編 輯 | 化工活動(dòng)家

作 者 | 張曉琳等

來(lái) 源 | 遼陽(yáng)石化

關(guān)鍵詞 | 煉化裝置  結(jié)垢  預(yù)防措施

共 1824 字 | 建議閱讀時(shí)間 9 分鐘

導(dǎo) 讀

結(jié)垢物是煉化企業(yè)生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中因物料結(jié)晶、聚合、設(shè)備腐蝕等原因產(chǎn)生的不明固體物質(zhì)。其具體形態(tài)有塊狀、粉末狀和黏稠狀等；其顏色有黑色、白色、黃色、褐色和紅色等。

 

這些結(jié)垢物能夠引起壓縮機(jī)振幅超標(biāo)、反應(yīng)器床層壓力降升高、物料流通管路堵塞和換熱器傳熱效率降低等問(wèn)題，繼而導(dǎo)致機(jī)泵葉輪軸瓦磨損加劇，影響介質(zhì)正常流通，縮短過(guò)濾器濾芯更換周期，甚至?xí)斐?/span>生產(chǎn)裝置非計(jì)劃停車(chē)或誘發(fā)安全事故。

結(jié)構(gòu)物數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

鑒于結(jié)垢物的嚴(yán)重危害，裝置生產(chǎn)人員對(duì)重視程度也在逐漸提高，越來(lái)越迫切地想了解結(jié)垢物的成因，以便提出預(yù)防和治理措施。東北某大型石化公司研究院科研人員，對(duì)近三年搜集到的182項(xiàng)剖析的結(jié)垢物進(jìn)行了匯總分析，就結(jié)垢的部位而言，結(jié)垢物通常會(huì)出現(xiàn)在壓縮機(jī)和輸送泵等重要?jiǎng)釉O(shè)備，也會(huì)出現(xiàn)在反應(yīng)器、加熱爐管、換熱器、沸水器、管道彎頭、閥門(mén)、介質(zhì)管線(xiàn)、過(guò)濾器和儲(chǔ)罐底部等設(shè)備和部件。

除了按照結(jié)垢物產(chǎn)生的部位分類(lèi)，還可以按照結(jié)垢物的成因進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)收集的結(jié)垢物剖析結(jié)果，按照形成的機(jī)理，結(jié)垢物成因可分為腐蝕結(jié)垢、聚合成焦和夾帶雜質(zhì)三種。

結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生原因分析

01

腐蝕結(jié)垢

腐蝕結(jié)垢是結(jié)垢物產(chǎn)生的主要原因。煉化裝置涉及的腐蝕結(jié)垢主要是S和Cl及其化合物的化學(xué)作用，使金屬設(shè)備基體發(fā)生破壞的過(guò)程。該公司加工的俄羅斯原油為含硫且有機(jī)氯含量較高的原油，對(duì)原油加工裝置的腐蝕較大，主要包含：H2S-HCl-H2O腐蝕造成的常壓塔頂空冷管束泄漏、低溫濕H2S腐蝕造成的輕烴回收塔結(jié)垢、高溫硫腐蝕引起的渣油加氫汽提塔塔盤(pán)腐蝕。此外還包括銨鹽結(jié)晶導(dǎo)致的垢下腐蝕及循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢腐蝕等。

該公司渣油加氫裝置在檢修作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)汽提塔塔盤(pán)有黑色結(jié)垢物，并且塔盤(pán)腐蝕嚴(yán)重。

對(duì)塔盤(pán)結(jié)垢物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如下。

對(duì)塔盤(pán)垢物進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析，結(jié)果表明該結(jié)垢物中的主要物相為FeS。由上述分析結(jié)果可知，結(jié)垢物主要是金屬Fe的硫化物，應(yīng)該為來(lái)源于金屬塔盤(pán)的腐蝕產(chǎn)物；還有少量C，推測(cè)是一些烴類(lèi)聚合產(chǎn)生的焦炭。

02

聚合結(jié)焦

聚合結(jié)焦也是化工生產(chǎn)中產(chǎn)生結(jié)垢物的一個(gè)重要原因。有些裝置中的介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)比較活潑，如果含有低碳烯烴及稠環(huán)芳烴等結(jié)垢前驅(qū)物，那么在高溫條件下會(huì)發(fā)生聚合脫氫或結(jié)焦反應(yīng)，進(jìn)而形成結(jié)垢物(例如蒸汽裂解裝置中裂解氣急冷器產(chǎn)生的結(jié)垢物)。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中由于溫度、壓力及物料流速等發(fā)生波動(dòng)，在特殊情況下產(chǎn)生飛溫現(xiàn)象。物料在高溫條件下迅速積炭，從而引起聚合結(jié)焦。

