延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
摘要:延迟焦化装置原料盐含量高，造成分馏塔顶部结盐严重，影响装置处理量并使设备腐蚀加剧。现有分馏塔除盐方法是装置降量对分馏塔进行水洗。利用除盐新技术不再进行水洗操作，该技术投用后，设备运行安全平稳。在原油脱盐连续超标、减压渣油盐含量持续高的情况下，分馏塔顶部未出现结盐现象，顶循备用泵未出现结盐堵塞，运行泵未出现机封结盐泄漏和叶轮损坏等现象。进出除盐设备顶循油氯含量分析表明，经过在线连续脱盐，油中氯含量降低，含盐水中氯含量也逐步降低。延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
中国某公司1.4Mt/a延迟焦化装置于2008年6月建成投产，采用“一炉两塔”工艺流程，设计生焦周期20 h，焦炭塔直径9 m，由反应、分馏、吸收稳定、干气脱硫、吹汽放空、冷焦水密闭处理、水力除焦及石油焦输送单元组成。原料以减压渣油为主，同时回炼全厂产生的重污油、轻污油、轻烃及其它化工废剂。由于原料盐含量高，携带的氮化物在反应过程中生成NH3 , NH3进一步与HCI反应生成NH4 Cl盐，NH4 Cl极易溶于水，在分馏塔的下部，NH4 Cl分解为NH3和HCl，温度下降后则重新生成NH4 Cl颗粒。生产中分馏塔顶部塔盘、空冷管束、顶循泵等设备和管线经常出现严重的结盐现象，造成堵塞、腐蚀和泄漏等隐患，成为装置大处理量和长周期安全生产的瓶颈。2013年应用除盐新技术以来，分馏塔顶部未出现结盐现象，设备运行良好，彻底解决了分馏塔结盐造成的生产难题。
常规结盐处理方法
1改善工艺操作条件
根据原料的性质和操作情况降低蒸汽在顶循中的分压，减少蒸汽冷凝，即减少冷凝水的量来降低H2S-HCl-NH3-H2O腐蚀和结晶盐的形成;操作中提高塔顶部温度和顶循返塔温度，防止低温区形成结晶盐。但是这个操作条件受很多因素的制约，操作弹性不大。温度提高后，还会造成塔顶油气的冷却设备结盐，处理时更加困难。
2加入结盐控制剂
在分馏塔水洗完成后，向顶循泵入口持续加入结盐控制剂，防止NH4 Cl等盐类在塔内聚集。这种不易挥发的添加剂在随重组分向塔盘下流动过程中，浸润塔内NH4Cl沉积物，逐渐使NH4Cl从金属表面分离，被液流冲散带走，并随产品带出塔。这种方法克服了现有水洗存在费时、装置停工或降量等缺点，但长期加入必将提高装置运行成本，目前国内利用此方法的装置很少。延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
3在线水洗分馏塔
在线水洗方法除去分馏塔顶部结盐，是目前国内炼油厂普遍使用的方法。水洗的原理是根据结盐机理，向分馏塔顶部注水，用水将固体铰盐溶解，打通被固体铰盐堵塞的降液管、受液槽以及塔盘，积存的大量固体铰盐变成铰盐水溶液由液相回流逐次流至下部塔盘，被溶解的铰盐溶液通过塔的侧线抽出将结盐带出。此方法的优点在于成本低，效果明显，但每次进行水洗操作时，装置要降低处理量，对产品要求高时，水洗期间要产生大量的污油，不能作为产品输送下游装置。当原料中盐含量高时，水洗后很短时间会再次出现塔顶结盐。
4设备材质升级
设备材质升级如换热管、泵、管线等换成更抗腐蚀的材质，管线等局部补强以增加抗腐蚀性。这些措施都是通过增强设备来减弱腐蚀程度，然而设备的腐蚀仍然存在，只是腐蚀速度减缓了，并没有从腐蚀的源头上去解决问题。另一方面讲，更换塔盘、选用更高级别材质的管线，这在很大程度上提高了设备投入费用，一段时间后设备还是会腐蚀穿孔，再停工更换设备，这只是暂时的缓���办法，不是解决问题的根本手段。延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
