胜利油田石油化工总厂重油催化车间
1 分馏塔结垢堵塞原因分析
1.1 分馏塔运行概况
某重催装置自 2016 年7月 18 日起，分馏系统开始频繁出现顶循泵抽空情况，导致轻柴油汽提塔液位空，汽油、柴油产品质量不合格，7月 21 日、7月 23 日、7月 25 日多次发生顶部冲塔。从分馏塔冲塔的现象中可以观察到，引起冲塔的主要表现为 28 层塔盘液相温度突然升高，顶回流泵抽空，顶回流流量降低，在此之后，分馏塔顶循系统频繁冲塔，操作波动时间一直持续至 2017 年 4 月装置检修。
1.2 分馏塔结垢堵塞物的形成
分馏塔生产过程中随回流油下降温度逐步升高，分馏塔中上部氯化铵水溶液失水而浓缩成一种粘度很高的半流体。逐渐附着塔壁、塔盘、降液管及塔盘下部，并对表面造成腐蚀，生成硫化亚铁垢。这些铵盐和硫化亚铁垢及携带上来的催化剂细粉等杂质就像滚雪球一样互相包裹、粘结，越积越多。塔盘及塔壁上一些大块盐垢由于塔顶油气冲刷等作用会脱落，在降液管下部沉积下来，随时间的延长，最终导致降液管受液盘出口或浮阀等部位堵塞，影响液体的正常流动，造成分馏塔操作不正常，顶循环油流经换热器结垢。
2 分馏塔结垢堵塞的治理
根据生产的实际情况制定分馏塔结垢堵塞的研究解决方案。考虑制定在线低温水清洗处理方案，在线检测分馏塔堵塞情况，进行分馏塔塔盘清洗维持生产，最后利用装置检修时机清洗塔盘。在 2016 年 7~8 月份进行了分馏塔在线检测、在线低温水冲洗，维持装置冬季生产，利用 2017 年装置抢修时机实施塔盘拆卸清洗，停工检修进行新技术应用，装置运行过程中不断进行合理的工艺调整。
2.1 分馏塔 γ射线塔盘在线检测
（1）γ 射线塔盘在线检测方法
在分馏塔顶部安装滑轮组件，该组件可拆卸并且移动轻便，在塔的一侧放置放射源，另一侧配置射线接受探头，探头将捕捉到射线透射量进行数据收集形成曲线，理论上的透射曲线为在塔板处射线量减弱，形成波谷，正常操作的塔内介质分布均匀，采集的检查曲线呈规则的波峰波谷排布。如果塔盘出现内构件开裂，塔盘脱落、流道堵塞等该情况，在塔盘破损堵塞等故障部位出现波谷部位消失或曲线异常，判断塔内部构件出现故障的塔盘层数和方位。
（2）分馏塔 γ 射线在线检测结果分馏塔实施在线 γ 射线检测，进行全塔扫描，着重采集 28~31 层塔盘的射线扫描数据。进行垂直于塔盘介质流动的方向进行检测，以中间降液管为界，南北两侧塔盘分别进行检测，形成 2 组检测结果曲线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分馏塔顶部南侧塔盘上的液层高度较北侧液层高度更大，第 31 层塔盘上约有 400 mm液层，第 30 层南侧塔盘有约 250 mm 厚液层，北侧第 29 层、30 层塔盘上液相很少，几乎处于干板状态，第 30 层中间降液管及南侧第 29 层降液管内充满液体。可以判定第 30 层塔盘降液管流入北侧塔盘受阻，同时判定 31、30 层塔盘液封偏厚，塔盘表面的传质传热效果差，浮阀同时存在堵塞现象。
2.2 分馏塔 28~31 层在线低温水冲洗
2016 年 7 月 13 日，进行分馏塔 28~31 层在线低温水清洗，该方案是通过降低分馏塔顶部温度，使顶循系统大量带水，循环清洗后脱出清洗水。控制顶循返塔温度 TI217 在 45 ℃，顶温约 105 ℃，顶循抽出温度 112 ℃，18 层温度 TI207 约 125 ℃，中段温度 TC209 约 220 ℃ ，轻柴汽提塔下部温度TI219 约 170 ℃，分馏塔底气相温度降至 333 ℃ 。降温后顶循带水，对分馏塔上部塔盘进行冲洗，温度降到位，顶循备泵持续脱水，脱出的水颜色均发黑，分馏塔在线清洗后冲塔现象得到较大缓解。从清洗水分析中氯离子含量从 705 mg/L 降低至 35mg/L，可以判断大量的氯化铵的水溶液大量排出，最后使分馏塔顶部的结盐量和积垢速度得到缓解，使顶循系统的碳钢金属的塔容器、换热器的腐蚀速率得到缓解，铁离子化合物减少。
2.3 制定新的工艺调整方案
根据分馏塔结盐的原理，分馏塔结垢堵塞是由于铵盐的存在、少量低温凝结水的存在加之碳钢腐蚀产物的多重影响，分馏塔顶部的温度是众多影响因素的关键环节，因此控制适宜的塔顶温而导致顶回流带水，本周期开工后，分馏塔顶一直冷回流量控制在 6.5 t/h，将顶回流返塔温度控制在 90 ℃以上。
2.4 分馏塔塔盘及附件的彻底清理
利用装置检修时机有针对性的对分馏塔塔盘进行全面检查，检查发现第 31~28 层塔盘严重堵塞，浮阀严重卡涩，无法实现正常浮动开关。19~27 层出现不同程度堵塞，需要清理，严重影响正常的传质传热。对 16~31 层塔盘共计 332 块塔板进行全部拆卸清洗，采用 250 MPa 高压水清洗。清洗后对变形、卡塞、锈蚀的浮阀进行更换。经过对分馏塔内件的检查现分馏塔 T201 顶循环回流分布管北侧堵塞严重，同时印证了 γ 射线的扫描结果，分馏塔北侧塔盘液层厚度薄，液相明采用高压水清洗。检修对分馏塔全部塔盘及附件的彻底清理去除了分馏塔顶部的盐垢及堵塞物。
3 结束语
该重油催化分馏塔结垢堵塞问题的成功解决，利用了多种技术措施进行综合治理，从在线低温水冲洗缓解塔盘结垢堵塞到停工抢修将 15~31层塔盘全部拆卸高压水彻底清洗；从分馏塔 28~31层塔盘改造新技术的探索应用到分馏塔配套操作调整措施的实施。对重油催化分馏塔结垢堵塞问题的研究和治理为国内其他重油催化装置同样具有一定的借鉴意义。
参考文献：
［1］ 郭伟, 汪加民, 李宁,等. 重油催化裂化装置结盐原因及应对措施[J]. 广州化工, 2016, 44(5):175-177.
论文作者:王蓬勃
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
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