王文靜，李新，姜海英

催化分餾塔中段柴油泵入口堵塞物分析及措施

王文靜，李新，姜海英

（山東京博石油化工有限公司，山東 濱州 博興 256500）

山東京博石化65萬t·a-1催化裂化分餾塔壓降偶爾出現(xiàn)增大，中段回流波動，柴油抽出流量大幅波動，甚至無法抽出，針對該問題，對柴油抽出泵進行檢修，清理出黑色細粉狀物質(zhì)，對黑色細粉物質(zhì)進行分析后發(fā)現(xiàn)，該黑色物質(zhì)主要組分為氯化銨，車間及時通過在線水洗方式，處理了塔盤結(jié)鹽，避免了沖塔等嚴重事故的發(fā)生。

催化裂化； 分餾塔；柴油； 水洗； 結(jié)鹽

山東京博石化65萬t·a-1催化裂化裝置主要以常壓渣油、加氫蠟油及外購燃料油為原料，主要產(chǎn)品為干氣、液化氣、汽油、柴油和油漿。干氣經(jīng)脫硫后作為乙苯裝置原料，液化氣經(jīng)脫硫后去車間進行后續(xù)處理分離，汽油送至加氫裝置進行脫硫，柴油送至改質(zhì)裝置進行后處理。催化裂化是石油煉制的核心工藝之一[1-5]，是煉廠中最重要的重油輕質(zhì)化和獲取經(jīng)濟效益的手段。據(jù)初步統(tǒng)計，全國共有180余套催化裂化裝置在運行。催化加工能力達到2.16億t·a-1，按照目前在建、已批準建設(shè)和規(guī)劃的項目測算，2025年煉油能力將提升至10.2億t·a-1，其中催化裂化能力將達到2.56億t·a-1。

在催化裂化工藝中，分餾塔的穩(wěn)定運行是裝置能否長期生產(chǎn)的重要因素[6-9]。影響分餾塔穩(wěn)定運行的主要問題一方面由于催化劑流化時發(fā)生碰撞產(chǎn)生細粉，旋風分離器分離效率低，導致催化劑進入分餾塔[10-16]，分餾塔中下部溫度較高，稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，發(fā)生熱裂解反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)焦；另一方面，電脫鹽脫除效果不徹底，原油中攜帶的N、Cl、S等在提升管反應(yīng)器中生成NH3、HCl、H2S，氣態(tài)的NH3、HCl等隨分餾塔油氣上升，分餾塔頂循溫度過低且?guī)?，分餾塔塔頂塔盤混合液的局部溫度低于經(jīng)過該環(huán)境下上升的水蒸氣露點溫度時，水蒸氣就會凝結(jié)成液態(tài)水，這時上升的NH3和HCl遇水溶解，形成NH4Cl溶液，遇上升的高溫油氣液態(tài)水又被汽化，導致NH4Cl在塔盤或頂循集液槽中析出，HCl、H2S遇水后對塔盤腐蝕性亦增強，氯化銨、鐵銹在重油包裹下形成具有黏性的鹽垢，黏附在塔盤上，會嚴重影響塔盤液相流動，導致分餾塔全塔壓降逐漸增大，破壞分餾塔的正常操作[17-19]，當分餾塔出問題時，最易表現(xiàn)出來的現(xiàn)象為油漿泵或柴油泵堵塞，需切換檢修清理。

本文針對中部柴油泵入口處清理出的堵塞物進行分析檢測，得出影響分餾塔效能的主要原因為塔板結(jié)鹽導致，車間通過及時在線水洗方式，處理了塔盤結(jié)鹽，避免了沖塔等更嚴重事故的發(fā)生，確保了裝置的長期穩(wěn)定運行。

1 實驗部分

1.1 催化劑前處理

由于樣品中包裹油相，因此，需先對樣品進行萃取處理后，進行分析檢測，其萃取方法為：采用特殊溶劑對堵塞物中油相（固液比為1∶3）進行萃取，對萃取后的固樣60 ℃下進行真空烘干，對烘干后物料進行組分含量分析。

1.2 催化劑表征

1.2.1 灼減

將樣品分別用坩堝稱取3個樣品，坩堝質(zhì)量分別為a1、a2、a3，坩堝加樣品質(zhì)量為b1、b2、b3，放于馬弗爐中700 ℃焙燒3 h，后放于干燥器中冷卻至室溫，稱取坩堝加樣品質(zhì)量分別為c1、c2、c3。

灼減=（c-b）/（b-a），取3個樣品的平均值。

1.2.2 組成分析

采用帕納科公司生產(chǎn)的AxisoMAX型X射線熒光光譜分析儀測試。

1.2.3 XRD

采用Rigaku MiniFlx600 型X 射線衍射儀測試，Cu Kα射線，管電壓40 kV，管電流100 mA，2范圍10°～ 75°。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品灼減及XRD分析

對樣品進行灼減分析，灼燒減量為94%，主要為油相及揮發(fā)性物質(zhì)。對殘渣進行XRD分析，如圖1所示。

圖1 焙燒后殘渣XRD譜圖

從圖1中可以看出，焙燒后殘渣主要為α-Fe2O3，主要原因為原料油中無機氯、有機氯分解生成的HCl腐蝕造成的鐵脫落。

2.2 殘渣XRF分析

為進一步分析殘渣主要成分，對焙燒后殘渣進行XRF分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 焙燒后殘渣XRF結(jié)果