5除盐新技术的工业应用
由某科研机构开发的分馏塔除盐成套设备专利技术，在洛阳石化焦化装置分馏塔进行了工业应用。工艺流程见图5，分馏塔顶循回流油经过冷却器后，分出20 t/h顶循回流油进入除盐成套设备，与0. 5一1 t/h除盐水混合，除盐水在微相萃取器分离器内快速溶解顶循油中的盐，脱盐后的顶循油汇合顶循回流返塔，含盐污水进入装置酸性水系统去下游污水汽提装置处理。
分馏塔顶循环油成套除盐设备主要有湍旋混合器、微相萃取分离器和油水分离器三部分组成。工作原理见图6，首先通过湍旋混合器将水均匀分散到循环油中，油中的盐部分溶解到水中，其次经微萃取分离器深度捕获盐类离子并将油水进行初步的预分离，油水分离器利用粗粒化及波纹强化沉降，快速高效的实现油水分离，溶水性盐溶于水中被带出，达到顶循油在线脱盐目的。
通过湍旋混合器后，水以液丝的形式进入微相萃取分离器，微相萃取分离器内并联多根萃取一分离芯管，该芯管是依靠两种互不相溶液体的密度差，利用进口特殊结构使液体产生高速旋转，分散在油中的水滴螺旋迁移到芯管边壁，此过程增大了水滴与部分未萃取盐离子的接触，实现了油中分散的盐类离子二次深度的萃取分离;含盐水滴聚结后从芯管的底流口排出，同时也实现了油水的预分离过程。旋流萃取一分离芯管内流体萃取分离原理如图7所示，旋流场内任一点流体的速度都可以分解为切向、径向和轴向三个分量，三个分量都存在剪切应力，高进口流速形成了很大的剪切应力，强剪切力下液滴粒径迅速减小，大大增加了传质表面积。然后水滴迁移碰撞长大，由于超重力的离心沉降作用，水滴被分离出来。另外，旋流场是一个动态平衡的流场，液滴的不断破碎和长大，可以增加表面更新率，提高传质系数，同时可以细化液滴尺寸，均化主体浓度差，从而强化传质，并且聚结长大，一定程度上也强化了相分离的过程。延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
经萃取汾离器后，油相出口进入油水分离器的上部，水相(含油)进入油水分离器的下部，油水混合器设置了入口分布管进行流场分布，减少入口射流对流场的干扰，接着通过油水整流器，对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域;最后采用了多层折板油水分离区域，折板上开有直径4一12 mm的小孔，之前聚结的大油滴通过小孔迅速上升到上一层折板，并逐级上升，有效地提高了分离速度和效率，并且折板采用亲油疏水材料，使油水混合物在折板上流动过程中保持一定的角度，根据“浅池原理”，在较小的空间中，即可加速油相上浮速度和水相沉降速度，实现了油水的高效快速分离过程。除盐后的净化油返回分馏塔，含盐水去污水汽提，实现了分馏塔顶循环油的高效在线除盐效果。
6应用效果
(1)自2013年11月投用分馏塔顶循油除盐设施后，设备运行安全平稳。在原油脱盐连续超标、减压渣油盐含量持续高的情况下，分馏塔顶部及顶循备用泵未出现结盐堵塞情况，运行泵未出现机封结盐泄漏和叶轮损坏等现象。
(2)投用除盐设施后，对进出除盐设备顶循油进行氯含量化验分析，从化验分析值看，分馏塔顶循油经过在线连续脱盐，油中氯含量逐步降低，同时含盐水中氯离子含量也在逐步降低。延迟焦化分馏塔除盐萃取新技术的工业应用
(3)成套除盐设备投资少，占地面积小，流程简单易进行技术改造和工艺操作，能耗增加少，可根据装置具体情况用除盐水或分馏塔顶酸性水作为除盐设备用水。此技术可以推广应用到炼油化工各类易结盐的塔器，解决因结盐造成的生产难题。
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