分馏塔顶在线高效除盐防腐成套技术
一、技术名称
分馏塔顶在线高效除盐防腐成套技术
石化装置的安全性和可靠性是保证装置长周期安全运行的技术关键，而目前常减压、催化、焦化、重整等装置分馏塔顶部循环系统的结盐和腐蚀问题尤为突出。在原料劣质化的趋势下，进入分馏塔的含盐量不断增加，硫、氯、氮等元素转化为H2S、HCL和NH3等物质，导致无机盐结晶堵塞塔盘、加压泵和管线，盐粒加重了设备的冲刷磨损，危及安全生产和增加操作难度。同时，分馏塔顶部循环系统中的换热器、加压泵、管线等发生腐蚀现象，相应的泄漏、紧急停车可能性加大，设备材料跟换周期缩短，日常维护更加困难。
上海米素环保科技有限公司依托华东理工大学化工机械研究所经过不断探索，开发了“湍流分散-顺流萃取-油水深度分离”的组合脱盐（酸）方法，形成了分馏塔顶在线高效除盐（脱酸）防腐成套技术及设备，解决了分馏塔顶循环油系统、回流系统结盐与腐蚀等问题，实现了顶循系统从设备防腐到工艺防腐、从被动安全到本质安全的的升级。目前，成套设备已成功应用于国内外常减压、焦化、催化、加氢等约70套的石化装置中，成套技术形成了化工行业标准HG/T 5830-2020《塔顶循环油在线除盐防腐成套设备》。
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图1 在线高效除盐防腐成套设备示意图
二、先进性阐述
在线除盐的主要目的是消除循环系统结盐堵塞及腐蚀所带来的安全问题，同时延长装置的运转周期，基于液滴表面更新强化传质以及纤维捕获强化脱水分离的技术思路，开发了塔顶循油除盐防腐的新方法和新工艺，优化了高效径向萃取洗盐芯管和亲疏水组合纤维破乳分离构件。
增设在线除盐设施后，分馏塔、汽提塔塔盘及塔顶循环油系统相关设备的腐蚀速率稳定降低至0.2mm/a以内，保障了装置的安全。
分馏塔顶在线高效除盐防腐成套技术优势明显：
除盐效率高
--循环油中脱后氯离子含量≤1mg/L
使用寿命长
--稳定运行时间≥3年
--满足蒸汽吹扫条件
运行成本低
--无额外动力消耗
--极少的洗涤水用量
压力损失小
--成套设备前后压差≤0.1MPa
--方便成套设备接入现有塔顶循环流程
标准化程度高
--紧凑高效的成套化设计
--严格控制出厂产品质量
操作及维护方便
--自动控制注水及排水量
--降低操作人员劳动强度
三、石化主要案例
近年来，原油的重质化、劣质化趋势日趋明显，腐蚀是加工高酸高硫原油的最大问题之一，而近些年分馏塔顶循环油、回流系统的腐蚀问题造成了多次安全生产事故，得到了从业技术人员及研究人员越来越广泛的关注，因此，要通过一定的手段来除去塔顶循环油中的氯离子，以达到消除结盐堵塞及腐蚀的问题，实现延长装置的高效运行周期、减少环境污染的目的。
案例一：某炼化1200万吨/年常减压装置
某石化1200万吨/年常减压蒸馏装置中，腐蚀介质主要有氯化物、有机酸、硫化物和有机氯等。主要腐蚀部位及腐蚀机理是：常顶系统的塔壁及内构件、空冷器、常顶后冷器、顶循换热器的低温HCl-H2S-H2O型化学及电化学腐蚀。
为了将整个顶循系统含盐量维持在一个较低水平，在常减压装置增设在线除盐防腐成套设备（如下图流程中的红框部分，右侧为实物图）。常减压分馏塔顶循环油的抽出量为593.96 t/h、抽出温度为148℃、返塔温度为113℃，采用换热后的1/15~1/20循环油油量30~40t/h进行在线除盐，经过脱盐后的循环油然后返回分馏塔顶部。
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该设备稳定运行后，常压塔顶部循环系统总流量为593.96t/h，，装置运行稳定之后油水分离器水包中油水界位分层清晰，切水中不带油，返塔的脱盐油不带水。从现场标定结果来看，在线除盐设施出口的顶循油相较于入口的顶循油中盐含量和酸度均有降低，塔顶循环系统中盐含量逐渐降低，最终顶循油中的盐含量及酸度分别稳定在1mgNaCl/L、20mgKOH/L以内，分馏塔顶循系统腐蚀速率稳定控制在0.2mm/a以内（如下图所示）。
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案例二：某石化延迟焦化装置
某石化140万吨/年延迟焦化装置采用下图所示工艺流程进行顶循油在线除盐，顶循油从分馏塔顶抽出后，先进行换热，换热后约3/4顶循的顶循直接返回分馏塔，其余约1/4的顶循通过在线高效除盐防腐成套设备处理后返回分馏塔。
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自2013年11月投用分馏塔顶循油除盐设施后，设备操作安全平稳。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情况，运行泵未出现机封结盐泄漏和叶轮损坏等现象。
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（见下表），从化验分析值看，分馏塔顶循油经过在线连续脱盐，油中氯含量逐步减少，最终稳定在0.6ppm左右，同时含盐水中氯离子含量也在逐步减少，可以作为电脱盐注水回用。
