CN112316472A - 轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工技术领域，具体是一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法。所述方法为在脱丁烷塔进料阶段注入阻垢剂，基于脱丁烷塔进料量，阻垢剂的注剂量为25‑35mg/kg；还可以在脱丁烷塔顶气相挥发段注入缓蚀剂，基于脱丁烷塔顶液化气流量，缓蚀剂的注剂量为3‑8mg/kg；还可以在热源蒸汽管线上使用减温减压器，在减温减压器中注入除氧水。本发明方法有效改善了脱丁烷塔底重沸器结垢的问题，减缓了脱丁烷塔底重沸器结垢速率，降低了脱丁烷塔检修频次，延长其运行周期。

Description

轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体是一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法。

背景技术

轻烃回收装置运行一段时间后，脱丁烷塔底重沸器出现换热效率下降现象。凝结水出口温度压力缓慢上升，进而导致重沸器蒸汽流量受限、塔底提温困难，最终将影响脱丁烷塔石脑油与液态烃的分离。导致重沸器换热效率下降的原因为管程外壁结垢。

造成重沸器结垢的原因之一为脱丁烷塔顶存在腐蚀，目前尚无报道轻烃回收装置成功控制脱丁烷塔底重沸器结垢的先例，本研究在轻烃回收装置采用脱丁烷塔进料段注阻垢剂、塔顶气相馏出口注缓蚀剂、塔底热源3.6Mpa蒸汽增加减温减压器的综合控制方案，成功控制脱丁烷塔底重沸器结垢，实现了装置长周期、稳定运行。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，所述方法为：在脱丁烷塔进料阶段注入阻垢剂。

上述技术方案中，优选地，基于脱丁烷塔进料量，所述阻垢剂的注剂量为25-35mg/kg。

上述技术方案中，优选地，所述阻垢剂保存于缓冲罐中氮封。

上述技术方案中，进一步地，所述方法还包括在脱丁烷塔顶气相挥发段注入缓蚀剂。

上述技术方案中，优选地，基于脱丁烷塔顶液化气流量，所述缓蚀剂的注剂量为3-8mg/kg。

上述技术方案中，优选地，所述缓蚀剂的注入方式为以纯剂通过注剂泵经与稀释线物料混合后注入所述气相挥发线，所述稀释线置于脱丁烷塔顶回流泵出口支线与注剂泵出口管线之间。

上述技术方案中，优选地，所述缓蚀剂保存于缓冲罐中氮封。

上述技术方案中，进一步地，所述方法还包括在脱丁烷塔底热源3.6MPa蒸汽管线上使用减温减压器。

本发明的有益效果：本发明方法有效改善了脱丁烷塔底重沸器结垢的问题，减缓了脱丁烷塔底重沸器结垢速率，通过在脱丁烷塔顶进一步注入缓蚀剂，抑制脱丁烷塔顶腐蚀，也同时起到减缓脱丁烷塔底重沸器结垢速率的作用，通过在热源蒸汽管线上使用减温减压器，也进一步减少了重沸器结垢；本发明方法降低了脱丁烷塔检修频次，延长其运行周期。

附图说明

图1 本发明工艺示意图；

图2 2#轻烃回收装置重沸器相关参数曲线；

图3 出装置石脑油C4-含量曲线；

图4 1#轻烃回收装置重沸器相关参数曲线；

图5 1#装置注入阻垢剂后重沸器凝结水温度趋势；

图6 2#装置注入阻垢剂后重沸器凝结水温度趋势；

图7 1#装置同期未加阻垢剂重沸器凝结水温度趋势；

图8 2#装置注入阻垢剂后重沸器凝结水温度趋势；

图9 渣油加氢石脑油进装置后重沸器凝结水温度趋势；

图10 1#装置脱丁烷塔底泵清理过滤器频率；

图11 2#装置脱丁烷塔底泵清理过滤器频率；

图12 2#装置V0102脱水包铁离子含量趋势；

图13 2#装置V0101脱水包铁离子含量趋势；

图14 1#装置V0102脱水包铁离子含量趋势；

图15 1#装置V0101脱水包铁离子含量趋势；

图16 重沸器结垢图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

在轻烃回收装置运行期间，在脱丁烷塔进料段注入阻垢剂，具体在进料泵前注入，便于阻垢剂与石脑油混合，阻垢剂的注剂量为25-35mg/kg(基于脱丁烷塔进料量)，即每kg进料注入25-35mg阻垢剂，所用阻垢剂为贝克休斯阻垢剂BPR372133。阻垢剂保存于缓冲罐中氮封。

