混油处理装置分馏塔塔盘堵塞检查分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 11 日 作者简介：周世耀（1980），男，汉族，大学本科，中级，研究方向为设备管理。-69-混油处理装置分馏塔塔盘堵塞检查分析 周世耀 四川石化有限责任公司，四川 成都 611930 摘要：摘要：针对分馏塔塔盘容易堵塞的问题，结合项目实例分析混油处理装置运行工况，在把握分馏塔工作原理和堵塞危害的基础上提出设备检查方案。通过明确内件检查要求，现场拆解分馏塔，能够确定塔盘位置发生堵塞，造成浮阀卡涩。根据堵塞发生原因，现场清洗塔盘、塔壁等位置后回装内件，计划采取增加前置过滤器和优化塔盘结构等措施预防堵塞事件高频率发生，从而为装置安全、高效运行提供保障。关键词：关键词：混油处理装置；分馏塔；塔盘堵塞；设备检查 中图分类号：中图分类号：TE9 0 引言 混油处理装置将汽、柴油混合物当做是加工原料，利用液体物质沸点不同的特性，通过常压分馏方式将混合物分离成汽油和柴油等馏分，分别输送至成品罐区存储。分馏塔作为关键设备，容易出现塔盘堵塞问题，导致运行工况受到影响，造成混油处理装置安全运行周期缩短。因此应加强混油处理装置分馏塔检查技术应用研究，通过及时发现和清理堵塞位置实现高效分馏，为后续生产提供有力支持。1 混油处理装置分馏塔运行概况 四川石化公司新建 5 万 t/a 混油处理装置，设计汽柴比为 6:4，于 2020 年 10 月建成投产，装置操作弹性为 60%110%，年开工时数为 8000h。装置由换热、分馏、公用工程、油罐区等部分构成，原料油进入装置经过换热后，将进入到分馏塔中升温，完成汽油和柴油分离，油液经过换热后进入到调和罐区。装置配备分馏塔规格为12003000016mm，塔体选用Q245R 热轧钢板，塔内设 36 层浮阀塔盘，塔盘板材质为 S11306、浮阀材质为 S30408，塔盘固定件材质为Q235B。分馏塔设计压力为0.35MPa，设计温度为340。装置投运两年以来，因系统日常生产有机堵塞物，分馏塔底泵前滤网、冷换设备多次发生堵塞，引发装置非计划停工情况。自 2022 年 6 月以来，装置连续多次发生过滤器堵塞现象，分馏塔操作波动日益加大，不利于混油处理装置稳定运行。2 分馏塔工作原理及堵塞危害分析 2.1 工作原理 对分馏塔工作原理展开分析，可知分馏实际为一种精馏方式，能够通过升高温度将混合物中沸点不同的组分分离开来，使沸点低的组分归入气相，并使沸点高的组分归入液相，从而实现气液分离1。分馏塔完成原料中轻重组分快速、有效分离后，分馏塔能够将获得的馏分运至塔顶和塔底，将组分划分为两路分别处理。对利用分馏塔处理混油的工作流程展开分析，如图 1 所示，汽柴油混油从罐车由油卸车泵送入原料罐，经过接力泵升压后进入缓冲罐。图 1 混油分馏工艺流程图 经过分馏塔进料泵升压后，混油进入塔顶换热器，换热后温度从最初的 40升至 176，进入分馏塔实现组分分离。塔顶油气经过换热器、空冷器和水冷器中国科技期刊数据库 工业 A-70-处理后，温度降低至 40，进入分馏塔塔顶回流罐完成油水分离。油相经过塔顶回流泵升压后，一路作为塔顶回流，另一路进入罐区。分馏塔的底油同样划分两路，一路由塔顶进入重沸炉泵增压，升温后返回分馏塔，另一路由柴油泵增压，经过换热器、水冷器冷却至 40后送入罐区。在整个系统工作过程中，利用重沸炉配合分馏塔对混油进行循环加热，因此塔内不设置汽提系统，最终通过分馏塔将混油分离成合格的汽油和柴油，送入到相应调和罐区内2。2.2 堵塞危害 在混油处理装置运行过程中，分馏塔能否稳定运行将直接关系到装置能否长期生产。分馏塔出现堵塞情况，将导致分馏塔液位长时间处于波动状态，引发重沸炉出口温度等参数反复变化，造成整个混油处理装置操作极不稳定，最终缩短装置生产周期。受分馏塔内部堵塞因素影响，分馏塔传质传热能力将逐渐下降，给产品质量控制带来困难。分馏塔蒸发段堵塞，将导致内部气相运行不畅，塔顶、塔压力升高，给装置运行带来安全隐患。伴随着分馏塔工作参数变化，换热器等设备运行压力、温度波动也会增加，容易引发装置渗漏问题。