蒸馏装置减压填料结焦的防护与对策

蒸馏装置减压填料结焦的防护与对策

马睿 李洪源 景泉

江苏斯尔邦石化有限公司

摘要：蒸馏装置作为炼油装置的龙头，承担着为二次加工装置切割分配合格原料的重任，能否实现炼油效益大化，蒸馏装置的处理能力和馏分的优化切割至关重要，尤其是减压部分的深拔不仅是蒸馏装置附加值的主要来源，也是平衡全厂重油的重要手段之一。因此，在长周期运行过程中，如何在加压深拔的操作条件下，控制好减压塔填料结焦，是保证蒸馏装置效益的关键。

关键词：蒸馏装置；减压塔全塔压降；阻垢分散剂

引言

蒸馏是炼油行业最重要的分离方法之一。目前，除了一些直接从炼油厂中直接对稠油进行精炼延迟焦化装置外，我国目前采用减压蒸馏为第一加工装置。在设备运行过程中，原油自身具备的，以及在开采或者运输过程中加入的，还有在蒸馏过程中产生的腐蚀物质都会影响设备的使用寿命。因此，减压蒸馏装置的腐蚀是最普遍和重要的问题。加工后的原油具有各种特性，各种腐蚀成分，腐蚀产生在不同的位置，所以必须采取各种保护措施。

1装置运行情况

某炼厂常减压装置加工能力为1.50Mt/a，以重质高酸低硫原油为主要加工原料。该原密度为968.5kg/m3，酸值达到3.61mgKOH/g，硫含量（质量分数）为0.41%。常压炉负荷为10.1MW，减压炉负荷为6.18MW，常减压炉烟气先后经扰流子空气预热器和水热媒空气预热器换热由烟囱排入大气。具体流程见图1。2014年装置运行周期内采减四线作为加热炉燃料，加热炉运行过程中由于工艺调整一段时间内停用水热媒空气预热器。扰流子空气预热器内管束通过激波吹灰器进行吹灰，每天进行2次。装置运行一段时间后发现炉膛负压降低，加热炉只能靠提高引风机功率来维持炉膛负压，控制排烟温度。2015年检修时发现整个烟气侧，不管是扰流子部分还是水热媒管道腐蚀都很严重。因此针对加热炉的腐蚀问题进行了现场调查，为保障加热炉的平稳运行以及装置的节能减排工作提出了相关解决对策及措施。

2蒸馏装置减压填料结焦原因分析

减压塔进料段属于一次气化分离，在高真空度下，油气流速极快，进料段容易出现气相夹带，导致减压塔底层填料粘着沥青质等重组分，在洗涤油量不充分的情况下，黏着物会逐渐增加。并在高温环境下出现结焦现象，受填料结构影响，焦炭部位逐渐堵塞气液相的流通通道，堵塞部位上下更加容易出现结焦，畅通部位流速加快更容易出现夹带。通过对填料结焦的原因以及处理的难点的分析，判断认为：(1)减压规整填料空隙小，结焦容易，清理难。(2)填料中的焦形成后，越到后期结焦速率会越快，并且焦块会越结越密实，越不容易分散。基于减压填料特点和兄弟企业相同的结焦情况，认为减压填料结焦问题在目前在线运行状态下很难彻底解决，但是压降上升的趋势又必须得到抑制，确保装置正常运行至计划检修。为了减缓减压塔填料结焦速度，降低减压塔重油收率，经公司科研技术处、生产管理处和炼油部一起商议决定，尝试向减压塔内加注阻垢分散剂的方案。

