延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

????摘要:延遲焦化裝置原料鹽含量高，造成分餾塔頂部結(jié)鹽嚴(yán)重，影響裝置處理量并使設(shè)備腐蝕加劇。現(xiàn)有分餾塔除鹽方法是裝置降量對(duì)分餾塔進(jìn)行水洗。利用除鹽新技術(shù)不再進(jìn)行水洗操作，該技術(shù)投用后，設(shè)備運(yùn)行安全平穩(wěn)。在原油脫鹽連續(xù)超標(biāo)、減壓渣油鹽含量持續(xù)高的情況下，分餾塔頂部未出現(xiàn)結(jié)鹽現(xiàn)象，頂循備用泵未出現(xiàn)結(jié)鹽堵塞，運(yùn)行泵未出現(xiàn)機(jī)封結(jié)鹽泄漏和葉輪損壞等現(xiàn)象。進(jìn)出除鹽設(shè)備頂循油氯含量分析表明，經(jīng)過在線連續(xù)脫鹽，油中氯含量降低，含鹽水中氯含量也逐步降低。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

中國(guó)某公司1.4Mt/a延遲焦化裝置于2008年6月建成投產(chǎn)，采用“一爐兩塔”工藝流程，設(shè)計(jì)生焦周期20 h，焦炭塔直徑9 m，由反應(yīng)、分餾、吸收穩(wěn)定、干氣脫硫、吹汽放空、冷焦水密閉處理、水力除焦及石油焦輸送單元組成。原料以減壓渣油為主，同時(shí)回?zé)捜珡S產(chǎn)生的重污油、輕污油、輕烴及其它化工廢劑。由于原料鹽含量高，攜帶的氮化物在反應(yīng)過程中生成NH3 , NH3進(jìn)一步與HCI反應(yīng)生成NH4 Cl鹽，NH4 Cl極易溶于水，在分餾塔的下部，NH4 Cl分解為NH3和HCl，溫度下降后則重新生成NH4 Cl顆粒。生產(chǎn)中分餾塔頂部塔盤、空冷管束、頂循泵等設(shè)備和管線經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)鹽現(xiàn)象，造成堵塞、腐蝕和泄漏等隱患，成為裝置大處理量和長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)的瓶頸。2013年應(yīng)用除鹽新技術(shù)以來，分餾塔頂部未出現(xiàn)結(jié)鹽現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行良好，徹底解決了分餾塔結(jié)鹽造成的生產(chǎn)難題。

常規(guī)結(jié)鹽處理方法

1改善工藝操作條件

????根據(jù)原料的性質(zhì)和操作情況降低蒸汽在頂循中的分壓，減少蒸汽冷凝，即減少冷凝水的量來降低H2S-HCl-NH3-H2O腐蝕和結(jié)晶鹽的形成;操作中提高塔頂部溫度和頂循返塔溫度，防止低溫區(qū)形成結(jié)晶鹽。但是這個(gè)操作條件受很多因素的制約，操作彈性不大。溫度提高后，還會(huì)造成塔頂油氣的冷卻設(shè)備結(jié)鹽，處理時(shí)更加困難。

2加入結(jié)鹽控制劑

在分餾塔水洗完成后，向頂循泵入口持續(xù)加入結(jié)鹽控制劑，防止NH4 Cl等鹽類在塔內(nèi)聚集。這種不易揮發(fā)的添加劑在隨重組分向塔盤下流動(dòng)過程中，浸潤(rùn)塔內(nèi)NH4Cl沉積物，逐漸使NH4Cl從金屬表面分離，被液流沖散帶走，并隨產(chǎn)品帶出塔。這種方法克服了現(xiàn)有水洗存在費(fèi)時(shí)、裝置停工或降量等缺點(diǎn)，但長(zhǎng)期加入必將提高裝置運(yùn)行成本，目前國(guó)內(nèi)利用此方法的裝置很少。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

3在線水洗分餾塔

在線水洗方法除去分餾塔頂部結(jié)鹽，是目前國(guó)內(nèi)煉油廠普遍使用的方法。水洗的原理是根據(jù)結(jié)鹽機(jī)理，向分餾塔頂部注水，用水將固體鉸鹽溶解，打通被固體鉸鹽堵塞的降液管、受液槽以及塔盤，積存的大量固體鉸鹽變成鉸鹽水溶液由液相回流逐次流至下部塔盤，被溶解的鉸鹽溶液通過塔的側(cè)線抽出將結(jié)鹽帶出。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于成本低，效果明顯，但每次進(jìn)行水洗操作時(shí)，裝置要降低處理量，對(duì)產(chǎn)品要求高時(shí)，水洗期間要產(chǎn)生大量的污油，不能作為產(chǎn)品輸送下游裝置。當(dāng)原料中鹽含量高時(shí)，水洗后很短時(shí)間會(huì)再次出現(xiàn)塔頂結(jié)鹽。

4設(shè)備材質(zhì)升級(jí)

設(shè)備材質(zhì)升級(jí)如換熱管、泵、管線等換成更抗腐蝕的材質(zhì)，管線等局部補(bǔ)強(qiáng)以增加抗腐蝕性。這些措施都是通過增強(qiáng)設(shè)備來減弱腐蝕程度，然而設(shè)備的腐蝕仍然存在，只是腐蝕速度減緩了，并沒有從腐蝕的源頭上去解決問題。另一方面講，更換塔盤、選用更高級(jí)別材質(zhì)的管線，這在很大程度上提高了設(shè)備投入費(fèi)用，一段時(shí)間后設(shè)備還是會(huì)腐蝕穿孔，再停工更換設(shè)備，這只是暫時(shí)的緩???辦法，不是解決問題的根本手段。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