從表1中看出，殘渣主要為設(shè)備經(jīng)腐蝕后產(chǎn)生的鐵的化合物經(jīng)焙燒形成的三氧化二鐵，其中還含有少量催化劑組分，與XRD表征結(jié)果相一致。

2.3 萃取實驗分析

為確定灼燒損失物組成，對一定量堵塞樣品進行萃取處理，去除固樣表面黏附的油相，為避免熱敏性物質(zhì)揮發(fā)，對樣品進行低溫真空干燥后稱重。實驗后核算，堵塞物樣品中油相質(zhì)量分數(shù)為40%，固體質(zhì)量分數(shù)為60%。為確認堵塞原因，進一步對萃取得到的60%的固體樣品進行分析。

2.3.1 萃取后固體XRF表征

從表2中可以看出，萃取后固體中含有大量的氯化物，少量鐵的化合物及催化裂化催化劑，繼續(xù)對萃取后樣品進一步進行XRD分析。

表2 萃取后固體XRF數(shù)據(jù)表

2.3.2 萃取后固體XRD表征

對萃取后剩余固體進行XRD表征，結(jié)果如圖2所示。

圖2 萃取后固體XRD譜圖

從圖2中可以看出，萃取后固體樣品主要為氯化氨晶相，與XRF測試結(jié)果相一致。

2.4 分餾塔壓降分析及分餾塔頂循混合液溫度核算

從圖3分餾塔壓降歷史曲線可看出，26日分餾塔壓降出現(xiàn)升高趨勢，為確定塔頂易結(jié)鹽溫度，根據(jù)目前裝置含硫污水排出量11 t·h-1，富氣量7 t·h-1，汽油量16.6 t·h-1，以及分子量核算含硫污水在分餾塔頂?shù)臍庀嗄柗謮簽?.59，含硫污水在氣相分餾塔塔頂?shù)臍庀嗄柗謮簽樗?0.59×總=0.59×（0.122+0.101）=132 kPa，查表得：壓力為132 kPa時，水蒸氣的冷凝溫度為108 ℃，正常生產(chǎn)操作需控制頂循流量及溫度，使分餾塔頂溫度高于該溫度。

圖3 分餾塔壓降歷史曲線

處理結(jié)鹽問題進行水洗時，也應(yīng)使塔頂溫度在95～108 ℃以下，塔頂溫度過高大量水會在塔頂氣化造成安全閥起跳，塔壓要控制在0.17～0.22 MPa。要及時化驗分析除鹽水中鹽含量，確保清洗合格。

3 水洗流程

3.1 水洗流程

降低反應(yīng)加工量，通過調(diào)整回煉油量、終止劑流量控制提升管出口溫度。改好封油流程，做好封油脫水準備工作，從分餾塔回流泵進新鮮水，柴油不合格線收封油，頂循輕柴油抽出口水洗。首先引新鮮水對頂循系統(tǒng)進行清洗，控制塔頂溫度不高于108 ℃，水樣分析（氯含量、氨氮含量）每30 min進行一次，直至氯質(zhì)量濃度≤120 mg·L-1，完成頂循洗滌。再對汽柴油精餾段進行清洗，水洗水自柴油線抽出，水洗該塔段時，要確保柴油抽出溫度不低于120 ℃，防止水流至一中抽出段從而造成一中循環(huán)中斷。也應(yīng)及時從柴油泵的水樣進行分析氯離子及氨氮，確保清洗合格。

3.2 水洗流程圖

分餾塔結(jié)鹽水洗流程圖見圖4。

圖4 分餾塔結(jié)鹽水洗流程圖

3.3 水洗后成效

采用注水洗滌后，分餾塔壓降明顯改善由0.05 MPa降至0.02 MPa，柴油抽出量明顯提高，流量穩(wěn)定。通過在線水洗處理分餾塔結(jié)鹽問題，避免了裝置停工帶來的損失，保證了催化裝置的長周期運行。

4 結(jié) 論

原油劣質(zhì)化是石油煉制供應(yīng)的大勢所趨，在大負荷運行過程中，催化裂化分餾塔板結(jié)問題不可避免，在加強原料及進料性質(zhì)監(jiān)控調(diào)配的基礎(chǔ)上，控制好分餾塔操作，一旦出現(xiàn)板結(jié)或泵堵塞，應(yīng)及時對裝置清理物進行分析，根據(jù)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方案。

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Analysis on Blockage of Diesel Pump Inlet in the Middle Section of Catalytic Fractionation Tower and Measures

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（Shandong Chambroad Petrochemicals Co., Ltd., Binzhou Shandong 256500, China)

Aiming at the problems that the pressure drop of 650 kt·a-1catalytic cracking fractionation tower of Shandong Chambroad Petrochemicals Co.,Ltd. occasionally increased, the return flow in the middle section fluctuated, and the diesel pumping flow fluctuated sharply, the diesel extraction pump was overhauled and the black fine powdery substance was cleaned out. After analyzing the black fine powder substance, it was found that the main component of the black substance was ammonium chloride. The workshop timely used online water washing to deal with the salt formation on the tray to avoid the occurrence of serious accidents such as the rushing tower.

Catalytic cracking; Fractionation tower; Diesel; Water washing; Salt formation

2021-04-13

王文靜（1986-），女，山東淄博人，中級工程師，碩士學位，2013年畢業(yè)于黑龍江大學化學工藝專業(yè)，研究方向：化工工藝開發(fā)。

李新（1985-），男，副高級工程師，碩士學位，研究方向：化工工藝開發(fā)。

TE624

A

1004-0935（2021）10-1568-04