催化裂化分馏塔结盐分析与在线水洗处理措施

刘 帆，于 宁

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

催化裂化分馏操作的好坏直接影响到汽柴油产品质量，如就分馏塔结盐这一问题，若分馏塔结盐处理不当，常常会导致反应的切料，直接影响装置长周期安全运转[1]，本文详细介绍了分馏塔结盐的原因,以及有效的处理措施。

1 分馏塔结盐的原因

在催化裂化反应中，反应原料中的有机氮化物可发生分解反应生成氨。原料中的有机氯和无机氯可发生分解反应生成HCl，NaCl，CaCl2，MgCl2等，遇到环境的水或结晶水发生水解反应生成HCl。NH3和HCl 则生成NH4Cl。氯化铵极易溶于水，在分馏塔的下部，当温度337.8 ℃时NH4Cl 分解为NH3和HCl，遇冷后则重新生成NH4Cl 颗粒。细小的NH4Cl 颗粒在分馏塔的上部可溶解在局部低温水相中，在随内回流下降的过程中，温度逐步升高，NH4Cl 逐步失水而浓缩成为一种黏度很大的半流体。这种半流体与铁锈、催化剂粉末混合在一起沉积于降液管、受液盘处，积累到一定程度就会阻碍液体的流动，导致分馏塔全塔压降逐渐增大，破坏了分馏塔的正常操作。

2 分馏塔结盐引起的参数变化

2020年4 月17 日中国石油宁夏石化公司260×104t/a 催化装置分馏系统轻柴油至加氢装置流量开始下降，最低降至0.5 t/h，表现为轻柴油从分馏塔抽出量偏小，柴油汽提塔液位波动大，分馏塔压差由0.025 MPa上升至0.046 MPa。经过对仪表、操作等因素的排除后，分析为分馏塔结盐。通过计算分馏塔氯化铵KP 值,得出氯化铵本装置分馏塔结盐温度为133 ℃，固态NH4Cl 盐能由气态的NH3和HCl 直接生成，这由它们的浓度及温度决定。分馏塔低于氯化铵结盐温度就有结盐的风险，通过对分馏塔温度梯度分析，本装置分馏塔易在29 层塔板至分馏塔顶结盐（见表1）。

表1 结盐前后操作参数对比表

3 水洗处理程序

3.1 水洗流程图（见图1）

图1 水洗流程图

3.2 水洗步骤

反应降低处理量：缓慢降低反应处理量至210 t/h，视D-203 液位情况，调整回炼油量，终止剂流量控制提升管出口温度。改好封油收罐区柴油流程，并做好封油脱水工作，防止封油带水，并改好轻柴油至罐区的流程。水洗过程中，从轻柴油不合格线收封油，装置内柴油产品走轻柴油至罐区出装置。在操作平稳的情况下，分馏塔冷回流泵P-203A 接新鲜水临时管线引新鲜水，通过冷回流对分馏塔顶部塔盘、顶循系统轻柴油抽出口进行水洗；用冷回流控制塔顶温度在95 ℃～105 ℃，水洗期间严格控制塔顶温度不高于110 ℃；粗汽油泵P-203A 新鲜水经冷回流进入分馏塔，洗塔后的水一部分回到分馏塔顶油气分离罐D-201 经过脱水，还有少部分带到轻柴油中。水洗过程中根据情况可继续增加注水量，同时监测分馏塔顶油气分离罐D-201 水样中Cl-变化情况，水样分析为每30 min 一次，分别在含硫氨污水罐D-206 酸性水采样点监测水中Cl-含量，水洗至Cl-含量低于150 mg/L 时，停止水洗。水洗过程中控制塔顶循环回流返塔温度为65 ℃～70 ℃，抽出温度低于110 ℃，观察分馏塔压差变化以及柴油上下抽出量、温度情况。洗塔时间控制为2 h～4 h；具体时间以水样为主。水洗完毕后，按步骤逐步提高处理量，恢复正常生产。水洗前和水洗期间联系化验分析分馏塔顶油气分离罐D-201、顶循泵P-204、轻柴泵P-205 和一中泵P-207 脱水中氯离子及铁离子、氨氮、硫化物含量。

3.3 水洗控制事项

（1）塔顶温度严格控制在95 ℃～105 ℃，原则上使水在塔顶不气化，塔顶温度过高，大量水会在塔顶气化造成安全阀起跳，塔压控制在0.18 MPa～0.22 MPa。

（2）上水量根据塔顶温度及顶循抽出TI2016 温度来间接控制，上水后此处温度逐渐下降，当返塔温度降低到65 ℃，降低上水量，待抽出温度逐渐上升至110 ℃以上，再提高上水，如此反复水洗。

水洗时给水量不宜过快、过大，给水应按下列经验式计算给水量。

式中：Wmax-水洗水最大量，t/h；P反-反应降量前压力（表压），kPa；P塔-反应降量前分馏塔顶压力，kPa；G-反应降量前新鲜进料量，t/h。

反应降量前压力236 kPa，反应降量前分馏塔顶压力196 kPa，反应降量前新鲜进料量280 t/h。通过计算水洗量最大为30.28 t/h。

（3）首先对顶循环段的洗涤，在做好各项准备工作后，特别是水洗参数都达到指标要求后，完成对顶循换热段的水洗。水洗水一部分从顶循备用泵入口放入污水系统，一部分气化后自塔顶馏出，并采样分析水离子浓度。

完成顶循环洗涤后，再对汽柴油精馏段进行洗涤，继续上水，控制好各部温度，洗涤顶循抽出到柴油抽出塔段。水洗水自轻柴油馏出线经不合格柴油线送至罐区。水洗该塔段，柴油抽出温度绝对不允许小于120 ℃，严防水流至一中抽出段，造成一中循环中断。

（4）水洗过程，每半小时采柴油样观察颜色、杂质。

（5）水洗过程中，加强对顶循泵P-204，轻柴油泵P-205 和一中泵P-207 加强脱水。

3.4 水洗后采样分析

通过水洗过程中顶循和轻柴油备用泵的水样氯离子和氨氮离子分析（见表2）可看出，分馏塔结盐主要是氯化铵盐[2]，含有微量硫化铵盐，水洗过程中大量水从柴油汽提塔排出，从轻柴油备用泵水样离子分析看出，水中含有大量铁离子，说明水洗过程中分馏塔存在大量铁锈，轻柴油通过补一中把大量水、盐渣和铁锈带入一中系统，可能造成一中抽出存在问题。

表2 水洗过程中水样离子分析

4 分馏塔结盐水洗后成效

采用不停工在线水洗方法处理分馏塔结盐问题，避免了因切断进料、停运气压机等操作给装置带来的损失，且在不采用其他设备的条件下，通过3 小时的注水洗涤处理即可解决结盐的问题。水洗后分馏塔压差有了明显改善，由0.046 MPa 降至0.020 MPa，柴油抽出量明显提高，由原来的35 t/h 提高至45 t/h。产品轻收上涨，保证了催化的长周期运行。