王濤(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

0 引言

隨著原油的不斷開采，原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化程度日趨明顯，原油的含酸量、含硫量、含鹽量也不斷增高。加上國(guó)內(nèi)進(jìn)口原油大多是高酸原油[1]，原油的重質(zhì)化增大了原油脫鹽的難度，原油中的硫、氯等多種雜質(zhì)的存在導(dǎo)致常減壓、催化、延遲焦化等裝置分餾塔運(yùn)行過程中塔頂循環(huán)油鹽含量過高，許多煉廠相關(guān)裝置的塔頂、頂循環(huán)、塔頂管道和換熱器等設(shè)備的腐蝕問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

1 防腐技術(shù)選擇

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)塔頂部循環(huán)系統(tǒng)結(jié)鹽和腐蝕嚴(yán)重問題主要采用加強(qiáng)防腐工藝、調(diào)整操作、升級(jí)設(shè)備工藝管線材質(zhì)等措施。

1.1 防腐工藝

煉油廠通常采用的防腐方法是“一脫三注”工藝。所謂“一脫三注”工藝是指通過向深度脫鹽后的原油注入緩蝕劑、堿和氨(或胺)等，去除原油中的雜質(zhì)并中和原油中的酸性腐蝕介質(zhì)，使設(shè)備及管材表面形成一層保護(hù)膜。因?yàn)橥ǔＴO(shè)備以及管材的腐蝕大多是由于原油中的酸含量造成的，所以中和掉部分酸就能緩解腐蝕速率。

1.1.1 電脫鹽技術(shù)

“一脫”也就是電脫鹽。導(dǎo)致腐蝕的主要原因是原油含鹽較高，因此除鹽是控制腐蝕程度的重要手段之一。電脫鹽技術(shù)的提高主要是從脫鹽技術(shù)和配套設(shè)施入手，對(duì)其進(jìn)行改造創(chuàng)新，如采用新型極板結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的原油含鹽分析儀、先進(jìn)的微差壓電容式水界面控制系統(tǒng)及新型防爆阻抗變壓器等。當(dāng)然電脫鹽罐內(nèi)油品的停留時(shí)間也是重要的影響因素，加大電脫鹽罐的直徑能提高脫鹽效率，但提高電脫鹽效率的同時(shí)也要考慮電脫鹽罐的電場(chǎng)強(qiáng)度、電極結(jié)構(gòu)、通電層數(shù)和原油破乳劑等因素。

1.1.2 注氨水、注堿水、注緩蝕劑

“三注”也就是注氨水、注堿水、注緩蝕劑。注堿水可以中和油品的酸性，實(shí)現(xiàn)降低腐蝕速度。但是注堿不能完全抑制HCl氣體，所以通過注氨水中和HCl，生成NH4Cl，使得油品也是中性偏堿性，達(dá)到防腐效果。注入緩蝕劑使得金屬表面形成保護(hù)膜?？梢允沟酶g介質(zhì)和金屬表面隔離開來，起到防腐作用。

1.2 材質(zhì)升級(jí)

針對(duì)容易腐蝕的部位進(jìn)行材質(zhì)的升級(jí)和更換。根據(jù)不同腐蝕機(jī)理選擇不同的材料。針對(duì)氯化氫、硫化氫腐蝕，我們通常選用的含有抗氫抗硫的碳鋼和奧氏體不銹鋼作為防腐材料。但是含氨油品對(duì)奧氏體不銹鋼會(huì)造成應(yīng)力腐蝕而開裂，因此我們就得選用鈦合金材料。

1.3 調(diào)整操作

通常的調(diào)整操作主要是控制頂循系統(tǒng)的溫度；對(duì)頂循系統(tǒng)揮發(fā)線注水，使得HCl的露點(diǎn)前移，從而防止換熱器露點(diǎn)腐蝕；降低頂循環(huán)系統(tǒng)的冷凝水量等。