5除鹽新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

????由某科研機(jī)構(gòu)開發(fā)的分餾塔除鹽成套設(shè)備專利技術(shù)，在洛陽石化焦化裝置分餾塔進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。工藝流程見圖5，分餾塔頂循回流油經(jīng)過冷卻器后，分出20 t/h頂循回流油進(jìn)入除鹽成套設(shè)備，與0. 5一1 t/h除鹽水混合，除鹽水在微相萃取器分離器內(nèi)快速溶解頂循油中的鹽，脫鹽后的頂循油匯合頂循回流返塔，含鹽污水進(jìn)入裝置酸性水系統(tǒng)去下游污水汽提裝置處理。

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????分餾塔頂循環(huán)油成套除鹽設(shè)備主要有湍旋混合器、微相萃取分離器和油水分離器三部分組成。工作原理見圖6，首先通過湍旋混合器將水均勻分散到循環(huán)油中，油中的鹽部分溶解到水中，其次經(jīng)微萃取分離器深度捕獲鹽類離子并將油水進(jìn)行初步的預(yù)分離，油水分離器利用粗粒化及波紋強(qiáng)化沉降，快速高效的實(shí)現(xiàn)油水分離，溶水性鹽溶于水中被帶出，達(dá)到頂循油在線脫鹽目的。

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????通過湍旋混合器后，水以液絲的形式進(jìn)入微相萃取分離器，微相萃取分離器內(nèi)并聯(lián)多根萃取一分離芯管，該芯管是依靠?jī)煞N互不相溶液體的密度差，利用進(jìn)口特殊結(jié)構(gòu)使液體產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，分散在油中的水滴螺旋遷移到芯管邊壁，此過程增大了水滴與部分未萃取鹽離子的接觸，實(shí)現(xiàn)了油中分散的鹽類離子二次深度的萃取分離;含鹽水滴聚結(jié)后從芯管的底流口排出，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了油水的預(yù)分離過程。旋流萃取一分離芯管內(nèi)流體萃取分離原理如圖7所示，旋流場(chǎng)內(nèi)任一點(diǎn)流體的速度都可以分解為切向、徑向和軸向三個(gè)分量，三個(gè)分量都存在剪切應(yīng)力，高進(jìn)口流速形成了很大的剪切應(yīng)力，強(qiáng)剪切力下液滴粒徑迅速減小，大大增加了傳質(zhì)表面積。然后水滴遷移碰撞長(zhǎng)大，由于超重力的離心沉降作用，水滴被分離出來。另外，旋流場(chǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的流場(chǎng)，液滴的不斷破碎和長(zhǎng)大，可以增加表面更新率，提高傳質(zhì)系數(shù)，同時(shí)可以細(xì)化液滴尺寸，均化主體濃度差，從而強(qiáng)化傳質(zhì)，并且聚結(jié)長(zhǎng)大，一定程度上也強(qiáng)化了相分離的過程。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

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經(jīng)萃取汾離器后，油相出口進(jìn)入油水分離器的上部，水相(含油)進(jìn)入油水分離器的下部，油水混合器設(shè)置了入口分布管進(jìn)行流場(chǎng)分布，減少入口射流對(duì)流場(chǎng)的干擾，接著通過油水整流器，對(duì)液流流態(tài)進(jìn)行均勻分布，保持平穩(wěn)，使油水由紊流變?yōu)閷恿鲬B(tài)，擴(kuò)大主分離區(qū)域;最后采用了多層折板油水分離區(qū)域，折板上開有直徑4一12 mm的小孔，之前聚結(jié)的大油滴通過小孔迅速上升到上一層折板，并逐級(jí)上升，有效地提高了分離速度和效率，并且折板采用親油疏水材料，使油水混合物在折板上流動(dòng)過程中保持一定的角度，根據(jù)“淺池原理”，在較小的空間中，即可加速油相上浮速度和水相沉降速度，實(shí)現(xiàn)了油水的高效快速分離過程。除鹽后的凈化油返回分餾塔，含鹽水去污水汽提，實(shí)現(xiàn)了分餾塔頂循環(huán)油的高效在線除鹽效果。

6應(yīng)用效果

????(1)自2013年11月投用分餾塔頂循油除鹽設(shè)施后，設(shè)備運(yùn)行安全平穩(wěn)。在原油脫鹽連續(xù)超標(biāo)、減壓渣油鹽含量持續(xù)高的情況下，分餾塔頂部及頂循備用泵未出現(xiàn)結(jié)鹽堵塞情況，運(yùn)行泵未出現(xiàn)機(jī)封結(jié)鹽泄漏和葉輪損壞等現(xiàn)象。

????(2)投用除鹽設(shè)施后，對(duì)進(jìn)出除鹽設(shè)備頂循油進(jìn)行氯含量化驗(yàn)分析，從化驗(yàn)分析值看，分餾塔頂循油經(jīng)過在線連續(xù)脫鹽，油中氯含量逐步降低，同時(shí)含鹽水中氯離子含量也在逐步降低。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

????(3)成套除鹽設(shè)備投資少，占地面積小，流程簡(jiǎn)單易進(jìn)行技術(shù)改造和工藝操作，能耗增加少，可根據(jù)裝置具體情況用除鹽水或分餾塔頂酸性水作為除鹽設(shè)備用水。此技術(shù)可以推廣應(yīng)用到煉油化工各類易結(jié)鹽的塔器，解決因結(jié)鹽造成的生產(chǎn)難題。

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