依照上述方式对两套相同轻烃回收装置进行试验。

以下是申请人自用的两套设备1#装置与2#装置，使用本申请方法后的实验数据。

数据选择依据：

(1)2#装置脱丁烷塔共检修两次，对比明显；

(2)1#装置检修时，脱丁烷塔仍能维持运行，产品质量合格，未达到极限；

(3)将凝结水温度244℃定义为重沸器“极限温度”，凝结水温度到达极限温度至重沸器检修时间定义为重沸器“维持时间”。

1.2#轻烃回收装置注剂前后重沸器运行情况

如图2所示，2#轻烃回收装置重沸器相关参数曲线，可将2#装置脱丁烷塔重沸器相关参数趋势分为五个阶段：

(1)阶段一：换热效率变差(2019.05.01日)至第一次检修(2019.08.23日)。

在本阶段内，凝结水温度上升至极限温度用时45天；维持时间69天。

(2)阶段二：第一次检修结束(2019.08.27日)至第二次检修(11.20日)。

在本阶段内，凝结水温度上升至极限温度用时67天；维持时间18天；

加入蒸汽流量阀阀位曲线对比，可以发现：重沸器结垢至末期时，由于重沸器换热效率下降，蒸汽出口压力升高。虽然蒸汽阀位逐步开至80％，但蒸汽流动受阻，流量持续下降，再沸器入口温度(塔底温度)随之下降，最终体现在产品质量中，脱丁烷塔底出装置石脑油中C4-含量上升(图3)，吸收塔贫吸收油质量下降，吸收塔吸收效果下降。

(3)阶段三：第二次检修结束(2019.11.23日)至停止注入阻垢剂(2020.02.21日)。

目前重沸器运行时间良好，平稳运行89天，凝结水温度最高升至211℃；

此阶段为稳定阶段。第二次检修后，渣油加氢石脑油改为直供石脑油加氢装置(改出约1个月，12月24日再次引入)，降低了脱丁烷塔负荷。并于12月16日开始在脱丁烷塔进料段注入阻垢剂，重沸器结垢速率下降明显。

(4)阶段四：停止注入阻垢剂(2020.02.21日)至第三次检修前(2020.03.10日)。

在本阶段内，凝结水温度上升至极限温度用时18天；

由于两套装置脱丁烷塔有检修计划，02.21日起停止注入阻垢剂，观察重沸器结垢情况。停止注阻垢剂后，重沸器换热效率迅速下降，至1#装置停工前，大部分物料进入2#装置时(2020.03.10日)，仅用18天。凝结水温度最至极限温度。随即开始检修，故未统计维持时间。

(5)阶段五：第三次检修后(2020.03.22日)至今。

为保障阻垢效果，本次检修完成后。脱丁塔进料同时开始注入阻垢剂。目前运行稳定，无结垢迹象。

2.1#轻烃回收装置注剂前后重沸器运行情况

如图4所示，1#轻烃回收装置重沸器相关参数曲线，可将1#装置脱丁烷塔重沸器相关参数趋势分为三个阶段：

(1)阶段一：

1#装置脱丁烷塔系统检修前，重沸器凝结水温度未达极限温度，故不在本次考虑范围内。

(2)阶段二：第一次检修结束(2019.09.04日)至第二次检修前(2020.03.10日)

加阻垢剂前维持时间9天；加阻垢剂后维持时间54天；停止注剂后维持时间18天；今共计维持时间81天。

1#装置于12.29日开始在脱丁烷塔进料段注入阻垢剂，由图4可知，1#装置检修后运行期间也出现类似2#装置阶段二现象(即蒸汽阀开大，蒸汽流量仍持续下降)，但结垢恶化速率在注入阻垢剂后有明显下降，蒸汽流量仍能满足脱丁烷塔正常负荷下的流量要求，出装置石脑油产品C4-指标合格。

