CN112007476A - 一种常压塔顶油气洗涤脱氯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常压塔顶油气洗涤脱氯方法。由常压塔顶引出的含氯油气，从洗涤混合筒顶部进入洗涤脱氯设备；水洗水自洗涤混合筒侧面进入洗涤脱氯设备；在洗涤脱氯设备的洗涤混合筒内，含氯油气自上而下流动，水洗水自水洗水管的喷射孔喷出与含氯油气进行混合洗涤；充分混合后的油气和水洗水在洗涤脱氯设备的卧式罐体内进行三相分离，分离出脱除了氯离子的脱氯油和脱氯油气以及溶解了氯离子的水洗水，即含氯水；将分离出的脱氯油和脱氯油气分别进行换热后，分别进入后续装置和设备进行进一步处理。本发明为后续装置构建稳定的、腐蚀可控的环境，降低后续装置的选材，延长装置的检修周期，未增加装置能耗，带来了较大的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，涉及油气中腐蚀性氯化物的洗涤脱除，具体地说，涉及一种常压塔顶油气洗涤脱氯方法。
背景技术
随着原油的劣质化，原油中的硫、氮、氯等腐蚀性杂质含量显著增加，在加工过程中引起的诸多腐蚀问题已成为影响装置长周期安全生产的重要因素。含氯原料油加工过程中水解或受热分解生成的HCl，在低温部位溶于凝结水形成有强腐蚀性的“盐酸”，或在有NH3存在的条件下生成NH4Cl。NH4Cl在冷凝冷却系统一方面以固体的氯化铵结盐形式析出，积聚后造成系统堵塞；另一方面，由于NH4Cl具有吸湿性，可以从气态流体中吸收水分，造成NH4Cl盐的垢下腐蚀。这类由氯离子引起的氯化铵结盐和盐酸腐蚀，导致设备的氯化铵盐堵塞、穿孔泄漏等失效事故，造成装置降量生产或停工处理，已成为影响炼化企业长周期安全稳定运行的突出问题。加之常减压蒸馏装置往往处于炼厂流程的前端，非计划停工事故有可能导致全流程的停工，造成巨大经济损失，严重影响着企业的经济效益。
目前国内外常见的常压塔顶氯化物腐蚀防护措施主要有注中和剂(胺)、注缓蚀剂、注水以及提高材料等级等措施。注水一方面将气相物流中氯吸收到水中避免氯化铵盐的形成，防止露点腐蚀，另一方面将已形成的氯化铵盐溶解到水中，以免堵塞管路和设备。因此降低系统中液相氯离子浓度，避免气相氯化铵结盐，成为控制系统腐蚀的关键。
针对常压塔顶油气的处理，现有技术中普遍采用的一般工艺流程是：温度为110～180度的油气引出常压塔顶后，进行注剂(包括注有机胺、缓蚀剂或中和剂)和注水，注剂注水后油气温度降至105～120度，再用换热器对油气进行取热，油气温度降至85～100度后进入回流罐。由于此处存在露点腐蚀，且腐蚀较为严重，往往会设置复线或备用设备以便检修。经过回流罐的分离作用，油相(部分)回流至常压塔或(部分)冷却后出装置，水相循环使用或出装置，气相冷却后进入后续处理。虽然采取了一定工艺防腐措施，但常压塔顶冷却系统氯化物腐蚀问题仍然较普遍较严重，防腐措施不能完全消除系统的腐蚀，且每年会投入较大药剂费用；加之原油切换频繁、操作不稳定时易出现露点漂移，导致管线、换热器腐蚀严重，造成检维修费用高，且常压装置位于整个炼油装置的前端，一旦停工有可能导致整个炼厂的停工，损失非常大。
目前注水往往采用注水喷嘴甚至无喷嘴直接将水注入油气管线或设备，由于注水管径相对油气工艺管线尺寸较小，注入的水无法均匀分散的与油气接触，注水效果得不到保障；对于正在服役的设备管线系统，由于采购、运输、存储等原因，炼油企业实际加工原油与设计加工原油往往有较大差别；同时，原油劣质化且加工油品切换较为频繁，工艺操作难以稳定，出现注水量不足、露点位置的前后漂移，使得已设的注水、注剂设施能力不足，原设计的设备管线、工艺防腐措施不能很好适应从而系统发生露点腐蚀、NH4Cl盐的垢下腐蚀、冲蚀等，对现有设备、管道带来较大的腐蚀风险。
