化学清洗技术在延迟焦化装置分馏系统中的应用.pdf

石油与天然气化工 CHEMl CAL ENGI NEERI NG OF OI L GAS 化学清洗技术在延迟焦化装置分馏 系统中的应用 王航 空 雷 亮 肖知俊 成 林 ( 中 国石 油天 然 气股份 有 限公 司克拉 玛依 石化 分公 司) 摘 要 中国石油克拉玛依石化分公 司延迟焦化装置分馏 系统停 工期间采用化学清洗技 术 并针对重油加工装置污垢 的特点 。 选用主要成分为柠檬酸的 S u r e C l e a n 4 2 3 1复合清洗剂 对分馏 系统依次进行蒸汽加 药剂清洗、 水循环加药剂清洗、 清水冲洗及钝 化等处理， 有效地清除 了系统 中 的重油、 轻油垢 、 无机盐垢 、 锈垢及 焦泥等污垢， 死角清洗到位 ， 管线清洗干净， 消除了清洗系统内部 的可 燃 气体 、 H： S 、 C O 及 F e S ， 为检修 施 工提 供 了安 全 的 作 业环 境 ， 加 快 了检 修进 度 ， 达到 了预期 目的 ， 可 以保 证 延迟 焦化 装置 开 工 以后 ， 分 馏 系统 节 能增 收 ， 高效运 行 。该 方 法值 得 进 一 步推 广 和 运 用 。 关键词 延迟焦化 分馏 系统 化 学清洗技术 柠檬酸 污垢 D( ) I ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 3 4 2 6 2 0 1 1 0 1 O 1 1 炼油装置经过 2年3年的运行后 ， 在塔 、 换热 器 、 容器 、 管线 等设 备 内部 及表 面 会 沉 积大量 油 泥 、 油浆 、 渣油、 催化剂粉尘 及 F e S等污垢 。而传统 的 人工高压水射流清洗和机械清洗 ， 由于存在费时、 费 力及效果差等诸多缺点 ， 正逐渐被化学清洗技 术所 取代。目前， 化学清洗技术对单 台设备和轻 油系统 应 用较 多 ， 但对重 油 装置 系统 的研 究较 少 ， 而且 应用 效 果不 太理 想 。近 年 来 ， 随 着 国 内化学 清洗 技 术 的 发展， 新 型化学清洗剂技术有 了长足的进步 ， 逐步用 有机酸取代 了无机酸 ， 复合清洗剂取代了单一清洗 剂 ， 其应用领域也不断拓宽 。一些用于清除重油、 轻油垢 、 F e ( ) 。 、 F e S等的绿色有机清洗剂取得 了很 好 的清 洗效 果 ， 有 较好 的推 广应 用前 景 。 1危害分析 延 迟 焦 化 装 置 是典 型 的 重 油加 工 装 置 ， 在 生 产 过程 中 ， 重 油 、 轻 油垢 、 无 机盐 垢 、 锈 垢 及 焦 泥 等 。 不 断在塔盘 、 管线 及设 备表 面沉 积， 引发 塔盘效率 降 低 ， 收率降低。 生产过程能耗增加， 设备热传导率 降 低 。 及产生腐蚀缩短设备寿命等一系列问题 。同时 ， 垢层也使设备内径变小 ， 物料流动压降增大 ， 操作周 期 缩短 。 严 重影 响正 常生 产 。另外 ， 污 垢 中 的 F e S 是一种极不稳定的化合物 ， 它与 空气 中的氧接触能 发 生强 氧化 还原 反应 并放 出大 量的 热量 ， 从而 导致 油垢燃烧 ， 损坏设备， 引发安全事故 。 2装置现状 中 国石 油 克 拉 玛 依 石 化 分 公 司延 迟 焦 化 装 置 2 0 0 4年 1 2月建 成投产 ， 年 加工 能力 1 5 0 1 0 t 。原 料 主要 是 克拉玛 依 稠油 和稠 油减渣 。分 馏系统 主要 设备 包括 分馏 塔 、 蜡 油 气提 塔 、 原料 罐 、 2 4台原 油换 热器 、 8台轻油水冷器和 2 O台空气冷却器。设备材 质以不锈钢为主， 各设备布局紧密 ， 很难吊装拆除进 行 人工 清 理 。 2 0 0 6年 5月停工检修期间 考虑到装置开工周 期 较 短 ， 因此 只对 塔 器 、 容器 进 行 蒸 汽吹 扫 未对 换 热器 进 行抽 芯 检 查 清 洗 。