CN112393637A - 一种渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，通过一定比例的油垢清洗剂添加到富含芳烃的极性溶剂中形成冲洗介质，然后将加压、加热后的冲洗介质在线注入渣油加氢裂化装置减压塔底换热器管壳程中，冲洗介质对换热器管束内、外壁上粘附的胶质及沥青质进行溶解、分散、粉碎、松散、松脱等，达到换热器管束上污垢清除的目的。该方法采用相对缓和的操作条件，投资和操作费用很低，可以在装置不停工、换热器不拆除、不污染环境的条件下解决渣油加氢裂化装置减压塔底换热器换热效率快速降低、频繁停工清洗、清洗时间长、操作周期短等问题。

Description

一种渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法

技术领域

本发明涉及石油化工生产技术领域，具体而言，涉及到渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法。

背景技术

渣油加氢裂化装置是炼油行业中重质油轻质化、清洁化不可或缺的一种手段。但渣油加氢裂化的机理为自由基反应机理，反应过程中存在的裂化和缩合双向过程的复杂物理化学过程，导致反应体系向高极性、高芳香性和低极性、低芳香性两个方向发展而发生相分离，沥青质从渣油体系中相分离单独成为一相是大量焦炭生成的关键。渣油加氢裂化装置中的减压塔作为非极性油品和极性油品主要分离场合，减压塔底作为极性油品(胶质和沥青质)的主要集合场所，又由于操作温度较高，导致减压塔底换热器极易结垢。在实际生产过程中，减压塔底换热器一般采用一开一备的方式来频繁切换进行清洗，清洗难度大且效果差。

目前换热器清洗方法有可以分为四类：化学清洗、物理清洗、机械清洗、微生物清洗。化学清洗是通过化学清洗液产生某种化学反应，使换热器传热管表面的水垢和其他沉积物溶解、脱落或剥离。化学清洗不需要拆开换热器，简化了清洗过程，也减轻了清洗的劳动程度。其缺点是化学清洗液选择不当时，会对清洗物基体腐蚀破坏，造成损失。物理清洗是借助各种机械外力和能量使污垢粉碎、分离并剥离离开物体表面，从而达到清洗的效果。物理清洗方式常见的方法有超声波除垢、高压水喷射清洗等。超声波除垢主要是利用超声波声场处理流体，使流体种的成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成的积垢。此种处理方式操作麻烦，投资较高，占地较大，需要一个超声波声场，且需要将换热器拆除放置场中才能处理。高压水喷射清洗利用柱塞泵产生的高压水经过特殊喷嘴喷向垢层，除垢彻底、效率高，但是其装机容器里大、耗水多。机械清洗是靠机械作用提供一种大于污垢粘附力的力而使污垢从换热面上脱落。这种方法可以除去化学方法不能除去的碳化污垢和硬质垢，但要清理干净管内垢层一般需要5～6遍，有时多达10遍，清管效率低，质量差。微生物清洗是利用微生物将设备表面附着的油污分解，使之转化为无毒无害的水溶性物质的方法。这种清洗把污染物(如油类)和有机物彻底分解，是一种真正意义上的环保型清洗技术，但是实施难度大，在频繁切换场合不太适用。