實(shí)踐證明以上幾種方法確實(shí)能夠有效減少設(shè)備腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，維護(hù)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。但是從工藝的角度去看，這幾種方法是通過增加循環(huán)油的溫度來實(shí)現(xiàn)防腐效果，但是受到客觀因數(shù)的制約，可操作性也受到影響。而升級(jí)材質(zhì)，比如更換塔盤、升級(jí)管材，局部加強(qiáng)材質(zhì)僅僅是減緩了設(shè)備腐蝕的時(shí)間，腐蝕依然存在，不能從根源上解決。而且升級(jí)材質(zhì)成本較高，經(jīng)過一段時(shí)間后腐蝕依然存在，需要定期停工更換。因此必須從根源處找到相應(yīng)的解決辦法。

據(jù)了解，當(dāng)前大多煉廠在緩解分餾塔頂循系統(tǒng)、常壓塔頂循系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕問題時(shí)通常的方法都是注氨、注緩蝕劑、注水，統(tǒng)稱“三注線”。但是當(dāng)塔的操作不穩(wěn)定時(shí)，將進(jìn)行間斷性的注水洗塔，注氨調(diào)節(jié)pH，注緩蝕劑來降低設(shè)備腐蝕。但是以上方案都沒有從源頭解決腐蝕問題，升級(jí)材質(zhì)只是緩解了腐蝕的時(shí)間，并不能解決銨鹽的生成。注水洗滌每次都會(huì)產(chǎn)生大量污油，不能作為產(chǎn)品輸出，同時(shí)需要降量處理，這些都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2 微萃取耦合分離技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

和常規(guī)的技術(shù)相比，微萃取耦合分離技術(shù)能夠從源頭處解決問題。該技術(shù)主要由湍旋微混器、微萃取分離器和油水分離器三部分組成[2]。其原理為鹽水和油品在湍旋微混器進(jìn)行混合，油品中的鹽均勻分散到除鹽水中，然后經(jīng)過微萃取分離器進(jìn)行深度捕捉鹽粒子并進(jìn)行初步分離，最后油水分離器通過粗?；安y強(qiáng)化沉降將油水進(jìn)行分離，分離出來的水將鹽帶出，油品得到除鹽目的。微萃取耦合分離技術(shù)原理圖如圖1所示。

圖1 微萃取耦合分離技術(shù)原理圖

微萃取分離器內(nèi)部設(shè)計(jì)并聯(lián)的多束集成的萃取-分離芯，利用油品和除鹽水兩種互不相容且存在的密度差使油品和水在微萃取分離器內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)，水被甩到芯壁，使水和鹽離子的接觸面積增加，從而達(dá)到深度分離的目的。

油品進(jìn)入經(jīng)萃取-分離器后進(jìn)行深度分離，油品進(jìn)油水分離器的上部，含油鹽水進(jìn)入油水分離器的下部。為了使油水為層流態(tài)，油水微混器的入口設(shè)了一個(gè)分布器對(duì)進(jìn)入油水微混器的油水進(jìn)行流場(chǎng)分布，這樣油品射流時(shí)不會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生干擾，從而使進(jìn)入油水微混器的油水流態(tài)均勻平穩(wěn)。同時(shí)在油水分離器內(nèi)部設(shè)有多層折板油水分離的位置。折半開有小孔，大油滴可以通過小孔逐級(jí)進(jìn)入到折板的上一層，進(jìn)而提高了分離速率。同時(shí)折板采用特殊材質(zhì)，油水保持一定的角度在折板流動(dòng)。這樣加速油品上浮含鹽污水下沉的速度從而達(dá)到油水快速分離的目的。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

微萃取耦合分離技術(shù)開創(chuàng)了新的防腐技術(shù)，該技術(shù)具有微相均勻分散、微萃取洗鹽、除鹽水用量少、占地面積小、操作簡(jiǎn)單安全、投資費(fèi)用小、運(yùn)營(yíng)成本低等特點(diǎn)。具體如表1所示。

表1 技術(shù)特點(diǎn)