3蒸馏装置减压填料结焦的防护对策

3.1合理布局换热网络

以典型的一脱－两炉－三塔原油加工方案(原油加工流程为:电脱盐－初馏塔－常压炉－常压塔－减压炉－加压塔)为例，根据原油进装置的换热情况，通常可将常减压装置划分为三级换热网络。其中原油进电脱盐罐前为I级换热，电脱盐罐到初馏塔间原油的换热为II级换热，初馏塔塔底油进常压炉前的换热为III级换热。原油I级换热终温直接影响原油脱盐效果，原油III级换热终温直接影响燃料气的消耗情况。因此合理布局换热网络不仅利于装置操作，同时通过提高原油进加热炉终温能实现大幅降低燃料消耗。夹点技术［4－5］为合理设计布局换热网络提供了有效途径。根据冷热流股间的物性参数合理确定夹点位置，遵循夹点之上冷流股不设冷公用工程，夹点之下热流股不设热公用工程及不跨夹点传热三个原则，实现最小传热温差下的合理利用热源。最后结合换热设备的实际情况，对换热网络进行适当调整，设计出能量回收最大化、设备投资最小化的最优换热网络。

3.2优化减压系统的改造

从案例装置在减压系统改造过程中所设计的方案可以看出，其重点放在了控制减顶温度、避免液滴夹带等方面。其具体设计为：通过新增一台减一线泵，避免柴油量过大造成的额定流量不足问题，实现对减顶温度的有效控制；在减压塔过汽化油集油箱下方安置MCVV20C拆板除沫器，来避免雾沫在经过进料分布器后，直径为10~20μm的滴液无法被去除，并夹带的问题。结合案例装置在完成对减压系统优化与改造后的表现来看，其基于折板触除沫器的应用，使设备当中近90%的微小滴液都可以实现二次脱除，令其在整体上的抗堵能力得到进一步提升，还可以实现对汽化油残碳含量的有效控制，而且新增设的折板除沫器在压降上的表现仅为1.2Pa，对于整塔的压降并没有明显影响。而在完成改造核算后也可以发现，其在减二线泵、减三线泵的应用上，均在相应的操作范围内。

3.3加注防腐助剂

防腐添加剂是除了电脱盐流程外，为了降低装置腐蚀而添加的中和剂，缓蚀剂，水等。当前，它被广泛使用，在蒸馏装置的低温位置（初馏塔、常压塔和减压塔）是有效的。通过添加中和剂，缓蚀剂和适当的注入水，可以有效地抑制低温位置的腐蚀。例如，对辽石化公司将筛选出来的KG9302B缓蚀剂进行了研究用于蒸馏装置，这满足了塔式系统设备在加工劣质原油过程中防止腐蚀的需求。一些公司正在使用pH探针和PLC来监视常顶系统pH值，这有助于防止常顶系统腐蚀。另外，为了减少原油的高温腐蚀，一些公司通过安装常二中，常三系统，常底系统的减三系统等来加注高温缓蚀，以抑制高温腐蚀。

3.4提高加热炉热效率

目前提高加热炉热效率的途径主要有以下几点:(1)严格控制加热炉中过剩空气系数，加热炉中过剩空气系数过高会造成排烟量增大，通过烟气损失的热量增大，此外过高的氧含量会造成炉管氧化加剧，影响使用寿命。而当过剩空气系数过低时会造成燃料燃烧不充分、不均匀。(2)采用先进涂漆和保温材料，降低炉壁外温以减少散热损失。(3)设置烟气余热回收系统，控制排烟温度。过高的排烟温度会造成大量热损失，过低的排烟温度又会造成烟囱的露点腐蚀。烟气余热回收系统的设置可有效解决上述问题。目前主要通过烟气－空气换热、烟气－低温热水换热等手段实现烟气余热回收。(4)采用高效燃烧器和炉管吹灰设计，进而实现燃料的充分燃烧和有效传热。

结束语

综上所述，随着行业的发展，原油的轻质化已经成为了现阶段中石油炼化行业所需面临的主流趋势。为此，便需要结合原油轻质化的特点与需求，从常压系统改造、设备增设、常顶石脑油系统改造、常压塔中段回流取热负荷的提升以及减压系统的改造出发，使常减压整流装置的运行更符合原油轻质化的技术指标。

参考文献

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