此外，在装置运行期间，由于分馏塔参数波动明显，人员需要手动干预，利用调节阀调节开度，使装置不断切换自动和手动控制模式，增加装置操作难度的同时，导致人员工作量增加。因此分馏塔发生堵塞，将导致混油处理装置整体运行效率下降，并影响产品生产质量和安全，最终造成生产效益减少。3 混油处理装置分馏塔堵塞位置检查 3.1 检查范围 分馏塔出现堵塞问题，可能与气相冲击引发的浮阀变形或卡塞有关，也可能与产生的有机堵塞物附着在塔板或浮阀上有关。为确定分馏塔堵塞情况，需要实施窗口检修，完成分馏塔全面检查。结合混油处理装置结构和分馏塔工作原理，可以确定检查范围，对分馏塔 36 层塔内件等进行拆解，完成通道板、塔盘、液流板、分布器、防冲板、浮阀、紧固件等零部件检查，确认各种零件使用情况，发现缺陷零件及时更换或修理，最终完成塔内件高压清洗，直至确认塔盘浮阀自由活动、无卡涩，确保分馏塔维持良好工作状态。3.2 现场拆解 现场对分馏塔进行拆解，需要按照设备管理规程检查分馏塔及相关设备，确认设备状态正常后，将内部参与物料、介质和杂物等清除干净。按照设备拆解流程，应遵循从上至下的顺序拆解人孔和内件，配置对应拆解工具。通过人孔进入分馏塔后，逐步拆除塔盘和各层通道板，期间使用机械设备拆除螺母，避免给塔体、塔盘等带来损害。对塔盘、塔壁等各处进行检查，发现内部堵塞严重。将拆下的内件按顺序编号并用铁丝绑扎牢固后，使用吊车平稳调至地面，将零件拆出后送至高压清洗场进行清洗，清洗完毕后运回备用。3.3 检查结果 从设备检查结果来看，如图 2 所示，人孔拆开后发现内件堵塞严重，浮阀已经被堵塞物卡死，无法正常动作。考虑到分馏塔的堵塞情况严重，需要将全部塔内件拆出，实施高压清洗，确保彻底消除分馏塔内部堵塞物。图 2 分馏塔塔盘堵塞严重 图 3 分馏塔内件堵塞物附着情况 中国科技期刊数据库 工业 A-71-在拆解过程中，发现部分紧固件拆卸后已经破损，需要更换部分零件。通过逐层检查，发现分馏塔塔盘普遍存在堵塞情况，如图 3 所示，需要做到一一清洗，确认浮阀能够自由活动、无卡涩后，才能保证内件达到回装条件。经过检查，确认分馏塔内壁上也分布大量有机堵塞物，但在条件有限的情况下无法进行高压清洗，需要采取人工清理方式处理。4 混油处理装置分馏塔塔盘堵塞处理 4.1 堵塞原因分析 对导致分馏塔塔盘堵塞的原因展开分析，可知混油装置在运行过程中，柴汽混油在换热过程中将产生有机堵塞物。堵塞物通过管道逐渐输送至分馏塔内部，日积月累，导致分馏塔塔盘堵塞。在分馏塔运行环境中，汽柴混油继续产生有机堵塞物，从而进一步加速分馏塔的堵塞。因为混油汽油及掺炼汽油中含有添加剂，在汽油长时间存储的情况下，将因为性质不稳而出现变性问题，与原料油换热后将导致汽油中的添加剂转化为有机堵塞物。此外，输送混油的管道较长，汽油和柴油在管道内部相互混洗将产生其他杂质，进入生产装置将引发堵塞。受上述因素影响，分馏塔在分馏过程中有机堵塞物随着回流油将附着在塔壁、塔盘及下部，引发杂质相互包裹、粘结，随着积累逐渐增多3。大的堵塞物受塔顶油气冲刷作用影响，将从塔盘和塔壁上脱落，引发浮阀等部位堵塞情况，给液体的正常流动带来阻碍，最终造成分馏塔操作不正常。现场用手触摸塔盘上的堵塞物，发现堵塞物较为粘稠，送至实验室完成组分分析，确定均为有机物，开展 290灼烧试验，残余物占比 15.9%，验证塔盘堵塞确实由有机堵塞物造成。在高温条件下对成品油中的添加剂进行聚合反应，产生的组分与塔盘堵塞物相同。利用柴油和十六烷值改性剂开展模拟试验，加热至 200后冷却、过滤，能够得到类似组分的有机物。因此通过分析可知，随着混油处理装置长时间运行，内部产生的有机堵塞物在塔盘上积累，最终引发了分馏塔堵塞问题。4.2 现场处置过程 在确定分馏塔塔盘堵塞原因后，考虑到窗口维修时间有限，需要尽快完成分馏塔内部及塔盘清洗后回装设备，确保混油处理装置能够尽快投运。考虑到分馏塔多处存在有机物积累问题，需要从上至下彻底清扫，清扫部位包含塔壁、降液板、受液盘、支撑梁等，采用人工清理、高压水清洗等方式做到清除全部的堵塞物，以免在设备回装后短时间内再次出现堵塞问题，影响分馏塔内部介质流动，最终导致设备运行状态不稳。在分馏塔安装施工前，应逐一检查各种零件，确认零件齐全，且表面无油污、铁锈等。