连续重整装置脱戊烷塔顶除盐防腐蚀设施改造

贾红博 陈卫明

摘要：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关键，连续重整装置是石化企业的核心装置，其脱戊烷塔顶部循环系统的结盐和腐蚀问题是行业的难题。本文以某企业解决连续重整脱戊烷塔顶部结盐和腐蚀为例，开展了连续重整装置脱戊烷塔顶除盐防腐蚀设施改造，有效解决了将氯、氮、硫等腐蚀性介质高效脱除和结盐和腐蚀难题，成效显著。

关键词：连续重整装置；脱戊烷塔顶；除盐防腐蚀；设施改造

1立项背景

连续重整装置反应产物进入脱戊烷塔，塔顶组分为 C6-，塔底组分为 C6+，塔顶气体经冷凝后进入回流罐，罐顶出燃料气。罐底出戊烷油组分，一部分回流，一部分进入C4/C5分离塔。

经过重整反应的氯、氮、硫等无机成分进入脱戊烷塔后，形成结盐，引起装置腐蚀。腐蚀起因于 HCl-H2S-H2O 体系，HCl 和 H2S 相互促进构成循环腐蚀更为严重，而且这一体系在水汽环境中的稀酸腐蚀对大部分的钢铁材质造成了严重的安全威胁。连续重整脱戊烷塔顶部结盐和腐蚀与催化裂化、焦化、常减压、加氢等装置相比，腐蚀介质含量和腐蚀速率更加难以控制，腐蚀和结盐的控制成为连续重整安全运行的关注重点，塔盘结盐时，塔盘传质传热效果差，塔底热负荷增加，回流量增大，严重时塔顶戊烷油中C6组分超标，最为突出的是脱戊烷塔顶空冷结盐腐蚀现象。

目前重整装置为了抵抗上述腐蚀和结盐，严格控制原料中的硫、氯、氮含量，增强了原料预加氢催化剂的脱氮能力，在工艺上着重控制重整催化剂的水氯平衡。这一解决方法从工艺优化角度入手，操作弹性小并且实施复杂，仍然没有针对结盐和腐蚀部位进行根本性的解决。传统操作方案还有定期对结盐管线进行冲洗，或者在顶部流程上增设注水/切水罐，但是注水萃取效率不高，无机盐杂质不能得到高效脱除，切水后的返塔烃类容易使液态水带入塔中，同时切出的水夹带烃类，造成水处理困难和烃类浪费。常见的还有在塔进料处注水，虽然可以暂时解决塔顶结盐问题，但是进料注水加剧了设备的氯腐蚀，而且对产品质量产生巨大影响，并不是一个很完善的处理方法。

综上所述，解决连续重整脱戊烷塔顶部结盐和腐蚀根本要求是将氯、氮、硫等腐蚀性介质高效的脱除，同时解决结盐和腐蚀难题。为此，采用一种适用于连续重整脱戊烷塔顶循环油在线除盐防腐的技术具有重要的现实意义。

2连续重整装置脱戊烷塔结盐腐蚀情况分析

2.1脱戊烷塔顶回流油组成分析

对脱戊烷塔顶回流油进行组分分析，脱戊烷塔塔顶回流油的组分主要是烷烃类，烷烃类占比为79.05%，其次是芳烃类和烯烃类，主要为C6-以下的有机组分。

通过对脱戊烷塔塔顶回流油的离子组分分析发现，循环油中主要阳离子为Mg2+(12.2mg/kg)、NH4+(0.28mg/kg)，主要阴离子为PO43-(12.9mg/kg)、CL-(3.3mg/kg)；微量的有机氮在催化剂的作用下，有一定量的氨形成，随重整生成油带入脱戊烷塔中。CL-含量也相对较高，而且CL-是造成结盐腐蚀的主要原因。

2.2  脱戊烷塔回流罐水包水成分分析

经过外委华东理工大学分析，由上述回流罐水包水数据可知，油含量从37.9ppm降低至21.1ppm。悬浮物含量由原来的231mg/L降至5mg/L，有较为明显的下降。经检测，经烘干后的固体粉末颜色为黄棕色，主要成分为铁的氧化物。

分析回流罐水包水中离子组成发现，回流罐水包水中主要阳离子为NH4+(169mg/L)、Na+(8.7mg/L)，主要阴离子为PO43-(12.9mg/L)、CL-(17.7mg/L)。NH4+、CL-含量相对较高，由于NH4Cl的水溶性较好，回流罐水包水会溶解NH4Cl，导致氯化铵含量较高，腐蚀产物如铁锈等不溶于水的物质形成悬浮物。