該公司加氫裂化裝置在檢修期間，發(fā)現(xiàn)高壓換熱器內(nèi)有黑色結(jié)垢物。

對(duì)黑色結(jié)垢物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如下。

X射線(xiàn)衍射儀檢測(cè)結(jié)果表明，結(jié)垢物中的結(jié)晶化合物主要有FeS和Fe4Ni5S8(硫鎳鐵礦)。可以看出，結(jié)垢物主要是積碳結(jié)焦，另外也含有鐵腐蝕產(chǎn)生的化合物。

03

夾帶雜質(zhì)

煉化裝置的物料中有時(shí)會(huì)夾帶機(jī)械雜質(zhì)，此外，加注的各類(lèi)助劑也會(huì)引入其他雜質(zhì)。這些雜質(zhì)往往會(huì)沉積在填料上或物料流速發(fā)生變化的部位，在高溫、低流速的條件下與有機(jī)物相互作用最終形成結(jié)垢物。

油漿蒸汽發(fā)生器是催化裂化裝置分餾系統(tǒng)重要的熱量回收設(shè)備，分餾塔底抽出的高溫油漿由油漿蒸汽發(fā)生器的管程下口進(jìn)入，自下而上與殼程的除鹽水換熱后，由管程上口排出。當(dāng)油漿固體含量高時(shí)，則會(huì)引起管程的通道結(jié)垢堵塞。

對(duì)該部位產(chǎn)生的黑色結(jié)垢物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如下。

X射線(xiàn)衍射儀分析發(fā)現(xiàn)：結(jié)垢物主要物相有單質(zhì)Sb和FeS，還有少量Fe3O4和SiO2。

 

結(jié)垢物中的單質(zhì)Sb，應(yīng)是來(lái)自于注入的金屬鈍化劑；另外還有FeS和Fe3O4；因Si，Al和O含量較高，應(yīng)該來(lái)自于催化劑載體。

應(yīng)對(duì)及預(yù)防措施

01

腐蝕結(jié)垢

①優(yōu)化電脫鹽操作，確保脫后原油鹽含量滿(mǎn)足相關(guān)指標(biāo)控制要求，同時(shí)針對(duì)原油中有機(jī)氯對(duì)下游裝置造成的腐蝕影響，研究制定有機(jī)氯脫除方案，實(shí)現(xiàn)源頭控制。

 

②監(jiān)控工藝防腐蝕效果，優(yōu)化助劑選型，同時(shí)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)工藝防腐蝕分析數(shù)據(jù)以及設(shè)備、管道的減薄情況，及時(shí)調(diào)整助劑加注量，確保達(dá)到腐蝕控制效果。

 

③為了解設(shè)備腐蝕情況，建議增加在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便制定相應(yīng)的防護(hù)措施。建立腐蝕監(jiān)測(cè)臺(tái)賬，定期統(tǒng)計(jì)全公司各裝置腐蝕數(shù)據(jù)，重點(diǎn)監(jiān)控腐蝕發(fā)生頻繁、重要性高和影響面大的設(shè)備，提前采取防護(hù)措施，避免因腐蝕造成嚴(yán)重后果。

02

聚合結(jié)焦

大多數(shù)聚合結(jié)焦是由于原料組成和所處的設(shè)備位置、溫度和壓力等造成，雖無(wú)法完全消除，但能減輕結(jié)焦程度。生產(chǎn)中應(yīng)盡量保持裝置平穩(wěn)，細(xì)化操作規(guī)程，嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)，解決裝置存在的問(wèn)題。

03

夾帶雜質(zhì)

可在機(jī)泵前增設(shè)高目數(shù)過(guò)濾器，減少機(jī)械雜質(zhì)的夾帶，同時(shí)監(jiān)測(cè)回?zé)捨塾偷奈镄灾笜?biāo)，防止污油性質(zhì)惡劣，發(fā)生夾帶雜質(zhì)腐蝕、磨損機(jī)泵及管道等；確保催化油漿中固含量在控制指標(biāo)以下，超標(biāo)時(shí)可通過(guò)加大外甩油漿量等措施來(lái)控制。優(yōu)選助劑品種(例如金屬鈍化劑及阻垢劑等)，監(jiān)測(cè)助劑物性指標(biāo)，防止由于加注助劑引入其他有害物質(zhì)。