目前，石油化工领域中降低含氯量的另一种方法是设置脱氯设备。中国专利CN209093016U(一种重整装置稳定塔顶不凝气脱氯设备)公开了一种重整装置稳定塔顶不凝气脱氯设备，塔顶气相通过该脱氯设备，在脱氯剂的作用下塔顶气中的氯离子得到脱除；中国专利CN204918487U(一种烷基化油脱氯设备)公开了一种烷基化油脱氯设备，通过设置两级脱氯罐，在脱氯剂的作用下使烷基化油中的含氯量降低。但是脱氯罐往往压降较大，一方面增加装置能耗，另一方面在常压塔顶这类操作压力较低的系统中并不适用。
中国专利CN205379839U(漩涡式脱氯装置)公开了一种快速溶解氯离子并固液分离的一种漩涡式脱氯装置，通过漩涡式冲洗、螺旋搅拌、二次清水冲洗，可快速将泥沙中的氯离子脱除并进行固液分离。该装置主要用于脱除固相中的氯离子，与脱除气相占大多数的介质中氯离子的技术不相同，并且装置中存在转动部件，增加了装置能耗，易出现故障。
综上所述，原油的劣质化、工艺操作的波动造成常压塔顶腐蚀情况愈加严重，且常减压装置往往是炼油企业前端的加工流程，停工可能造成全厂的停工。加之各炼油企业对检修周期越来越长的要求，对稳定的、腐蚀可控的常压塔顶操作系统的需求更加迫切，因此，急需开发一种适用于常压塔顶这类低压系统中更有效降低油气中氯腐蚀设备及方法，为后续操作建立稳定可控的腐蚀环境。
发明内容
为了解决现有常压塔顶氯化物腐蚀风险大、腐蚀不可控的问题，本发明提供了一种常压塔顶油气洗涤脱氯方法。
本发明提供的常压塔顶油气洗涤脱氯方法包括如下步骤：
1)由常压塔顶引出的压力为0.05～0.15Mpa、温度为110～180℃的含氯油气，从洗涤混合筒顶部的油气入口进入洗涤脱氯设备；压力为0.03～0.2MPa、温度为5～80℃的水洗水自洗涤混合筒侧面的水洗水入口进入洗涤脱氯设备；
2)在洗涤脱氯设备的洗涤混合筒内，含氯油气沿孔板自上而下流动，水洗水自水洗水管的喷射孔喷出与自上而下流动的含氯油气进行接触，充分混合洗涤，含氯油气中的氯离子充分溶解到水洗水中；
3)充分混合后的油气和水洗水在洗涤脱氯设备的卧式罐体内进行三相分离，分离出脱除了氯离子的脱氯油和脱氯油气以及溶解了氯离子的水洗水，即含氯水；
4)将分离出的脱氯油和脱氯油气分别进行换热，经换热后，脱氯油和脱氯油气的温度由90～120℃降至40～105℃，然后分别进入后续装置和设备进行进一步处理；当然也可将换热降温后的脱氯油分成两部分，一部分返回常压塔进行循环，另一部分进入后续装置和设备进行进一步处理；或者将换热降温后的脱氯油全部返回常压塔进行循环。
所述的洗涤脱氯设备包括卧式罐体以及沿卧式罐体轴线从左至右依次设置的洗涤混合筒、气相出口、分水包、挡板和脱氯油出口；洗涤混合筒设于卧式罐体左端顶部外侧，气相出口设于卧式罐体顶部，分水包设于卧式罐体底部外侧，分水包底部设有含氯水出口，挡板设于分水包下游的卧式罐体底部，脱氯油出口设于挡板下游的卧式罐体底部；所述洗涤混合筒包括下端敞口的外筒体、设于外筒体内壁上与外筒体轴线垂直的孔板以及贯穿外筒体侧面筒壁与孔板平行设置的水洗水管，水洗水管位于外筒体内的一端封闭，另一端置于外筒体外作为水洗水入口，水洗水管管壁沿周向均匀设置喷射孔，水洗水管平行设于上下相邻的孔板之间，孔板上均布分散孔；洗涤混合筒以其外筒体下端与卧式罐体固定连接并连通，外筒体顶部封头上设有油气入口。
