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        除鹽系統(tǒng)在常減壓裝置的應(yīng)用

        2022-10-27 08:04:42羊智鵬
        化工技術(shù)與開(kāi)發(fā) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:常頂常壓塔脫鹽

        羊智鵬,李 江,王 偉

        (中國(guó)石油廣西石化公司,廣西 欽州 535008)

        某石化公司1000萬(wàn)t·a-1煉油工程常減壓蒸餾裝置,受近年來(lái)原油硫含量升高、劣質(zhì)化加劇的影響,常壓塔常頂系統(tǒng)的腐蝕日益嚴(yán)重,出現(xiàn)了原油-常頂油換熱器腐蝕泄漏、出口管線減薄、空冷入口管線腐蝕泄漏、腐蝕探針?biāo)俾恃杆偕仙惹闆r,嚴(yán)重影響了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。為改善常壓塔常頂系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境,在常頂回流罐下部增設(shè)了常頂除鹽系統(tǒng)。本文對(duì)常頂除鹽系統(tǒng)運(yùn)行前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,除鹽系統(tǒng)的脫氯效果明顯,對(duì)降低常頂油中的氯離子含量、減緩常頂系統(tǒng)的腐蝕起到了很好的作用。

        1 常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)狀

        常壓塔頂?shù)?62℃油氣,自塔頂經(jīng)原油-常頂油氣換熱器(E102A/B/C/D)換熱至120℃,進(jìn)入常頂回流罐D(zhuǎn)105,再由D105罐底的常頂回流泵(110-P110A/B)返回塔的上方(圖1)。在運(yùn)行周期中,多次出現(xiàn)原油-常頂油氣換熱器腐蝕泄漏、常頂回流泵腐蝕、常頂空冷入口管線腐蝕等情況,嚴(yán)重影響了裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。常頂部分的腐蝕主要有以下3種情況。

        圖1 常頂系統(tǒng)流程圖

        1.1 原油-常頂油氣換熱器結(jié)垢腐蝕

        在生產(chǎn)運(yùn)行中,原油-常頂油氣換熱器結(jié)垢,會(huì)導(dǎo)致塔頂溫度和壓力無(wú)法滿足生產(chǎn)要求。結(jié)垢腐蝕會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏,污染常頂油和常一線。將E102常頂側(cè)的出口溫度提高至120℃,可降低銨鹽在E102管束中結(jié)鹽的概率,但仍然出現(xiàn)了E102管束腐蝕泄漏的情況。

        1.2 常頂回流泵腐蝕

        常頂油一段冷凝后,部分120℃的常頂油長(zhǎng)期留存在常頂回流泵的備用泵中,形成不流動(dòng)的死區(qū),并逐漸冷卻下來(lái)。因這部分常頂油的氯離子含量較高,造成備用泵的轉(zhuǎn)子、泵殼、泵蓋存在不同程度的腐蝕,泵蓋的密封圈凹槽腐蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致泵內(nèi)回流量大,超電流現(xiàn)象嚴(yán)重。

        1.3 常頂空冷入口管線腐蝕

        常減壓目前有16臺(tái)常頂空冷,氣相進(jìn)入常頂空冷的入口溫度大約在115℃左右,在常頂注水量為55t·h-1、分16路注入的狀態(tài)下,露點(diǎn)溫度大約在110℃左右。常頂?shù)淖⑺勘瘸m數(shù)挠蜌饬扛呒s12%,且各分支均裝有限流孔板,可保證注水均勻,但也間接造成了偏流的空冷入口處的注水量比油氣量大,從而在空冷入口管線端的注水點(diǎn)后出現(xiàn)凝露點(diǎn),并繼續(xù)汽化進(jìn)入空冷。不斷形成的液滴導(dǎo)致了局部高濃度的HCl+H2S+H2O腐蝕環(huán)境,造成常頂偏流的空冷入口管線腐蝕。

        2 腐蝕原因分析及應(yīng)對(duì)措施

        2.1 腐蝕原因分析

        對(duì)常頂系統(tǒng)的結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析,其中的氯離子和總氨的含量高,說(shuō)明結(jié)垢物質(zhì)的主要成分是銨鹽。影響氯化銨垢下腐蝕的因素,與濃度、溫度和水有關(guān)。當(dāng)常頂?shù)挠蜌鈿庀嘞蛞合噢D(zhuǎn)化時(shí),會(huì)有氯化銨結(jié)晶析出。結(jié)晶的氯化銨主要沉積在常頂?shù)睦鋮s系統(tǒng)中,因此常頂系統(tǒng)主要存在H2O-HCl-H2S腐蝕體系,導(dǎo)致原油-常頂油氣換熱器、常頂回流泵和空冷系統(tǒng)等不斷出現(xiàn)腐蝕。常壓塔頂部系統(tǒng)的鹽分高,主要與E102常頂側(cè)的出口溫度較低及電脫鹽的脫鹽效果有關(guān)。調(diào)整操作后,相關(guān)工藝參數(shù)得到有效改善,但常頂系統(tǒng)內(nèi)的腐蝕并沒(méi)有得到有效控制。

        2.2 應(yīng)對(duì)措施

        根據(jù)銨鹽結(jié)垢機(jī)理,結(jié)合常壓塔頂循環(huán)系統(tǒng)的操作環(huán)境,裝置采取了一系列的防腐措施:1)改善劣質(zhì)原油性質(zhì),提高電脫鹽的脫鹽效果;2)定期對(duì)原油-常頂油氣換熱器進(jìn)行沖洗;3)調(diào)整設(shè)定的工藝參數(shù),進(jìn)一步提高常壓塔常頂?shù)臏囟燃霸?常頂油氣換熱器常頂側(cè)的冷后溫度。

