重油催化裂化装置分馏塔顶部塔盘堵塞的原因分析及对策

2022-12-15

一、分馏塔顶部塔盘堵塞后会出现的现象

1.本装置2012年2月24日起分馏塔中部温度不稳定, 塔顶间断出现操作波动迹象。分馏塔顶温度TI220由103℃上升到110℃、粗汽油罐液位大幅度升高、贫吸收油泵和顶回流泵相继抽空、一中循环回流正常、分馏塔的轻柴油抽出口温度TI253变化范围较大 (185℃~210℃) 、轻柴油量偏少直至回零、分馏塔压力和反应沉降器压力也相应波动。3月份期间冲塔次数变得频繁, 用增大回流量也很难控制, 只能通过降低反应深度和处理量来相应配合。这样就限制了产品的正常分布和装置的处理能力。

2.从产品质量方面上来观察:汽油和轻柴油馏程重叠严重、轻柴油闪点容易出现不合格, 用塔底汽提蒸汽也无法调节、当用回流调整时又会出现汽油干点不合格的情况。

3.对反应岗位操作的变化显得十分敏感。例如:反应岗位提高反应温度时分馏塔中部温度立刻上升而自身没有一个调节缓冲的过程。如果反应岗提高处理量, 分馏塔中部温度就开始大幅度波动严重时形成冲塔。这时反应岗位必须降低处理量和反应深度, 否则就不能正常生产。

4.塔顶回流泵抽空次数显著增加, 顶循环回流在非人为调节的情况下出现波动, 甚至瞬间流量降低。

二、导致分馏塔顶部塔盘堵塞的因素

1.分馏塔顶部塔盘堆积催化剂粉末而引起的塔盘堵塞:

(1) 当存在油浆上返塔量过小、分配不均及流量波动、喷淋密度不佳而导致催化剂粉尘洗涤效果不佳或任何一段回流抽空, 都可被携带到顶部塔盘上, 附着并沉积在塔盘上容易引起塔盘堵塞。

(2) 由于反应操作及设备故障导致大量催化剂被携带到分馏塔。2005年11月18日本装置反应沉降器里严重结焦, 旋风分离器料腿的翼阀被焦块卡住。大量催化剂从料腿跑损并进入分馏塔, 使外甩油浆固体物含量突然升高、油浆外甩量下降、采集的回炼油样品和一中回流样品中都含有催化剂粉末。这是由于反应操作不平稳导致分馏塔操作波动造成大量催化剂被携带到顶部塔盘上造成堵塞。

2.分馏塔顶部塔盘结盐:原料中各组份发生一系列反应, 生成导致分馏塔顶部塔盘结盐的主要成分NH4CL颗粒。NH4CL的分解温度为337.8℃, 只要低于这个温度就有NH4CL存在。分馏塔顶部温度较低, 塔顶循环返塔温度约75~90℃, 低于水蒸汽的露点温度。塔顶循环回流在下流的过程中由于传热的不均匀性有液相水出现, 水迅速溶解气相中的NH4CL颗粒而生成NH4CL水溶液。在下降的过程中随着温度的升高NH4CL水溶液失水浓缩而成为一种粘性很强的半流体, 与铁锈和催化剂粉末一起沉积附着在塔盘及降液管处, 堵塞降液管使回流中断造成冲塔。

3.由于装置中没有设置大型原料缓冲罐, 原料中的各种组分没有进行充分的混合、搅拌, 沉降时间短, 原料的组成分层严重, 不利于裂化反应而导致产品中胶质含量增高。分馏塔顶循环中的胶质和二烯烃等物质在塔上部特定环境下结焦, 从而加剧上部塔盘的结垢。

4.塔盘上的结垢里还有一种成分Fe S:加工的原料油中含有硫, 生成的硫化氢与液相水反应 (Fe+H2S→Fe S+H2↑) 在金属表面生成一种松散的腐蚀产物Fe S。塔盘及浮阀被腐蚀后浮阀活动不灵活, 容易卡塞, 不能很好的起到控制阀孔气速的作用。在本装置的几次检修中都发现了塔盘有被腐蚀的现象。

三、采取措施及分析

1.针对分馏塔顶部塔盘有催化剂粉末沉积的这个问题主要应通过改善操作条件来避免:首先应增加反应系统操作的平稳率以减少反应油气中催化剂粉尘含量。其次通过降低油浆固体物含量、调整油浆上返塔量、改善油浆喷淋密度和适当调整各段回流量来减少催化剂粉末在分馏塔顶部塔盘塔沉积的可能性。

2.对分馏塔顶部塔盘堵塞进行处理:

为了缓解分馏塔顶部塔盘堵塞的状况, 本装置进行了三次水洗, 主要目的是为了解决分馏塔顶部塔盘“结盐”问题。本着安全可靠, 尽量减少损失的原则相应的制定了水洗分馏塔的方案。同时也汲取了国内同类装置处理类似问题的经验。

四、解决措施

1.从原料方面来考虑, 应尽量减少进装置原料中各种盐份的含量、尽量使原料混合均匀。

2.优化操作条件, 根据塔盘结盐的原因分析应尽量提高顶循环回流返塔温度和分馏塔顶温度, 使蒸出分馏塔的水蒸汽量增多或采用顶循环回流和冷回流含水的方法来减少盐份在顶部塔盘的聚集。

3.增加操作平稳率减少反应油气中催化剂粉尘的含量, 增强洗涤油浆中催化剂粉尘的效果。适当调整油浆外甩量, 以减少携带到分馏塔顶部的催化剂含量。

4.由于分馏塔塔盘堵塞而造成操作波动时, 应根据各个操作参数变化的趋势来判断出堵塞的部位。相应的进行操作方案的调整并加强对平稳率的监测以延长生产周期, 避免造成装置非计划停工, 提高装置和企业的的经济效益。

5.当进行各种处理后仍然无法正常生产时应进行短期停工检修彻底去除安全生产的隐患。

五、结论

通过分析, 造成分馏塔顶部塔盘及降液管堵塞的主要原因是顶部塔盘上严重结盐。造成分馏塔顶部塔盘结垢的另一个原因是由于反应油气携带大量催化剂或分馏塔底催化剂洗涤效果不佳及操作不当使催化剂沉积在顶部塔盘上。一些不饱和烯烃和胶质在高温或特定条件下在顶部塔盘上缩合或聚合结焦。塔盘严重腐蚀, 造成浮阀卡塞。生成的铁锈和Fe S与催化剂和NH4CL乳液混合结垢。

摘要：二重催装置由北京设计院设计, 加工量为140万吨/年。自2000年开工以来分馏塔的操作一直较平稳, 直到2012年2月24日起分馏塔顶部塔盘出现结垢现象。这种结垢不但影响了装置的正常生产, 而且还影响了产品质量的合格率、限制了装置的处理能力。给装置的正常生产带来了很大的经济损失及设备隐患, 严重的还会导致整个装置非计划停工。本文主要对裂化装置分馏塔顶部塔盘堵塞的原因进行分析并提出了对策

关键词：重油催化裂化,分馏塔,塔盘