CN211012654公开了一种板式换热器清洗系统，该系统通过加压泵将氨水槽中的热氨水加压后作用到板式换热器，可溶解板式换热器内部的萘等杂质。

CN 210773657公开了一种换热器清洗装置，该装置利用水箱中添加有柠檬酸药剂的水对淋浴热水系统进行清洗。

以上研究主要针对特定系统或特种换热器所作出的清洗，只适合特定场合使用，关于渣油加氢裂化减压塔底换热器的清洗方法目前尚未涉及。

发明内容

本发明的目的在于克服现在技术的不足，提供一种渣油加氢裂化减压塔底换热器在线冲洗方法，减少换热器清洗投资成本、清洗时间和清洗维修费用，延长渣油加氢装置操作周期。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，包括以下步骤：A、向富含芳烃的极性溶剂中添加油垢清洗剂制备清洗介质；B、将步骤A中的冲洗介质存入有氮气带压保护的缓冲罐中；C、步骤B中缓冲罐底部的冲洗介质经过加压泵加压后进入加热器进行加热；D、步骤C中加热器加热后的冲洗介质进入减压塔底待清洗换热器的管程或/和壳程中进行冲洗；E、经过减压塔底换热器后的冲洗介质进入固液分离装置以滤去粒径大于0.15mm的固颗粒后返回缓冲罐循环使用。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其中A所使用的富含芳烃的极性溶剂中两环及两环芳烃含量占总芳烃的40～100％，该极性溶剂中芳烃的干点在350～500℃，该极性溶剂中C7不溶物含量≯1％。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其中所述的富含芳烃的极性溶剂中的芳烃为溶剂脱沥青装置所产的脱沥青油、重整歧化装置所产的重芳烃、催化裂化装置所产的重柴油以及纯的环烷基芳烃四氢萘或十氢萘中的至少一种。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤A所制取的冲洗介质中油垢清洗剂的含量为0.1～5％(wt％)。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤B中缓冲罐的操作压力0.1～0.3Mpag。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤B中缓冲罐所使用的保护氮气压力≮0.4Mpag，纯度不低于99.9％(V/V)，O₂含量≯20ppm。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤C中冲洗介质自缓冲罐底部进入加压泵加压至0.5～2.0Mpag，加压后的冲洗介质经加热器加热至80～200℃。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，当冲洗介质中胶质及沥青质含量高于8％时，排出部分或全部废溶剂，然后补充或更换新鲜的冲洗介质，使得缓冲罐中冲洗介质的胶质及沥青质含量≯1％。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤D中的冲洗方式采用脉冲扰动冲洗或采用连续不断改变流量的方式进行冲洗，使得在冲洗过程中冲洗介质在换热器管壳程中的流速不断改变以增加扰动及冲刷，使管内壁或外壁的污垢粉碎、松散、松脱。

前述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，步骤D中冲洗介质流量满足换热器管束流速0.6～2.5m/s，壳程流速0.2～1.5m/s。

本发明将一定比例的油垢清洗剂添加到富含芳烃的极性溶剂中形成冲洗介质，然后将加压、加热后的冲洗介质在线注入渣油加氢裂化装置减压塔底换热器管壳程中，冲洗介质对换热器管束内、外壁上粘附的胶质及沥青质进行溶解、分散、粉碎、松散、松脱等，达到换热器管束上污垢清除的目的。该方法采用相对缓和的操作条件，投资和操作费用很低，可以在装置不停工、换热器不拆除、不污染环境的条件下解决渣油加氢裂化装置减压塔底换热器换热效率快速降低、频繁停工清洗、清洗时间长、操作周期短等问题。该方法尤其适用于固定床渣油加氢裂化减压塔底换热器、沸腾床渣油加氢裂化减压塔底换热器、悬浮床渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗，减压塔底换热器的形式可以是管壳式换热器或螺旋板式换热器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、与物理清洗、机械冲洗相比，本发明具有设施简单、投资少、操作方便、清洗费用低、清洗时间短、清洗效果好等优点，且可以在不拆解换热器的条件下在线冲洗，减少清洗劳动强度和对环境的污染。

2、与高压水力清洗相比，本发明是密闭循环系统，对环境不产生污染物，不需要拆卸换热器盖，清洗时间短，清洗效果好，清洗费用低。

3、与超声波除垢清洗相比，本发明不需要占用大量土地，不需要投资高昂的设备。

4、与机械清洗相比，本发明不会对设备产生损伤。

附图说明

图1为本发明渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法的冲洗流程示意图；

图2为渣油加氢裂化装置减压塔底换热流程示意图。

【主要元件符号说明】

1：冲洗介质:

2：缓冲罐:

3：加压泵

4：加热器

5：第一换热器

6：第二换热器

7：第三换热器

8：固液分离装置

9：废溶剂

10：加药设施

11：旁路阀

12：富含芳烃的极性溶剂

13：减压塔底泵

14：减压塔

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法其具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1，其为本发明渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法的冲洗流程示意图，本发明所涉及的清洗冲洗系统是循环系统，所使用的设备包括缓冲罐、加压泵、加热器、旋流分离器或过滤器、加药设施。

该渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法如下：首先通过加药设施10向富含芳烃的极性溶剂12中添加油垢清洗剂形成冲洗介质1，该冲洗介质1中油垢清洗剂的含量为0.1～5％(wt％)，优选1.0～2.0％(wt％)。所述油垢清洗剂为普通油垢清洗剂，优选重油油垢清洗剂。上述富含芳烃的极性溶剂12中两环及两环以上芳烃的含量为40～100％，该极性溶剂的干点为350～500℃，该极性溶剂中C7不溶物(沥青质)的含量≯1％。所述富含芳烃的极性溶剂12中的芳烃可以为溶剂脱沥青装置所产的脱沥青油，重整歧化装置所产的重芳烃，催化裂化装置所产的重柴油或纯的环烷基芳烃四氢萘、十氢萘等。该富含芳烃的极性溶剂可以用纯品或用以上装置所产的两种或两种以上介质按照比例混合使用。