        但這些措施受到材質(zhì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)要求的限制,無(wú)法有效解決問(wèn)題。為此,根據(jù)裝置的實(shí)際情況并結(jié)合其他煉廠對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用情況,最終確定采用萃取氯離子的除鹽技術(shù),將氯離子從油相中脫除,以沖破結(jié)鹽和腐蝕的鏈條,降低油相中的氯離子濃度,從而降低常頂系統(tǒng)的腐蝕速率。

        3 常頂除鹽系統(tǒng)的應(yīng)用

        3.1 技術(shù)原理

        除鹽脫氯設(shè)備主要由混合器、萃取濾芯、常頂除鹽撬的油水分離器等組成,工作原理見(jiàn)圖 2。首先通過(guò)混合器,將凈化水均勻分散到常頂油中,利用氯離子在油水兩相中的溶解度差異,將油中的氯離子萃取到水相中;其次,用24根萃取濾芯,深度捕獲常頂油中的鹽類離子,并將油水進(jìn)行初步分離。水相在除鹽撬中得到充分沉降,實(shí)現(xiàn)了油水的快速分離。鹽分溶于水相中被帶出裝置。對(duì)常頂油進(jìn)行洗滌后,整個(gè)常頂油系統(tǒng)的含鹽量得到降低,避免了常壓塔頂部塔盤出現(xiàn)結(jié)鹽,同時(shí)降低了常壓塔塔頂?shù)脑?常頂油氣換熱器、常頂回流泵、常頂空冷等設(shè)備的腐蝕速率,從而達(dá)到了常頂油在線脫鹽脫氯防腐蝕的目的。

        圖2 除鹽撬的工作原理圖

        3.2 工藝流程

        工藝流程如圖3所示。常壓塔約30t·h-1的常頂油,自常頂回流罐D(zhuǎn)105酸性水抽出口抽出后,經(jīng)110-P220泵升壓后,去脫鹽防腐系統(tǒng)抽提氯離子。除鹽脫氯后的常頂油直接返回常頂回流罐D(zhuǎn)105上補(bǔ)入口。進(jìn)入脫鹽設(shè)備的頂循油流量為30t·h-1左右,溫度為120℃,壓力約為0.14MPa,與流量為3t·h-1、溫度為50℃、壓力約為2.0MPa的凈化水在混合器內(nèi)混合后,經(jīng)過(guò)24根萃取濾芯,將常頂油相中的大部分氯離子轉(zhuǎn)移到水相中。油水混合相進(jìn)入常頂除鹽撬中進(jìn)一步進(jìn)行油水的快速分離,從而完成整個(gè)常頂油的脫除氯離子過(guò)程。常頂除鹽系統(tǒng)的壓降要控制在不高于200kPa,以防止壓降過(guò)高而降低常頂油的處理量。脫除氯離子后的常頂油,與從原油-常頂油氣換熱器下來(lái)的常頂油混合后,進(jìn)入常頂回流罐D(zhuǎn)105,含鹽的凈化水進(jìn)入常頂外排的酸性水,送出裝置。

        圖3 常頂除鹽系統(tǒng)流程

        3.3 投入運(yùn)行

        為降低投用常頂除鹽設(shè)施對(duì)常頂回流系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,裝置采用先投油再投水的操作程序。先將常頂油自常頂回流罐酸性水底部緩慢引入常頂除鹽系統(tǒng),待進(jìn)鹽系統(tǒng)灌滿油、常頂油流量穩(wěn)定后,再將凈化水自電脫鹽的注水泵出口管路引至混合器投用,經(jīng)萃取、油水分離、除鹽后,循環(huán)油再回到回流罐。分離器下部的含鹽水排至常頂酸性水外送閥后送出裝置。操作過(guò)程要緩慢平穩(wěn),并嚴(yán)格控制好油水分離界位,以防止油串水或水串油,造成常頂回流泵抽空。

        4 應(yīng)用效果

        常頂除鹽系統(tǒng)投用后,在很大程度上改善了常頂系統(tǒng)的H2O-HCl-H2S腐蝕環(huán)境。從常頂油氯離子含量的化驗(yàn)數(shù)據(jù)看,常頂油的氯離子從投用前的80mg·L-1降低到50mg·L-1,常頂?shù)哪昶骄F離子濃度也從之前的1.2mg·L-1,降低到現(xiàn)在的0.38mg·L-1,常頂?shù)母g情況得到明顯改善。自常頂除鹽系統(tǒng)投用以來(lái),常頂系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,常頂?shù)母g探針上升緩慢,常頂?shù)膿Q熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機(jī)泵等均運(yùn)行正常,避免了因腐蝕速率上升過(guò)快而導(dǎo)致的生產(chǎn)異常。

        5 結(jié)論

        常壓塔的原油-常頂油氣換熱器管束的結(jié)垢腐蝕、常頂回流泵的腐蝕、常頂空冷入口管線的H2OHCl-H2S環(huán)境腐蝕等,氯離子的存在起了很大的作用。投用常頂除鹽系統(tǒng),對(duì)常頂油采用氯離子萃取除鹽的技術(shù)后,常頂油中的氯離子顯著降低,常頂系統(tǒng)的腐蝕速率明顯降低,減少了系統(tǒng)內(nèi)的銨鹽結(jié)晶,并有利于降低常壓塔頂?shù)腍2O-HCl-H2S腐蝕,具有較好的防腐效果。

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