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投用前后塔内腐蚀情况如下图所示：从第一周期（投用前）检查情况看，塔盘腐蚀严重，塔盘厚度薄如纸，已经严重影响产品质量，并产生了严重的安全问题。
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投用在线除盐设备前
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投用在线除盐设备后
从第二周期（投用后）检查情况看，塔顶塔壁附着一层油污，基体平整，均匀腐蚀，焊缝完整，高温重油段及塔底腐蚀轻微，塔壁测厚未见明显腐蚀减薄区域。
案例三：某石化催化裂化装置
某石化140万吨/年催化裂化装置分馏塔顶循系统中的换热器结盐腐蚀严重，导致换热器局部泄露，顶循油作为热源介质可能进入冷却水中，引起冷却水的污染和管路的易燃易爆危险。阀门的腐蚀严重导致阀门无法完全关闭，泄露管线原料，影响正常的安全生产，提高了装置运行成本。分馏塔顶循泵和顶循管路结盐严重，分馏塔顶循泵的抽出口堵塞，降低抽出量或者无法抽出。
增设在线除盐设备：分馏塔顶循回流油经过冷却器后，分出20t/h顶循回流油进入除盐成套设备（下图为安装过程中的成套设备实物图），与0.5～3t/h除盐水混合，除盐水在变径式径向深度微萃取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。
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对在线除盐设备投用前后系统腐蚀速率进行监测（如下图所示）：投用前，顶循系统平均腐蚀速率为0.35mm/a；投用后，顶循系统6个月平均腐蚀速率为0.12mm/a。
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案例四：某石化渣油加氢装置
某石化300万吨/年渣油装置由于进料油品中的硫、氯等多种杂质的存在，导致汽提塔顶循环油系统盐含量过高，随着运行时间的增长，含盐量不断增加，更多盐类的结晶堵塞塔盘、空冷、循环泵和管线，使得冲塔可能性加大，而且结晶颗粒增大了设备冲刷磨损，危及安全生产和增加了操作难度。同时，在汽提塔顶回流系统中的空冷、加压泵、管线等发生腐蚀现象，相应的泄露、紧急停工可能性加大，设备材料更换周期缩短，日常维护更加困难。如下图所示，在汽提塔顶回流系统中增设在线高效除盐防腐成套设备。
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使用在线除盐成套技术设备运行15天后，消除了渣油加氢装置汽提塔塔顶回流系统结盐；消除因洗塔操作而产生的污水、污油；降低塔顶回流系统腐蚀速率至0 .2mm/年以内（如下图所示）。使用本技术运行300天后，渣油加氢装置汽提塔塔顶油中盐含量持续低于1mg/L，本技术有效解决了加氢装置中腐蚀和结盐比较严重的汽提塔的腐蚀结盐问题，使得加氢装置能够长周期稳定运行。
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案例五：某石化加氢加氢裂化装置
某石化公司120万吨/年加氢裂化装置脱丁烷塔在线除盐设施、140万吨/年柴油加氢汽提塔在线除盐设施设备于2019年大修期间安装到位，设备于2019年9月20日开始投用，投用后运行平稳。
该两套成套设备是目前国内最具先进创新理念的顶循在线除盐设备，同时也是国内首次在加氢裂化装置脱丁烷塔增加除盐设施，在中石油、中石化等石油炼化企业中具有极大的示范意义。
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对脱丁烷塔在线除盐设备进行检测标定，结果如下：
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脱丁烷塔的水相出口含油量低于100mg/L，同时油相中S、CL离子含量下降明显，S盐脱除率达到80%以上，CL离子含量满足≤2mg/L的技术要求值，洗盐效果明显，达到除盐防腐要求。
四、关于上海米素环保科技有限公司
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上海米素环保科技有限公司专业从事石油化工、煤化工以及精细化工等领域环保技术装备开发业务，是集研发、设计、咨询、制造、销售、成套服务一体化的科技型企业。
自2013年成立以来，公司凭借先进的技术、丰富的经验、优质的服务获得国内外客户的认可，先后与中石化、中石油、中海油等大型石油化工企业开展合作，同时与多家海外客户建立了业务联系。近年来，公司注重技术创新、加大研发投入，逐步组建了以优秀高校硕、博研究生为核心的创新团队，年均百万级科研项目不少于5项，在设备设计、工艺开发方面均取得优异成绩，目前申请、授权专利50余件，获上海市技术发明二等奖1项。
核心技术有：污水紧凑高效除油技术、烷基化酸/碱烃高效分离技术、脱硫塔顶高效除雾技术、煤焦油脱水技术等。
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