分散型抗垢剂重油催化裂化分馏塔除垢试验

马恒明

(1.泰州石油化工有限责任公司，江苏 泰州 225321;2.泰州东联化工有限公司，江苏 泰州 225300)

1 概述

随着催化裂化原料的变重劣化，设备的结垢问题不仅会严重阻碍装置的稳定长周期运行，而且会直接影响设备的安全运行[2]。

2017年12月8日催化装置重油分馏塔回炼油系统突然回炼油罐无液位，无法建立回炼油循环，同时发现分馏塔压降急剧上升，达到45kPa左右，催化柴油95%℃点严重超标。经分析初步判断分馏塔31 -34层回炼油抽出层存在结垢堵塞现象。经技术交流，公司决定试用杭州华峰轻化科技开发有限公司和浙江杭化科技股份有限公司联系开发的分散型抗垢剂HF-17T(亦称HK-17DC)在线除垢，恢复回炼油系统的正常运行，降低分馏塔压降，将柴油干点回归正常。

2 重油分馏塔结垢原因

常压渣油中胶质、沥青质、金属、S和N元素等杂质含量较高，在减压炉加热至较高温度后，胶质等容易在减压炉管脱氢缩合成沥青质以及焦炭，这些结垢母体在减压塔当中被浓缩，被带至重油催化装置加工后，结垢母体剧增，并与夹带的催化剂粉未交结在一块，物料进入重油分馏塔后进行分馏。由于重油分馏塔塔釜多次温度控制偏高，达到390℃以上。温度过高会导致塔釜重油更易结垢且使塔釜中重油易于结垢组份升至到塔板并在塔板上结垢，久而久之就将物料通道堵塞。

3 HF-17T分散型抗垢剂的作用机理

针对这二处的结垢问题，添加分散型抗垢剂一方面抑制在管线和/或换热器表面上产生新的沥青质等垢物，另一方面在线分散清净已经粘附管线和/或换热器的沥青质等垢物。

HF-17T分散型抗垢剂的作用机理为。

3.1 清净分散作用

HF-17T分散型抗垢剂中含有分散清净成分，它是种表面活性剂，具有较强的渗透和分散功能，对于系统中已经粘附在填料表面的垢物，它能渗入垢物和填料接触面之间，削弱垢物与填料之间的结合力，从而使垢物脱落，随介质带走；对于系统中已经生成但未粘附在填料表面的垢物母体，本表面活性剂能与之形成胶束，使之不易粘附在填料表面，不易结垢[2]。

3.2 抑制结垢作用

HF-17T分散型抗垢剂不仅具有清净分散作用，还有抑制结垢母体进一步生成作用，具体作用如下[3]。

3.2.1 抗氧化作用

消除痕量氧，减少自由基的产生。

3.2.2 钝化金属离子作用

在金属设备表面，形成保护膜以钝化金属表面，或络合溶解在介质当中的金属离子以阻止金属离子的催化作用。

3.2.3 链终止作用

对于已经形成的自由基，使用链终止剂终止链增长，在HF-17T分散型抗垢剂当中，除了配有常用的链终止剂，还配有高效链终止剂。常用的链终止剂不论其成分如何，都是稳定的分子，其作用为：

R·为自由基，AH为链终止剂。

A·与R·相比要稳定些，不易引发新的链增长，但自由基A·还会连续反应下去，即：

这是一个动态平衡过程，平衡的结果是介质中多数自由基处于A·状态，少数自由基处于R·状态，从而达到相对阻聚的目的。

高效链终止剂本身就是一种自由基，又相当稳定，能迅速消除介质当中的自由基。即：

I·为高效链终止剂。

该反应极快，几乎不可逆，从而基本上消除了自由基，达到了比较完全的链终止目的。

4 HF-17T分散型抗垢剂物性数据

此分散型抗垢剂外观为红色油状液体，低毒，呈碱性，对人体有具有中等刺激性，其质量指标为如表1所示。

表1 HF-17T分散型抗垢剂质量指标

5 助剂现场注入点及注入浓度

(1)注入点分别选择在催化分馏塔一中段泵(11-P207A，B)入口管线处与催化分馏塔二中段泵(11-P208A)入口管线处，利旧使用原有高温缓蚀剂加注系泵(11-P228A，B)作为助剂注入泵，高温缓蚀剂储罐作为应用期间助剂储罐。

(2)注入浓度以分馏塔进料量为基准(约100t/h)，在线除垢期间注入浓度为100～120mg/kg。正常使用后，注入浓度为20～50mg/kg。

6 助剂试用过程及应用结果

2017年12月8日催化装置重油分馏塔回炼油系统突然回炼油罐无液位，无法建立回炼油循环，同时发现分馏塔压降急剧上升，达到45kPa左右，催化柴油95%℃点严重超标>390℃。经分析初步判断分馏塔31-34层回炼油抽出层存在结垢堵塞现象。2017年12月12日晚5时开始加注分散型抗垢剂，从分馏塔一中段上返处进入分馏塔，16日增加加注点到催化分馏塔二中段泵进口处，从分馏塔二中段上返处进入分馏塔，加注量持续在100～120ppm。至2018年1月23日晚7时，由于装置中压蒸汽压力波动导致反应沉降器-分馏塔压力大幅波动，分馏塔压降得以缩小，同时回炼油罐11-V202液位迅速恢复并能建立循环，至晚9时催化柴油95%℃点明显变小。2018年1月26日分馏塔压降基本恢复到20kPa左右，催化柴油95%℃点<365℃，分馏系统运行基本恢复正常。

试用期间分馏塔压降趋势如图1所示，催化柴油初馏点、90%℃、95%℃馏程数值如表2、图2、图3所示。

图1 分馏塔塔顶压力(绿线)，分馏塔塔底压力(蓝线)2018年1月变化趋势

在由图1可见：1月23日之前分馏塔压降(塔底压力-塔顶压力)大于40kPa，23日压力波动后，分馏塔压降缩小到20kPa左右，分馏塔顶压从100kPa左右上升到120kPa左右。

表2 试用期间催化柴油初馏点、90%℃、95%℃馏程变化趋势

图2 催化柴油90%馏分温度

图3 催化柴油95%馏分温度

由此可见在使用分散型抗垢剂43日后(12.12-1.23)催化柴油质量得到了明显改善。

7 结论与建议

(1) 使用助剂有效地在线清除了重油分馏塔已经形成的垢物并使分馏塔恢复了正常运行,不用停车处理，取得很好的经济效益和环保效益。

(2) 在注入助剂期间, 对汽、柴油进行质量分析, 与注入助剂前分析值对比, 汽、柴油的质量全部符合要求,各项性质均无大的变化，说明助剂无负面作用。

(3) 由于助剂还具有抗垢作用,防止垢物生成。建议分馏塔运行正常后,维持使用助剂,助剂注入浓度降至在20～50mg/kg即可[4]，满足装置长周期运转的要求。

[1] 吴海燕.新一代乙烯分离抗垢剂HK-17B[J].精细与专用化学品，2001,9(17):9-10.

[2] 杨红晓,周爱东.油浆阻垢剂的研究进展[J].应用化工,2006,35(3):225-227.

[3] 李冬华.抗垢剂在汽油分馏塔上的应用[J].乙烯工业,2010,22(4):51-54.

[4] 徐 晓.油相缓蚀抗垢剂在催化裂化装置上的应用[J].石油化工腐蚀与防护,2005,22(2):27-30.