2.3  结盐腐蚀来源

2.3.1  结盐来源

在反应器内，原料中携带的含氯、氮等元素的无机物或者有机物转化为HCl和NH3，这些物质和少量的水蒸汽被带入到脱戊烷塔，随着气体的不断上升，温度降低到此环境下的水蒸汽的露点时，就会有冷凝水产生，HCl和NH3溶于液态水形成NH4Cl溶液，此溶液随着塔内回流逐渐提浓，当浓度大于此温度下的饱和溶解度时，盐类发生结晶，沉积在塔盘和降液管底部，最终造成脱戊烷塔顶部结盐堵塞。更为严重的是，氯化铵被从塔顶带出后，容易在空冷等部位冷凝，引发结盐堵塞现象。

2.3.2 腐蚀来源

脱戊烷塔顶部温度属于分馏塔低温腐蚀区，环烷酸腐蚀并不明显，此处腐蚀介质应该以氯化物、硫化物、氮化物为主，他们会形成具有相当活性的腐蚀介质，其中氯的来源有两个，一是重整进料中携带的杂质氯； 二是在重整装置运转过程中，重整催化剂其含有的氯会不断地流失，会对下游装置带来许多不利影响。尤其是形成的铵盐结晶，铵盐的垢下腐蚀也是重要腐蚀原因之一，铵盐沉积物的金属表面影响了电解质的扩散和流动形态，沉积物下方被堵塞的区域形成一个空腔，由于沉积物的阻断使空腔内介质的化学成分与空腔外介质的化学成分区别很大，甚至引起 pH 的变化，从而引起电池腐蚀；同时装置中介质流速较大时，会冲刷表面的腐蚀物和沉积物，加剧金属的腐蚀。

3改造内容

为达到从根本上改善连续重整装置脱戊烷塔顶腐蚀环境，2023年大检修技术改造新增一套除盐撬装设施，通过湍旋微混器将水均匀分散到循环油中，水溶解油中盐，经微萃取分离器将油水进行预分离，盐溶于水中被带出，回流油脱盐后返回脱戊烷塔回流液中，达到降低腐蚀介质含量的目标。

采用“高效萃取-深度分离”的技术，该技术基于液滴表面更新强化传质以及纤维捕获强化油水分离的原理，将“湍旋分散-顺流萃取-油水深度分离”核心设备进行优化组合，实现连续重整装置脱戊烷塔顶循环系统从设备防腐到工艺防腐、从被动安全到本质安全的升级。

脱戊烷塔顶循环油经过冷却器后，分出5t/h顶循回流油进入除盐成套设备，与0.5～1.0t/h除盐水混合，除盐水在微相萃取器分离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。

脱戊烷塔顶循环系统除盐成套设备由上海米素环保科技有限公司提供。设备壳体材质为Q245R；核心内件材质为316L和不锈钢。

4除盐设施启用后效果

自投用除盐装置后，对除盐装置进出口油样和水样进行长周期检测，同时根据样品化验分析结果逐渐进行调整优化：初始投用除盐装置工艺参数为脱戊烷塔顶抽出温度为82℃，除盐入口油流量为2t/h，除盐水注水量为0.5t/h；后续进行工艺调整，脱戊烷塔顶温度为90℃，除盐入口油流量为5t/h，除盐水注水量为0.7t/h，除盐装置循环油入口压力为1.2MPa，除盐水注水压力为1.6MPa；后进行工艺调整，除盐入口油流量为7t/h，除盐水注水量为1t/h。同时进行工艺调整，除盐入口流量为6.2t/h，除盐水注水量为1t/h。

5结论

在装置长周期运行、经济运行、安全运行的大背景下，解决连续重整装置脱戊烷塔结盐腐蚀问题变得尤为迫切。针对脱戊烷塔顶的结盐腐蚀问题，本项目从结盐腐蚀机理研究出发，分析了循环油中腐蚀成因及影响；并基于强化混合洗盐+强化油水分离的技术思路优化开发了高效洗盐芯管和亲疏水组合纤维破乳-改性波纹强化沉降组合的油水分离器，并进行了工业装置操作参数的优化，运行结果满足了设计要求。

参考文献：

[1] 刘兴业,武寨虎,黎臣麟.连续重整装置脱戊烷塔堵塞与腐蚀问题剖析及对策探讨[J].化工管理,2019(6):19-20.

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