使冲洗介质1进入缓冲罐2，该缓冲罐2操作压力0.1～0.3Mpag，优选0.2Mpag，以防止罐底加压泵气蚀，该缓冲罐由高纯氮气保护，该缓冲罐所使用的保护氮气压力≮0.4Mpag，纯度不低于99.9％(V/V)，O₂含量≯20ppm，防止冲洗介质中不稳定的成分氧化生成胶质和沥青质。冲洗介质1自缓冲罐2底部进入加压泵3加压至0.5～2.0Mpag，优选0.8～1.5Mpag。加压后的冲洗介质1送至加热器4加热至80～200℃，优选120～160℃，加热器采用1.0Mpag，250℃低压蒸汽加热。加热后的冲洗介质进入减压塔底换热器管程和壳程对换热器中的胶质、沥青质进行溶解、分散，采用脉冲或不断改变流量等方式使管内壁或外壁的污垢粉碎、松散、松脱，在清洗过程中要不断改变冲洗介质在换热器管程和壳程的流速，进而增加扰动及冲刷来提高冲洗效果，换热器内冲洗介质流速可以通过加压泵后返回缓冲罐的旁路阀11调节。

换热器出口的冲洗介质中含有固体颗粒，经过固液分离设备8(优选旋流分离设备或过滤器)进行固液分离，滤除粒径大于0.15mm的固体后返回缓冲罐2循环使用，当采用过滤器过滤，过滤精度为50～200目。

上述进入换热器的冲洗介质流量满足换热器管束流速0.6～2.5m/s，优选1.0～2.0m/s；壳程流速0.2～1.5m/s，优选0.4～1.0m/s。

当缓冲罐2中冲洗介质1的胶质及沥青质含量高于8％时，清洗效果变差，可以排出部分或全部废溶剂9以补充新鲜的冲洗介质或更换新的清洗极性溶剂，使得胶质及沥青质含量≯1％。废溶剂9可以经过蒸馏操作进行分离回收。

为了进一步说明本发明要点，列举以下实施例，但并不因此而限制本发明。

实施例1

本实施例为某炼厂渣油加氢减压塔底换热器采用歧化装置重芳烃塔底液产生的重芳烃冲洗实例。该厂渣油加氢减压塔换热流程如图2所示，自减压塔来的减压塔14底液经过减压塔底泵13加压后依次经过第一减压塔底液/原料油换热器5、第二减压塔底液/原料油换热器6、减压塔底液/低温热水换热器7降温后送至罐区。第一减压塔底液/原料油换热器5、第二减压塔底液/原料油换热器6均为四台螺旋折流板式换热器，操作为两开两备。减压塔底液/低温热水换热器7两台螺旋折流板式换热器，一开一备。减压塔底液正常操作温度340℃，减压塔底油送至罐区设计温度160℃。新的换热器经过一段时间运行，换热器5在高温条件下结垢导致换热器效率下降，换热器5管程出口(即换热器6管程入口)温度升高，继而引发换热器6和换热器7结垢，换热器6管程出口、换热器7管程出口温度也随之大幅度提高，减压塔底油送至罐区温度高达210℃，罐区储罐人孔法兰处渗油严重，影响罐区安全和环境卫生。结垢后的换热器需要切换至备用换热器进行过清洗，原来采用高压水枪和化学清洗，但清洗效果都不佳。且换热器切换周期约10～15天，高压水枪和化学清洗每台换热器所需时间约2～3天，换热器经常来不及清洗切换而导致整个装置停工。为此，该厂采用本发明方法新建一套减压塔底换热器冲洗系统，如图1所示。

实施例2

实施例1中减压塔底换热器冲洗系统所采用的富含芳烃极性溶液中的芳烃为歧化装置重芳烃分馏塔底重芳烃，性质如表1所示。由表1可知，重芳烃塔底液富含大量芳烃，C10以上芳烃含量98.57％(wt％)，干点约350℃。通过加药设施10向富含芳烃的极性溶液中添加油垢清洗剂形成含有1.6％(wt％)油垢清洗剂的冲洗介质1。

表1某炼化企业歧化装置重芳烃塔底液分析结果

实施例3

实施例2冲洗介质1进入缓冲罐2，缓冲罐操作压力0.2Mpag，缓冲罐由高纯氮气保护，氮气中氧气含量≯20ppm。冲洗介质1自缓冲罐2底部进入加压泵3加压至1.2Mpag。

加压后的冲洗介质1送至加热器4加热至150℃，加热器热媒介质采用1.0Mpag，250℃低压蒸汽加热。

实施例4

实施例3加热后的冲洗介质1进入减压塔底换热器5，6，7的管程和壳程对换热器管束内壁和外壁粘附的胶质、沥青质进行溶解、分散。通过加压泵出口旁路阀11的开度调整改变冲洗介质1在换热器5，6，7管程和壳程的流速，采用脉冲或不断改变流量等方式使管内壁或外壁的污垢粉碎、松散、松脱。进入换热器5，6，7的冲洗介质流速如表2所示。