装 置 持 续 运 行 至 2 0 0 9 年 5月 ， 累计运行 了 4年半 。在装置运行期间， 发现 分馏塔下部塔盘传质传热效率明显降低 ， 侧线各换 热器换热效果下降。各种迹象表明， 塔盘、 管线及换 热器等设备中会有大量的油垢 、 焦泥以及锈垢堆积 。 同时， 由于 2 0 0 9年装置大检修的工期短 ， 任务重。 采 用吊装后人工清洗无法如期完工 ， 也无法保证清洗 质量 ， 因此分 公司 决 定 引入 化 学 清洗 技 术 对 延 迟 焦 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 化学清洗技术在延迟焦化装置分馏系统中的应用 化 装置分 馏 系统进 行密 闭循环 清洗 和钝 化 。 ：化 学清洗 3 1清洗剂的性质及机理 中国石油克拉玛依石化公 司延迟焦化装置本次 采用美国贝克公司循环化学清洗技术 ， 对装置分馏 系统 进行 了清 洗 。清洗 剂 为 S u r e C l e a n ” 4 2 3 1型 复 合工业微乳化清洗剂 ， 由可生物降解的专利溶剂和 清 洁剂组 成 。 性 质 及 成 分 见 表 1 。该 产 品专 门用 于 清洗 重油 、 老 化的焦 油 和沉积 物 ， 特 别适 合重 油加 工 设备脱脂而不会造成再次沉积 ， 且 能去除设备中的 挥发性有机碳 。由于含有高效 的乳化和分散剂 ， 该 S u r e C l e a n 4 2 3 1工业微乳化清洗剂是一种有效的 油乳 化剂 ， 无需 进 行 过 度 机 械搅 拌 或 过 量 加热 。该 清洗剂可在很宽的温度范 围内使用 并且对污水处 理 系统 的影 响较低 。 表 1 性质及成分 名 称 S u r e C l e a n 4 2 3 1 A 外观 无色至淡黄色液体 气味 强烈的柑桔味 密 度 k g i I 1 9 3 5 溶解性 水 中可分散 闪点 C 4 9 二 甘醇 丁醚 1 5 主要成分 右旋柠檬酸 3 O 6 0 u， 异 丙 胺 烷 基 苯 磺 酸 盐 l O ： O 缓 蚀 剂 3 5 从表 l口 以看出 S u r e C l e a n 4 2 3 1 A复合清洗 剂是由主剂柠檬酸及助剂组成。柠檬酸是一种三价 有 机酸 其 分 子 式 为 C H O ， 其 水溶 液呈 酸性 ， 对 金 属 的腐蚀 性很 小 。清除重 质油 垢 的机理 主要 可 以 分为 以下 4个 阶段 ： ( 1 )润湿 、 渗透 阶段 。由 于清 洗 液 具 有 较 低 的 表面张力 当清洗液与污垢接触后， 表面活性剂分子 均匀整齐地排列在污垢 的表面 ， 从而使清洗液充分 地 润湿 污垢 表面 ； 由于 清洗 液具 有较 强的 渗透能 力 ， 能穿过污垢表而的微小间隙进入污垢内部 ； ( 2 ) 乳 化 、 分散 过程 。清 洗液 进入 污 垢 内部 后 ， 之 发生反 应 形 成水 包油 的乳 液 ， 在 机械 力 的作 用 下脱离污垢本体 。 分散到清洗液中， 达到清除污垢 的 目的 ； ( 3 )分 解 过 程 。重 质 油垢 的 油 焦等 物 质 由 于 分子量较大 ， 不容易被乳化分散， 而清洗剂中助剂发 挥作用后 ， 使之分解为分子量较 小的物质而被乳化 分 散到清 洗液 中； ( 4 )冲洗剥离过程。随着清洗液 的流动 ， 部 分 污垢从设备表面冲洗剥离下来， 使污垢清除干净 。 3 2化 学清洗 工 艺过程 延迟焦化装置化学清洗技术， 主要是在装置停 工退 油后 的吹扫置 换 阶段， 将 S u r e C l e a n 4 2 3 1 A 清洗剂和吹扫蒸汽同时注入分馏塔侧线流程进行气 相清洗， 然后将清洗 剂和水混合 注入 系统进行液相 循 环清洗 ， 待系统 清 洗 干净 后 ， 排 掉 污 水 ， 用 于净 水 置换 系统 直 至排放 口无 污 物排 出 ， 最 后对 分 馏 系 统 进 行钝化 处理 。 