所述的洗涤脱氯设备工作过程为：含氯油气自油气入口进入洗涤混合筒内，沿孔板自上而下流动；水洗水自水洗水入口进入水洗水管，自水洗水管管壁上的喷射孔喷出，与从上至下通过孔板分散孔流动的含氯油气进行接触，含氯油气中的氯离子充分溶解到水洗水中，充分混合后的含氯油气和水洗水进入卧式罐体内，进行初步的气液分离，在重力的作用下，积聚于卧式罐体下部的液相分离得到相界面分界明显的油相和水相，水相经含氯水出口离开洗涤脱氯设备，油相经挡板溢流后从脱氯油出口离开洗涤脱氯设备，分离出的气相则从气相出口离开洗涤脱氯设备。
对于分离出的含氯水，根据实际工况可以采用不同的方式处理：
方式一：将分离出的含氯水经冷却降温至30～80℃后与补充的循环水一起作为水洗水返回水洗水入口循环使用；
方式二：将分离出的含氯水分为两部分，一部分与补充的循环水一起作为水洗水返回水洗水入口循环使用，同时，另一部分引出洗涤脱氯设备；
方式三：将分离出的含氯水全部引出洗涤脱氯设备，水洗水全部由补充的循环水提供。
所述补充的循环水的量一般占循环水总量的65％～100％，补充的循环水可以为净化水、除盐水等，补充的循环水也可根据需要添加有机胺等中和注剂，温度一般为5～80℃，压力一般为0.03～0.2MPa。在方案一和方案二中，补充的循环水的量一般大于循环水总量的65％，但小于循环水总量。之所以要补充循环水，主要是因为注入的水洗水由于受热蒸发，液态水量会减少、液态水中氯离子含量会升高，通过补充循环水以保证洗涤混合筒内的液态水量，以及循环水中氯离子含量不至于过高，洗涤混合筒内至少应保持10～30％的液态水。为了保证循环水中氯离子含量不至于过高，可采取含氯水间歇/间断出装置，亦可采取含氯水少量持续出装置的方法，也可以含氯水全部出装置，循环水全部由补充水提供。
循环使用的含氯水由泵送入冷却器进行冷却，冷却后的温度为30～80℃，冷却器可以为空冷器、水冷器等，也可用来加热原油等待加热物料，以回收热量，节约能量。
初始使用的水洗水可以选用净化水、除盐水等，水洗水温度一般为5～80℃，压力一般为0.03～0.2MPa。
本发明的脱氯方法与现有技术中普遍采用的常压塔顶油气处理一般工艺流程的不同之处在于，温度为110～180度的常压塔顶油气引出常压塔后，取消注剂与注水，进入洗涤脱氯设备，通过内部高效洗涤元件，将油气中腐蚀性的氯化物溶解在水洗水中，使油气、油的腐蚀性大大降低，并将油气、油和含氯水进行三相分离，净化后的油气、油温度降至90～120度，再进行取热，油气、油温度降至40～105度，取热后油气、油进入后续装置和设备进行进一步处理。含氯水通过冷却器冷却后循环使用，或将部分含氯水外排出装置。增设洗涤脱氯设备为后续装置构建稳定的、腐蚀可控的环境，降低后续装置的选材，延长装置的检修周期，未增加装置能耗，带来较大的经济和社会效益。
为进一步对比油气引出常压塔后采用洗涤脱氯设备的经济性，对注剂和洗涤脱氯设备两种方案进行投资对比。注剂方案主要花费为每年发生的药剂费(含缓蚀剂、有机胺等)和运行费(含注剂、注水)，洗涤脱氯设备方案主要花费为设备建设费用(含脱氯设备、水泵、冷却器等)和运行费用。其中运行费每年都发生，建设费用为一次性投入。
以1000万吨/年常减压装置为例，洗涤脱氯设备方案半年至一年即可收回设备建设投资，第二年起每年可节约300万～400万元。洗涤脱氯设备方案有很好的经济性，且装置的可靠性增加，腐蚀的风险大幅降低，对整个炼厂的长周期运转有很大帮助。
本发明具有以下有益效果：
