延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術的工業應用

????摘要:延遲焦化裝置原料鹽含量高，造成分餾塔頂部結鹽嚴重，影響裝置處理量并使設備腐蝕加劇。現有分餾塔除鹽方法是裝置降量對分餾塔進行水洗。利用除鹽新技術不再進行水洗操作，該技術投用后，設備運行安全平穩。在原油脫鹽連續超標、減壓渣油鹽含量持續高的情況下，分餾塔頂部未出現結鹽現象，頂循備用泵未出現結鹽堵塞，運行泵未出現機封結鹽泄漏和葉輪損壞等現象。進出除鹽設備頂循油氯含量分析表明，經過在線連續脫鹽，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的工業應用

中國某公司1.4Mt/a延遲焦化裝置于2008年6月建成投產，采用“一爐兩塔”工藝流程，設計生焦周期20 h，焦炭塔直徑9 m，由反應、分餾、吸收穩定、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，同時回煉全廠產生的重污油、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過程中生成NH3 , NH3進一步與HCI反應生成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。生產中分餾塔頂部塔盤、空冷管束、頂循泵等設備和管線經常出現嚴重的結鹽現象，造成堵塞、腐蝕和泄漏等隱患，成為裝置大處理量和長周期安全生產的瓶頸。2013年應用除鹽新技術以來，分餾塔頂部未出現結鹽現象，設備運行良好，徹底解決了分餾塔結鹽造成的生產難題。

常規結鹽處理方法

1改善工藝操作條件

????根據原料的性質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，防止低溫區形成結晶鹽。但是這個操作條件受很多因素的制約，操作彈性不大。溫度提高后，還會造成塔頂油氣的冷卻設備結鹽，處理時更加困難。

2加入結鹽控制劑

在分餾塔水洗完成后，向頂循泵入口持續加入結鹽控制劑，防止NH4 Cl等鹽類在塔內聚集。這種不易揮發的添加劑在隨重組分向塔盤下流動過程中，浸潤塔內NH4Cl沉積物，逐漸使NH4Cl從金屬表面分離，被液流沖散帶走，并隨產品帶出塔。這種方法克服了現有水洗存在費時、裝置停工或降量等缺點，但長期加入必將提高裝置運行成本，目前國內利用此方法的裝置很少。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術的工業應用

3在線水洗分餾塔

在線水洗方法除去分餾塔頂部結鹽，是目前國內煉油廠普遍使用的方法。水洗的原理是根據結鹽機理，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線抽出將結鹽帶出。此方法的優點在于成本低，效果明顯，但每次進行水洗操作時，裝置要降低處理量，對產品要求高時，水洗期間要產生大量的污油，不能作為產品輸送下游裝置。當原料中鹽含量高時，水洗后很短時間會再次出現塔頂結鹽。

4設備材質升級

設備材質升級如換熱管、泵、管線等換成更抗腐蝕的材質，管線等局部補強以增加抗腐蝕性。這些措施都是通過增強設備來減弱腐蝕程度，然而設備的腐蝕仍然存在，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、選用更高級別材質的管線，這在很大程度上提高了設備投入費用，一段時間后設備還是會腐蝕穿孔，再停工更換設備，這只是暫時的緩???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的工業應用

5除鹽新技術的工業應用

????由某科研機構開發的分餾塔除鹽成套設備專利技術，在洛陽石化焦化裝置分餾塔進行了工業應用。工藝流程見圖5，分餾塔頂循回流油經過冷卻器后，分出20 t/h頂循回流油進入除鹽成套設備，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，含鹽污水進入裝置酸性水系統去下游污水汽提裝置處理。

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????分餾塔頂循環油成套除鹽設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油中，油中的鹽部分溶解到水中，其次經微萃取分離器深度捕獲鹽類離子并將油水進行初步的預分離，油水分離器利用粗粒化及波紋強化沉降，快速高效的實現油水分離，溶水性鹽溶于水中被帶出，達到頂循油在線脫鹽目的。

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????通過湍旋混合器后，水以液絲的形式進入微相萃取分離器，微相萃取分離器內并聯多根萃取一分離芯管，該芯管是依靠兩種互不相溶液體的密度差，利用進口特殊結構使液體產生高速旋轉，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，實現了油中分散的鹽類離子二次深度的萃取分離;含鹽水滴聚結后從芯管的底流口排出，同時也實現了油水的預分離過程。旋流萃取一分離芯管內流體萃取分離原理如圖7所示，旋流場內任一點流體的速度都可以分解為切向、徑向和軸向三個分量，三個分量都存在剪切應力，高進口流速形成了很大的剪切應力，強剪切力下液滴粒徑迅速減小，大大增加了傳質表面積。然后水滴遷移碰撞長大，由于超重力的離心沉降作用，水滴被分離出來。另外，旋流場是一個動態平衡的流場，液滴的不斷破碎和長大，可以增加表面更新率，提高傳質系數，同時可以細化液滴尺寸，均化主體濃度差，從而強化傳質，并且聚結長大，一定程度上也強化了相分離的過程。延遲焦化分餾塔除鹽萃取新技術的工業應用

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經萃取汾離器后，油相出口進入油水分離器的上部，水相(含油)進入油水分離器的下部，油水混合器設置了入口分布管進行流場分布，減少入口射流對流場的干擾，接著通過油水整流器，對液流流態進行均勻分布，保持平穩，使油水由紊流變為層流態，擴大主分離區域;最后采用了多層折板油水分離區域，折板上開有直徑4一12 mm的小孔，之前聚結的大油滴通過小孔迅速上升到上一層折板，并逐級上升，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過程中保持一定的角度，根據“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，實現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，實現了分餾塔頂循環油的高效在線除鹽效果。

6應用效果

????(1)自2013年11月投用分餾塔頂循油除鹽設施后，設備運行安全平穩。在原油脫鹽連續超標、減壓渣油鹽含量持續高的情況下，分餾塔頂部及頂循備用泵未出現結鹽堵塞情況，運行泵未出現機封結鹽泄漏和葉輪損壞等現象。

????(2)投用除鹽設施后，對進出除鹽設備頂循油進行氯含量化驗分析，從化驗分析值看，分餾塔頂循油經過在線連續脫鹽，油中氯含量逐步降低，同時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的工業應用

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

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