningbo Zhejiang 315812， China）

Abstract： "The crude oil processing capacity of the atmospheric unit of a petrochemical company is 1.5 Mt·a-1， and the process technology of \"primary distillation+atmospheric tower\" is adopted. In the actual production process of the unit， due to the deviation of the crude oil processed by the unit from the design， and the long-term blending of heavy crude oil with low overhead oil yield， the tower top low-temperature corrosion is under great pressure. in this paper， the direct and fundamental causes of the corrosion of the heat exchanger at the low temperature part of the unit were analyzed through the first production fluctuation of the unit. After taking targeted measures against the causes and implementing them， the tower top low-temperature anti-corrosion has achieved good results.

Key words： "Atmospheric and vacuum distillation unit; Low load; Corrosion; Atmospheric tower