1)通过对含氯及盐的油气进行洗涤分离，将油气中的氯及氯化物溶解到水洗水中，油气中的氯及氯化物含量大大降低，油气的腐蚀性减弱，为后续系统建立稳定的、腐蚀可控的环境，后续设备、管道材质选择等级较低材料即可满足使用要求。在检修周期越来越长的趋势下，稳定可控的腐蚀环境有助于装置的长周期运行，具有很好的经济效益。
2)取消注剂系统和注剂费用，且运行费用增加不多，增设洗涤脱氯设备在经济性方面有优势；油气、油携带热量及时回收，未增加装置的能耗水平。
3)增加系统安全性和可靠性后，可取消相关旁路、复线和备用设备。旁路、复线和备用设备由于正常情况不使用，但可能长期存有腐蚀性介质，且巡检人员关注较少，反而容易出问题。洗涤脱氯设备的设置一方面可取消相关旁路、复线和备用设备，降低装置的整体建设费用，另一方面也可消除旁路、复线和备用设备的破坏风险，以提高系统的安全性。
4)水洗水即时分离，不增加后续设备、管道负荷，减小后续设备、管道发生腐蚀的风险和范围。
5)对油气的分散、洗涤、油相与水相的分离在同一设备中完成，降低装置投资和占地，所有元件均为静态设施，故障少，设备压降小，能耗低，适用于常压塔顶等压力较低的系统。
附图说明
图1是本发明的洗涤脱氯方法的工艺流程示意图；
图2是本发明的洗涤脱氯设备的结构示意图。
图中：1-常压塔，2-洗涤脱氯设备，3-控制阀，4-水泵，5-冷却器，6-脱氯油换热器，7-脱氯油气换热器，8-含氯油气，9-脱氯油气，10-脱氯油，11-含氯水，12-补充的循环水，13-水洗水，14-卧式罐体，15-洗涤混合筒，16-外筒体，17-孔板，18-油气入口，19-水洗水入口，20-水洗水管，21-气相出口，22-脱氯油出口，23-挡板，24-分水包，25-含氯水，26-油泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的洗涤脱氯方法的工艺流程示意图，从常压塔1塔顶引出的含氯油气8经油气入口进入洗涤脱氯设备2与经水洗水入口进入的水洗水13在洗涤脱氯设备2内进行接触，充分混合洗涤，含氯油气中的氯融入水洗水中；脱除了氯的油气和溶入了氯的水洗水经分离元件的进一步分离，分离出脱氯油气9、脱氯油10和含氯水11，脱氯油气9经脱氯油气换热器7换热后进入后续装置和设备进行进一步处理；脱氯油10经油泵26如脱氯油换热器6换热后进入后续装置和设备进行进一步处理；当然脱氯油10也可部分返回常压塔进行循环，剩余部分进入后续装置和设备进行进一步处理；或者将脱氯油全部返回常压塔进行循环。含氯水11根据工况不同，可以采用不同的处理方式：一种是含氯水11全部经水泵4加压后，再经冷却器5冷却降温后与补充的循环水12混合后一起作为水洗水13返回水洗水入口循环使用；
第二种是含氯水11经水泵4加压，再经冷却器5冷却降温后分为两部分，一部分与补充的循环水12混合后一起作为水洗水13返回水洗水入口循环使用，同时，另一部分经控制阀3引出洗涤脱氯设备；或者将含氯水分为两部分，一部分直接引出洗涤脱氯设备，另一部分经加压降温后与补充的循环水混合后一起作为水洗水返回水洗水入口循环使用。第三种是含氯水11全部经控制阀3引出洗涤脱氯设备，水洗水13全部由补充的循环水12提供。