3 2 1清洗 _ I ： 艺参 数 用 S u r e C l e a n n 4 2 3 1 A 清 洗 剂 进 行 清 洗 时 消 洗 剂按 照一 定 比例用 水进 行 稀 释 ， 保 址化 学 清 洗 时 柠 檬酸 的质 量分 数 制 3 0 9 ， 5 3 j 。 缓 蚀 剂 质 量 分数最 好控 制扯 0 3 左右 ， p H 值一 般控 制 在 3 5 4 0之问 ， 要求 清洗 用水 中的氯 化 物 含 需 低 于 1 0 0 t z g g ， 各 塔 器 、 管 线 及 其 它 设 备 内存 油 低 于 5 。循 环清 洗 时 ， 工 艺 系统 温 度 控 制 在 9 左 右 为 宜 。 3 2 2 i I If 洗范旧肢消洗系统简介 清洗 范 围为装 置分 馏系 统所有 塔器 、 容器 、 1 - 艺 管线、 换热器及空气冷却器。清洗前必须要建立清 洗站 ， 清洗站包括清洗泵 、 清洗箱、 注剂配管 及其连 接件。清洗设备现场安装 ， 实现清洗液可在清洗设 备 内的正 、 反方 向循环 及 自循 环 。 3 2 3清 洗操 作步 ( 1 )蒸汽 吹扫退 油 。主要 是用 蒸 汽 吹尽 系统 内 大 量 污油 ， 以达 到 油 含 量 小 于 5 的 化 学 清 洗 前 提 条件 ， 这样化学药剂将更好地发挥溶解油污和剥离 污垢 的作用 ， 可 以保证 清洗 剂用量 最少 。 系统 清 洗最 干净 。 ( 2 )蒸汽加药剂清洗。主要是对装置分馏塔侧 线流程 、 换热器及空气冷却器进行清洗 。分馏塔各 侧线流程用蒸汽贯通 ， 化学药剂再注入到蒸汽 中与 之 昆合进 入各换 热 器 和 空气 冷 却 器 ， 溶 解 油污 并剥 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天然气化工 NEERING OF OI L GAS 离 污垢 这 个阶 段持续 2 ,1 h左 右 。清 洗 剂停 止 注入 蒸汽中后。 蒸汽继续 吹扫， 目的是吹尽 分馏侧线流 程 、 换热器及空气冷却器内残余乳化液 ， 最终通过放 空排 出 。 ( 3 )水循 环 加 药 剂 清 洗 。主 要 是 对 塔 器 、 容 器 及原料换热流程进行清洗 。系统中装满水后启泵循 环 ， 化学药剂注入水中与之循环 ， 达到清除重油垢 、 焦油 和沉 积物 的 目的 ， 这 个 阶段 持 续 1 2 h左 右 ， 可 与蒸 汽 药剂 清洗 同时进 行 ， 残液 最终 通过 放 空排 出 。 ( 4 )清水 冲洗。系统 内残存 的乳 化液放尽后 。 用清水循环进行冲洗 ， 当 p H值介于 6 7之间冲洗 完毕 。 ( 5 )钝化。装置水循环清洗完毕 后 用蒸汽加 钝 化 防锈 稳定 剂对 分馏 塔 七部塔 盘 、 汽油 流程 、 顶循 环 流 程 、 柴油 流程进 行 钝化 处理 ； 甩水 加钝 化 防锈稳 定 剂 对分馏 塔 下部 塔 盘 、 容器 及 原 油 流 程 进 行钝 化 处 理 。其 主要 目的是氧 化这些 部 位 可能产 生 的硫 化 亚铁 防止检修期间发牛硫化亚铁 自燃现象。 ： ! 1 液 处 f 蒸汽冷凝乳化液和水循环 冲洗乳化液在排放至 冷 焦水储 水 池 的过程 中 ， 在 排 入 口处 添加 中和 破 乳 剂 。 污油进行回收， 污水质量达到一定标准后 ， 转入 污水处理厂进行处理 。 1清洗效果 中 石 油 兜拉 玛 依 石化公 司延 迟焦 化分 馏 系统 装置本次化学清洗效果 检验采用局部抽检的形式 ， 经过严格的分析 ， 抽检部位选定在最难清洗的原油 一 蜡油换热器 、 汽油冷却器 、 分馏塔顶空气冷却器以 及分 馏塔 所有 塔盘 。 1 。 