(3)阶段三：第二次检修后(2020.03.18日)至今。

为保障阻垢效果，本次检修完成后。脱丁塔进料同时开始注入阻垢剂。目前运行稳定，无结垢迹象。

3.注剂前后重沸器凝结水温度变化情况

(1)数据选取说明

1#轻烃回收装置于2019年12月29日开始投加阻垢剂，先期使用与2#装置不同厂家阻垢剂及铵盐分散剂。自2020年1月13日起，改为使用与2#装置相同型号的阻垢剂。为排除干扰因素，选取两套装置试用相同厂家阻垢剂期间数据作为对比。

(2)1#轻烃回收装置注剂效果

1#装置注入阻垢剂后重沸器凝结水温度趋势，如图5所示：

第一阶段(2020年1月13日～1月26日)：加注初期，在大剂量注入阻垢剂情况下再沸器凝结水温基本保持稳定，温度上升约1℃左右；

第二阶段(2020年1月26日～2月2日)：脱丁烷塔T-0101进料量逐渐上提(由365t/h提高至380t/h左右)，阻垢剂注剂量降为正常量，进料温度由初期的105℃逐渐下降至101℃。此阶段随着进料负荷的提高，再沸器凝液温度逐渐呈上升趋势(由242℃上升至245℃)。

(3)2#轻烃回收装置注剂效果

2#轻烃回收装置于2019年12月16日开始投加阻垢剂，实施效果如图6所示：

16日加入阻垢剂后脱丁烷塔底重沸器凝结水温度首次出现下降趋势。说明重沸器结垢得到抑制，重沸器换热效率有所提升。作为对比与同期1#轻烃回收装置(未加阻垢剂)横向比较，比较结果如图7(1#装置重沸器凝结水温度趋势)和图8(2#装置重沸器凝结水温度趋势)所示：2#脱丁烷塔进料中注入阻垢剂后温度下降趋势明显。说明注入阻垢剂对重沸器结垢起到了抑制作用。

2#装置于12月24日开始接收渣油加氢装置石脑油，跟踪观察凝结水温度相对稳定，如图9所示，没有明显上涨趋势。说明注入阻垢剂延缓塔底重沸器结垢速率。

(4)结论：

1#轻烃回收装置阻垢剂试用期间，干扰因素较多，如：脱丁烷塔负荷(140％)过高、加工渣油加氢石脑油、结垢时间长(19年9月份检修至20年2月)接近末期注入等干扰因素。重沸器凝结水温度上升4℃，但在无外界因素扰动情况下，注阻垢剂后重沸器凝结水温度上升速率较注入阻垢剂前已明显放缓。作为对比，2#轻烃回收装置在无干扰因素的情况下，经过两周的阻垢剂试用，效果明显。脱丁烷塔重沸器E-0103A/B换热效率有明显提升，运行工况稳定。

4.脱丁烷塔底泵清理频率

(1)1#装置脱丁烷塔底泵清过滤器记录，如图10。

(2)2#装置脱丁烷塔底泵清过滤器记录，如图11。

(3)结论：

注入阻垢剂后，脱丁烷塔底泵清理过滤器频次降低，说明重沸器结垢受到抑制。2#装置在低负荷、结垢初期的工况下现象尤为明显，清理过滤器间隔时间已达81天以上。

实施例2

采用实施例1的方法注入阻垢剂，同时，在脱丁烷塔顶部注入缓蚀剂，所用缓蚀剂为贝克休斯缓蚀剂BPR81242，由于缓蚀剂注剂量小，需满足注剂泵最小流量，需要先与液化气混合均匀，然后在注入脱丁烷气相挥发线，所用缓蚀剂用量为3-8mg/kg(基于脱丁烷塔顶液化气流量)。缓蚀剂保存于缓冲罐中氮封。

2019.12.23日开始在2#脱丁烷塔顶注入缓蚀剂，通过跟踪观察脱丁烷塔进料缓冲罐V0101、脱丁烷塔回流罐V0102脱水包水铁离子含量，发现注入缓蚀剂后水包中铁离子含量(如下图所示)有明显下降(如图12、图13所示)。

