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摘 要：延迟焦化装置是传统的炼油装置。该装置的分馏塔顶结盐会给生产造成困扰。本文以某两家地炼的延迟焦化装置分馏系统增设了在线水洗除盐设施为例，使用数据对比的方式，体现除盐效果。
主题词：结盐 延迟焦化 在线水洗除盐 分馏塔
1 概述
延迟焦化的原料以减压渣油、回炼重污油、轻污油及其他化工废剂。原料中的盐含量高，携带的氮化物在反应过程中会生成NH3，NH3与Cl-反应生成NH4Cl、与H2S反应生成NH4HS等铵盐。在高温下铵盐会分解，但在分馏塔顶温度下降后会重新生成铵盐，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、堵塞、腐蚀和泄露等许多安全隐患[1]，严重时会造成非计划停工。
2.结盐的危害
分馏塔顶结盐主要是由于焦化原料的氮化物在焦炭塔内反应时生成NH3，NH3与Cl-反应生成极易溶于水的NH4Cl。分馏塔油气上升至塔顶的过程中，随着温度逐渐降低会重新生成NH4Cl晶体颗粒。若分馏塔顶部操作温度较低，会产生液相水，油气中放入NH4CL就会溶解在低温水相中。在塔顶回流过程中，NH4CL逐步失水并浓缩，最终成为一种粘度很大的半流体。这种半流体与铁锈、焦炭粉末等混合在一起沉积于塔盘、塔顶回流线、降液管、受液盘处，积累到一定程度就会阻碍液体的流动，堵塞塔盘上的开孔，从而导致分馏塔压降逐渐增大，气液接触减少，塔板效率下降，塔顶气相负荷较大，破坏了分馏塔的正常操作[2]。严重时还会发生冲塔等事故。同时NH4Cl会在空冷管束、顶循泵等设备和管线经常出现严重的结盐、照成堵塞、腐蚀和泄露等事故。
分馏塔顶结盐的一般表现为：顶循集油箱或集液的受液盘易抽空、顶循泵不上量、切塔或进分馏塔油气波动时、顶循空冷和塔顶油气冷却系统能力下降，顶循返塔温度逐渐升高等。
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图1 某企业延迟焦化装置分馏塔顶循泵入口结盐情况
3.除盐的措施
为了能缓解炼油企业延迟焦化装置的分馏系统塔顶结盐严重问题，在两加企业均增设了在线水洗除盐设施。该设施技术原理如下图。
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图2 在线除盐设备技术原理
焦化装置在线除盐设备主要由湍旋混合器、顺流径向萃取器和油水分离器三部分组成。技术原理如图2所示，首先通过湍旋混合器将水均匀分散到循环油中，油中的溶水性盐溶解到水中；然后经顺流径向萃取器深度捕获盐类离子；最后油水分离器利用粗粒化聚结模块、波纹板强化沉降模块以及亲疏水纤维聚结分离模块，快速高效地实现油水分离，溶水性盐溶于水中被带出，达到顶循油在线脱盐防腐的目的。
在顺流径向萃取器中并联有多根萃取-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。顺流径向萃取技术是一种紧凑式的高效萃取方式，使用螺旋形混合元件产生高速的旋转流动，这样的流动促进了水滴的破碎，并且内部的变径结构产生多区域小尺寸涡流，强化了径向混合萃取。由于水滴产生高速自转，水滴自转表面的离子交换速度大大提高，宏观上表现出优秀的萃取能力。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，并且液滴聚结长大在一定程度上也强化了相分离的过程。
油水分离器通过入口分布管及整流分布器，对液体流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；然后采用多层波纹板沉降分离技术，使之前聚结的大油滴通过波纹板上直径3～10 mm的小孔迅速上升到上一层波纹板，并逐级上升，有效地提高了分离速度和效率，并且波纹板采用亲水疏油材料，使油水混合物在波纹板上流动过程中保持一定的角度，可加速油相上浮速度和水相沉降速度，最终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，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，实现了塔顶回流油/循环油的高效在线除盐效果。
4.除盐的效果
4.1某A石化二套焦化装置分馏系统除盐效果对比
某A石化二套焦化装置分馏塔循环量为190t/h，按照设计值抽出量约为10%~15%即20~30t抽出量，同时注除盐水约为1.5t/h~3t/h，自2019年7月初运行，数据如表1：
表1除盐对比数据
4.1某B石化化联合焦化单元分馏塔系统除盐效果对比
某B石化联合焦化单元分馏塔根据设计运行144℃，需要开脱重塔，才能保证进石脑油精制装置。现分馏塔塔顶运行温度实际控制132℃，石脑油干点178℃。顶循设计抽出温度180℃，实际抽155℃，含盐4.5mg/L，水分含量230ppm。经过开工近330天的运行，发现顶循泵入口结盐情况平均15天清理一次。
在2020年9月 6日，投用顶循洗盐设施后，9月13日卸除脱重塔，分馏塔顶温控制由132度降到118度，石脑油干点控制小于165度，顶循洗盐设施运行情况见表1，分馏塔压差情况见表2。
表2顶循除盐数据
5.结论
延迟焦化装置分馏塔系统操作温度低，水蒸汽在顶层塔盘上不断地液化、气化，塔内的焦粉因气速过高而被带到塔顶，是结盐产生的几个必要条件。
因此，要妥善解决结盐问题可以从工艺流程设计和严格监控操作条件、解决焦粉携带、提高塔顶温度等方面入手，来缓解塔顶结盐问题。如果在设计时，配套在线水洗除盐设施，能抑制或清除结盐，更有利于装置长周期运行。
参考文献：
[1] 林 健、谢崇亮、范海玲、颜 峰《焦化分馏塔顶部结盐的原因及防治措施》
中国石油工程建设公司华东设计分公司，青岛，266071；
[2]沈本贤《原油蒸馏常减压塔结盐成因及应对技术研究》。