图2为本发明的洗涤脱氯设备的结构示意图，所述的洗涤脱氯设备包括卧式罐体14、洗涤混合筒15、气相出口21、分水包24、挡板23和脱氯油出口22；洗涤混合筒15设于卧式罐体1左端顶部外侧，包括下端敞口的外筒体16、孔板17、水洗水管20，水洗水管20位于外筒体内的一端封闭，另一端置于外筒体外作为水洗水入口19，水洗水管20管壁沿周向均匀设置喷射孔，孔板17上均布分散孔；洗涤混合筒的外筒体顶部封头上设有油气入口18。含氯油气自油气入口18进入洗涤混合筒15内，沿孔板17自上而下流动；水洗水自水洗水入口19进入水洗水管20，自水洗水管管壁上的喷射孔喷出，与从上至下通过孔板分散孔流动的含氯油气进行接触混合洗涤，混合后的含氯油气和水洗水进入卧式罐体14内进行三相分离，水相经含氯水出口25离开洗涤脱氯设备，油相经挡板23溢流后从脱氯油出口22离开洗涤脱氯设备，气相则从气相出口21离开洗涤脱氯设备。
Claims (5)
1.一种常压塔顶油气洗涤脱氯方法，其特征在于包括如下步骤：
1)由常压塔顶引出的压力为0.05～0.15Mpa、温度为110～180℃的含氯油气，从洗涤混合筒顶部的油气入口进入洗涤脱氯设备；压力为0.03～0.2MPa、温度为5～80℃的水洗水自洗涤混合筒侧面的水洗水入口进入洗涤脱氯设备；
2)在洗涤脱氯设备的洗涤混合筒内，含氯油气沿孔板自上而下流动，水洗水自水洗水管的喷射孔喷出与自上而下流动的含氯油气进行接触，充分混合洗涤，含氯油气中的氯离子充分溶解到水洗水中；
3)充分混合后的油气和水洗水在洗涤脱氯设备的卧式罐体内进行三相分离，分离出脱除了氯离子的脱氯油和脱氯油气以及溶解了氯离子的水洗水，即含氯水；
4)将分离出的脱氯油和脱氯油气分别进行换热，经换热后，脱氯油和脱氯油气的温度由90～120℃降至40～105℃，然后分别进入后续装置和设备进行进一步处理；或者将换热降温后的脱氯油分成两部分，一部分返回常压塔进行循环，另一部分进入后续装置和设备进行进一步处理；或者将换热降温后的脱氯油全部返回常压塔进行循环；
所述的洗涤脱氯设备包括卧式罐体以及沿卧式罐体轴线从左至右依次设置的洗涤混合筒、气相出口、分水包、挡板和脱氯油出口；洗涤混合筒设于卧式罐体左端顶部外侧，气相出口设于卧式罐体顶部，分水包设于卧式罐体底部外侧，分水包底部设有含氯水出口，挡板设于分水包下游的卧式罐体底部，脱氯油出口设于挡板下游的卧式罐体底部；所述洗涤混合筒包括下端敞口的外筒体、设于外筒体内壁上与外筒体轴线垂直的孔板以及贯穿外筒体侧面筒壁与孔板平行设置的水洗水管，水洗水管位于外筒体内的一端封闭，另一端置于外筒体外作为水洗水入口，水洗水管管壁沿周向均匀设置喷射孔，水洗水管平行设于上下相邻的孔板之间，孔板上均布分散孔；洗涤混合筒以其外筒体下端与卧式罐体固定连接并连通，外筒体顶部封头上设有油气入口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述分离出的含氯水经冷却降温至30～80℃后与补充的循环水一起作为水洗水返回水洗水入口循环使用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述分离出的含氯水分为两部分，一部分与补充的循环水一起作为水洗水返回水洗水入口循环使用，同时，另一部分引出洗涤脱氯设备。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述分离出的含氯水全部引出洗涤脱氯设备，水洗水全部由补充的循环水提供。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述补充的循环水的量大于循环水总量的65％，小于循环水总量。
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