通过注入缓蚀剂并观察脱水包中铁离子含量变化曲线，脱丁烷塔回流罐脱水包铁离子含量由注剂前13.05mg/L，降低至2.82mg/L，低于指标3mg/L达到预期效果，说明塔顶腐蚀得到了控制。

塔顶注入的缓蚀剂，随物料在轻烃回收单元内循环，对整个轻烃回收单元起到了防腐保护的作用，最终体现在脱丁烷塔进料缓冲罐脱水包铁离子含量，由注剂前11.49mg/L，降低至4.17mg/L。

缓蚀剂的注入减少了脱丁烷塔内腐蚀物产生，减缓脱丁烷塔底重沸器结垢速率，降低脱丁烷塔检修频次，延长运行周期。

2020.3.20日开始在1#脱丁烷塔顶注入缓蚀剂，通过跟踪观察脱丁烷塔进料缓冲罐V0101、脱丁烷塔回流罐V0102脱水包水铁离子含量，可得出如上相同结论，

如图14所示：脱丁烷塔回流罐脱水包铁离子含量由注剂前12.36mg/L，降低至2.41mg/L，低于指标3mg/L达到预期效果。

如图15所示：脱丁烷塔进料缓冲罐脱水包铁离子含量，由注剂前14.33mg/L，降低至5.85mg/L。

实施例3

一般地，公用车间为降低蒸汽输送损耗，通常采用过饱和蒸汽输送。但由于进装置3.6MPa蒸汽过热度较大，蒸汽进入重沸器后需先冷却至饱和温度，这段时间内蒸汽释放的能量较小，温度较高，始终保持在饱和温度之上，且降温速率较发生相变较慢，使得重沸器上部管束在一段时间内保持高温，形成高温段。增加烯烃在管束处高温聚合概率。在脱丁烷塔底3.6MPa热源蒸汽管线上增上减温减压器，通过注入中压除氧水，将塔底蒸汽温度由360℃降至280℃，降低重沸器蒸汽进口温度至接近饱和蒸汽温度，使管束温度远离烯烃高温聚合温度，同时缩短上部管束高温段，避免烯烃聚合、聚合物聚集，减少重沸器结垢。

3.6MPa蒸汽经热源蒸汽管线由重沸器上部管束进入，管束与石脑油接触面温度约360℃，温度较高，脑油中的烯烃在此处聚合，并不断聚集。故重沸器上部结垢较明显；蒸汽经过换热降温后，温度降低，由重沸器下部排出时为气液混合态，温度约170℃，重沸器管束自上而下温度逐步降低，烯烃聚合反应逐渐减少，结垢相对减少；最终表现为，重沸器管束外壁结垢自上而下逐步减薄(如图16所示)。

使用本发明方法在脱丁烷塔底3.6MPa热源蒸汽管线上增上减温减压器，通过向3.6Mpa蒸汽内注入中压除氧水(温度约104℃)，将塔底蒸汽温度由360℃降至280℃，降低重沸器蒸汽进口温度至接近饱和蒸汽温度，使管束温度远离烯烃高温聚合温度，同时缩短上部管束高温段，避免烯烃聚合、聚合物聚集，减少了重沸器结垢。

对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述方法为：在脱丁烷塔进料阶段注入阻垢剂。

2.根据权利要求1所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，基于脱丁烷塔进料量，所述阻垢剂的注剂量为25-35mg/kg。

3.根据权利要求1所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述阻垢剂保存于缓冲罐中氮封。

4.根据权利要求1所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述方法还包括在脱丁烷塔顶气相挥发段注入缓蚀剂。

5.根据权利要求1所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，基于脱丁烷塔顶液化气流量，所述缓蚀剂的注剂量为3-8mg/kg。

6.根据权利要求4所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述缓蚀剂的注入方式为以纯剂通过注剂泵经与稀释线物料混合后注入所述气相挥发线，所述稀释线置于脱丁烷塔顶回流泵出口支线与注剂泵出口管线之间。

7.根据权利要求4所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述缓蚀剂保存于缓冲罐中氮封。

8.根据权利要求1或4所述的一种轻烃回收装置脱丁烷塔底重沸器结垢控制方法，其特征在于，所述方法还包括在脱丁烷塔底热源3.6MPa蒸汽管线上使用减温减压器。

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