3 實(shí)施案例

3.1 背景

某石化公司480萬噸/年催化裂化裝置，加工進(jìn)口混合原油，催化分餾裝置自投用以來出現(xiàn)結(jié)鹽現(xiàn)象，空冷腐蝕泄漏，化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示頂循系統(tǒng)存在H2O-HCl-H2S、H2O-HCN-H2S腐蝕環(huán)境，威脅裝置安全運(yùn)行。通過臨時(shí)水洗效果有限，無法從根本上解決成鹽和局部腐蝕問題。通過采用微萃取耦合分離在分餾塔頂循系統(tǒng)增設(shè)在線水洗除鹽成套設(shè)備提高裝置防腐水平，保障裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 工藝流程

10%～20%的分餾塔頂循油自分餾塔頂循原有調(diào)節(jié)閥前引出，經(jīng)新分餾塔頂循除鹽過濾器后，送至分餾塔頂循除鹽罐進(jìn)行脫鹽，脫鹽后返回原有調(diào)節(jié)閥后返回分餾塔，除鹽水進(jìn)入分餾塔頂循除鹽罐與抽出的分餾塔頂循油混合分離。含鹽污水去污水系統(tǒng)的工藝流程如圖2所示。

圖2 分餾塔頂循除鹽設(shè)施工藝流程圖

3.3 實(shí)施效果

催化分餾裝置頂循回流系統(tǒng)增加微萃取耦合分離在線脫鹽設(shè)施后，系統(tǒng)的循環(huán)油進(jìn)行氯離子(Cl-)含量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在線脫鹽設(shè)備前后氯含量在運(yùn)行后下降80%以上。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，通過頂循油的腐蝕探針檢測(cè)年腐蝕速率進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)增設(shè)頂循在線脫鹽設(shè)施前年平均腐蝕速率為0.350 1 mm/a，如下圖3所示。增加后年平均腐蝕速率為0.125 7 mm/a如圖4所示，相比下降了0.224 4 mm/a，下降64%左右。增設(shè)頂循在線脫鹽設(shè)施前后分餾塔塔盤腐蝕情況得到明顯改善，如圖5、圖6所示。除鹽后排放污水中石油類含量不超過200 mg/L，返塔油相中的水含量不大于0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

圖3 改造前分餾系統(tǒng)腐蝕速率情況圖

圖4 改造后分餾系統(tǒng)腐蝕速率情況圖

圖5 改造前分餾塔塔盤腐蝕情況圖

圖6 改造后分餾塔塔盤腐蝕情況圖

4 結(jié)語

原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化使得原油的含酸量、含硫量、含鹽量增高，導(dǎo)致加工過程中常減壓、催化、延遲焦化等裝置分餾塔運(yùn)行過程中塔頂循環(huán)油鹽含量過高，裝置的塔頂、頂循環(huán)、塔頂管道和換熱器等設(shè)備的腐蝕問題日益嚴(yán)重進(jìn)而影響裝置的長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。針對(duì)塔頂部循環(huán)系統(tǒng)結(jié)鹽和腐蝕嚴(yán)重問題采用的加強(qiáng)防腐工藝、升級(jí)設(shè)備工藝管線材質(zhì)以及調(diào)整操作等方式無法根本上解決設(shè)備腐蝕，反而成本不斷增加。微萃取耦合分離技術(shù)的成功應(yīng)用從源頭上解決了以上問題。通過對(duì)某石化公司480萬噸/年催化裂化裝置的分餾塔進(jìn)行改造，增設(shè)微萃取耦合分離在線除鹽設(shè)施，通過改造的前后對(duì)比，發(fā)現(xiàn)循環(huán)油氯含量下降了80%以上，年平均腐蝕速率下降64%，分餾塔塔盤腐蝕情況得到明顯改善。除鹽后排放污水中石油類含量不超過200 mg/L；返塔油相中的水含量不大于0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。改造后裝置運(yùn)行更加安全平穩(wěn)，提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)安全效益，因此具有較好推廣價(jià)值。