l塔和 容器 清洗 效 果 对清洗范围内的所有塔器、 容器 、 换热器等有限 空间 的气分析结 果显示 ： 可燃 气体均 为 0 I E I H S均 为 0 t z g g ， C( ) 均 为 0# g g ， 这 为检 修施 _丁提 供 了安全的作业环境 。埘所有塔器内部进行详细检 查 发现 ： 各 塔 内壁 、 塔 盘 、 填 料 以及 塔 内其 它设 施 均 见金属本色 除少量铁锈 、 焦炭颗粒外 ， 无结垢、 无油 污 ， 无需再进行人工清理。塔盘清洗效 果的对 比见 图 1和图 2 。 1 2换热 器清洗 效 果 原油 一蜡油换热器管柬抽出后发现 ： 换热器管 束表面基本清洁干净 无胶质类沉积物。 各管束内干 净 、 畅通 ， 无堵 塞物 。 说 明换 热 器清洗 干净 ， 无需拆 除 进 行 人工 高压水 清洗 。换 热器 清洗效 果 见图 3 。 1 3空气冷却器清洗效果 蒸汽 加 清 洗 剂对 空 冷 的清 洗效 果不 是很 好 ， 部 分污垢 未被清洗 出来 。 分析原因 ， 主要是 由于空气 ( ： 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第一 1 0 卷第 1 期 加氢裂化预处理催化剂的开发及其性能评价 5 3 ( 上 接 第 4 9页 ) 冷却器散热面积太大， 义面临全厂各装置都在停工 吹扫 ， 系统蒸汽压力较低 ， 装置用气量受限， 进入空 气冷却器的蒸汽迅速冷却变成冷凝水， 无法保证清 洗温 度 因此 空气 冷却 器清 洗效 果较 差 。 整体看来 ， 本次化学清洗能够更有效 的清除焦 化装 置分馏 系统 中 的重 油 、 轻 油垢 、 无 机盐 垢 、 锈垢 及焦泥等污垢 ， 死 角均可被清洗 到位， 管线清洗干 净 ， 低 点放 空无 油 污排 出 。 达 到 预期 的清 洗 效 果 ， 缩 短 了检 修 时间 ， 可以保证 延迟 焦化 装 置开工 以后 ， 分 馏 系统 节能 增收 ， 高 效运 行 。需要 指 出的是 ， 中国石 油 克拉 玛依 石化 公 司延迟 焦化 装置 分馏 系统 设 备及 管线材质以不锈钢为主 而且本次清洗技术成熟 ， 腐 蚀较小 所以没有进行腐蚀监测。 5结 论 实践证明， 化学清洗具有许多优点 ， 可以弥补人 工清洗的不足。在停工过程 中实施清洗， 可 以缩短 检修时间， 加快检修进度。同时， 采用复合清洗剂还 可以清除系统中的可燃气体及 H! s、 ( ： ( ) 消除 F e S 自燃等隐患 ， 为安全检修提供保证 。同时， 污垢的清 除 可 以延长设 备 的使 用 寿 命 ， 保 证 分 馏 系统 节 能 增 收 高效运行 有较好的推广应用前景 。 参 考 文 献 1 海 涛 化 工 设备 化学 清 洗 技 术 J r “ 化 l 储 蚀 与防护 2 0 01 i 8( i ) ： 6 0 6 4 E 2 3房亮 吴 凡 炼油装置硫化亚铁污垢 的化 ： 清洗 研究 j 实例 J 清洗1 _l_I= 界 ， 2 0 0 5 2 I ( 8 ) ： 5 8 3 刘伯东 袁 长征柠檬酸化学清洗 在超高 锅炉 巾的心f H J 化 肇清 洗 1 9 9 9， 1 5 ( 6) ： 1 1 1 5 作 者 简 介 王 航 空 ： 男 1 9 7 9年生 工 程师。2 0 0 3年毕、 lk 于西安 油大学 石油化工专 、 现在 中国打油克拉玛依石 化公司焦 化车问从事工 艺 技术管 理 工作 已发 表论 文 1 2篇 。电话 ： 1 3 8 9 9 5 9 6 7 0 6 E ma i l ： wa ng h a n g k j h p e t r o c h i n a C O I c n 。 收稿期： 2 0 1 0 0 6 3 0 ； 收修改稿： 2 0 1 0 0 9 一O 2 ： 编辑 ： 杨 兰 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m