检查塔盘时应做好各处的数据记录，确认塔盘是否达到可回装要求。安装导向梯形浮阀时，确认方向正确，避免出现卡涩、松脱等问题，确保浮阀能够发挥均匀气相分布的作用，随着塔盘梯形孔气流量大小变化实现阀片升降位置自动调节，使进入液层的气速保持稳定状态，进而取得理想传质效果。按照由下至上的顺序安装内件，应确认零件底部间隙和侧面间隙达标，并确认溢流堰高度达标，保证回装后的分馏塔维持良好的分离能力。在回装过程中，应做好验收检查记录。塔盘板安装后，检查确认同一层相邻板距离极限偏差为3mm，任意两塔盘板间距离极限偏差为6mm，降液板底端与受液盘上表面的垂直距离极限偏差为3mm，降液板与受液盘立边的水平距离极限偏差在+5mm-3mm 之间。检查塔盘安装合格后，才能依次安装通道板。4.3 堵塞预防措施 导致分馏塔内部形成有机堵塞物的原因较多，未来为预防塔盘堵塞现象反复发生，有效延长混油处理装置生产周期，建议采取以下措施预防堵塞：一方面，计划对分馏塔结构进行优化，将原有塔盘更换为不易堵塞的塔盘。在选择新的塔盘时，可知浮阀型塔盘分馏效果良好，但表面容易结垢，舌形塔盘操作弹性大，不容易发生挂垢堵塞问题，但由于单侧开口缝隙较大，分离效果差4。在综合考量的基础上，建议选用固阀型塔盘，能够使升起孔面积达到总面积14%，确保分离效率的同时，两侧开孔较大，可以加大气相组分受液盘的喷射速度，减少结垢产生。在改造分馏塔前，需要做好分馏塔内部逐层高压清洗、吹扫，检查确认塔壁等位置无堵塞物堆积。确认无误后安装新的塔盘，检查确认塔盘水平度达标，以免低的位置出现堆积杂质等问题，防止出现冲塔现象。在分馏塔运行期间，通过加强运行参数监控，确保反应岗平稳操作，在固体含量上升时增加外甩量，能够有效减少塔内堵塞物产生，确保混油分馏生产更加平稳、可靠，有效提升产品收率和质量5。中国科技期刊数据库 工业 A-72-另一方面，计划通过安装前置过滤器方式防止过多有机堵塞物进入到分馏塔内，防止过多有机堵塞物进塔，减少塔内堵塞物积累，确保分馏塔能够维持长时间稳定运行。通过过滤器滤除有机堵塞物，应考虑到过滤器经过长时间运行后也将出现堵塞问题，因此应定期对过滤器进行清洗，以免因过滤器发生堵塞造成装置停工。与此同时，考虑到无法杜绝有机物进入到分馏塔内部，因此长时间运行后的分馏塔仍然将发生堵塞问题。为保证分馏塔高效工作，需要对分馏塔内部的塔盘等各处实施定期清洗。结合装置实际工况及检修维护条件，无法实现在线清洗，将制定周期检修维护计划，定期将分馏塔内件拆出清洗，并按照规范回装，保证分馏塔维持稳定运行状态。结合设备失效原因，日常应做到及早发现分馏塔等设备的异常运行工况，通过开展预防性维护工作降低分馏塔堵塞等事件发生概率，保证混油处理装置始终维持良好运行状态。5 结束语 在混油处理装置运行过程中，分馏塔将起到分离汽油和柴油的重要作用，只有确保分馏塔高效工作，才能确保装置稳定运行。但受混油性质、聚合反应等因素的影响，分馏塔的塔盘容易发生堵塞，导致装置时常出现非计划停工问题，需要通过拆解分馏塔内件方式清洗塔盘、内壁等各处。为降低塔盘堵塞频率，未来计划安装前置过滤器减少进入分馏塔内的有机物，并通过更换不易堵塞的塔盘延长分馏塔的正常运行周期。此外，通过定期清理分馏塔内件等措施，也能预防有机堵塞物产生，确保分馏塔未出现大的波动，取得理想柴油和汽油分离效果，保证产品质量合格。参考文献 1刘志豪,宋之林,江方舟,等.低负荷下延迟焦化装置分馏系统结焦分析与优化措施J.当代化工研究,2022,(22):120-122.2尤顺.探究防止焦化分馏塔底结焦的措施J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(04):10-12.3王文静,李新,姜海英.催化分馏塔中段柴油泵入口堵塞物分析及措施J.辽宁化工,2021,50(10):1568-1571.4 李 林,卢 林 清,崔 秀 梅,等.解 决 催 化 裂 化 装 置 分 馏 塔 结 盐 的 技 术 措 施 J.石 油 与 天 然 气 化工,2020,49(05):15-19+25.5王仲.混油装置分馏生产控制研究J.中国石油和化工标准与质量,2023,43(09):43-45.