表2冲洗介质换热器中管壳程中的流速

说明：在本实施例中换热器均为螺旋折流板式换热器，管程和壳程的冲洗介质流速较高。在普通管壳式换热器中，冲洗介质可以在管程和壳程中的流速稍低。

实施例5

实施例4换热器5，6，7管、壳程出口的冲洗介质经过滤器8滤除大于0.15mm固体后返回缓冲罐2循环使用。

实施例6

实施例5缓冲罐2中的循环冲洗介质中C7不溶物(沥青质)的含量超过8％(wt％)时，需要排出部分冲洗介质(废溶剂9)，更换或补充新的冲洗介质1。废溶剂9可以经过蒸馏操作进行分离回收。

比较例

比较例为该炼厂采用高压水枪冲洗和化学清洗相结合的方法，表3为实施例和比较例清洗过程及清洗效果对比。

表3实施例与比较例清洗过程及清洗效果对比

实施例和比较例清洗效果分析

该厂原来采用高压水枪清洗，需要先将换热器内介质排出，再用蒸汽吹扫排出污油后卸盖对管束进行高压水枪冲洗，冲洗过程产生大量污水，高压水枪冲洗完还需要化学冲洗，每台换热器清洗一次约需要2～3天，清洗后管壁仍然附着一层黑色物质，减压塔底未转化油经换热器清洗前送至罐区温度210℃，清洗后送至罐区温度190℃，但仍高于设计温度160℃，且清洗后的换热器只能用7～10天就需要再次清洗，每次清洗换热器需要更换波齿垫片和石墨复合垫片，每台换热器清洗费用高达10～15万元。

采用本发明所涉及的清洗方法清洗过程中换热器不需要拆卸，清洗过程不产生污染物，每台换热器清洗时间仅需8～24小时，清洗后换热器管壁可见金属光泽，减压塔底未转化油送至罐区的温度150℃，低于设计温度160℃。另外，本方法每台换热器清洗费用约0.8万～1.5万元，主要包含了对重芳烃进行加压和加热所消耗的电费和蒸汽费用以及人力成本费用。说明采用本方法对换热器清洗，除了换热效果可以极大提高外，清洗费用也可以大大缩减。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、向富含芳烃的极性溶剂中添加油垢清洗剂制备清洗介质；

B、将步骤A中的冲洗介质存入有氮气带压保护的缓冲罐中；

C、步骤B中缓冲罐底部的冲洗介质经过加压泵加压后进入加热器进行加热；

D、步骤C中加热器加热后的冲洗介质进入减压塔底待清洗换热器的管程或/和壳程中进行冲洗；

E、经过减压塔底换热器后的冲洗介质进入固液分离装置以滤去粒径大于0.15mm的固颗粒后返回缓冲罐循环使用。

2.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，其中A所使用的富含芳烃的极性溶剂中两环及两环芳烃含量占总芳烃的40～100％，该极性溶剂中芳烃的干点在350～500℃，该极性溶剂中C7不溶物含量≯1％。

3.根据权利要求2所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，其中所述的富含芳烃的极性溶剂中的芳烃为溶剂脱沥青装置所产的脱沥青油、重整歧化装置所产的重芳烃、催化裂化装置所产的重柴油以及纯的环烷基芳烃四氢萘或十氢萘中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤A所制取的冲洗介质中油垢清洗剂的含量为0.1～5％(wt％)。

5.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤B中缓冲罐的操作压力0.1～0.3Mpag。

6.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤B中缓冲罐所使用的保护氮气压力≮0.4Mpag，纯度不低于99.9％(V/V)，O₂含量≯20ppm。

7.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤C中冲洗介质自缓冲罐底部进入加压泵加压至0.5～2.0Mpag，加压后的冲洗介质经加热器加热至80～200℃。

8.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，当冲洗介质中胶质及沥青质含量高于8％时，排出部分或全部冲洗介质，然后补充或更换新鲜的冲洗介质，使得缓冲罐中冲洗介质的胶质及沥青质含量≯1％。

9.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤D中的冲洗方式采用脉冲扰动冲洗或采用连续不断改变流量的方式进行冲洗，使得在冲洗过程中冲洗介质在换热器管壳程中的流速不断改变以增加扰动及冲刷，使管内壁或外壁的污垢粉碎、松散、松脱。

10.根据权利要求1所述的渣油加氢裂化装置减压塔底换热器在线清洗方法，其特征在于，步骤D中冲洗介质流量满足换热器管束流速0.6～2.5m/s，壳程流速0.2～1.5m/s。

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