一种常压塔顶油气洗涤脱氯设备的制作方法

1.本实用新型属于石油化工领域，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设备。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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110～150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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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，为后续操作建立稳定可控的腐蚀环境。


技术实现要素：

9.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，本实用新型提供了一种常压塔顶油气洗涤脱氯设备。
10.本实用新型提供的常压塔顶油气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设于上下相邻两层孔板之间且与孔板平行的水洗水管，水洗水管的水洗水入口置于外筒体侧面筒壁外，水洗水管沿管壁周向均匀设置喷射孔，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。
11.所述外筒体下端可伸入卧式罐体内，其下端可为扩口状、直筒状或锥形收口状。
12.所述孔板可以设置为两层或多层，孔板上的分散孔可以为圆孔，也可以为条缝或其它形状，从加工方便的角度，分散孔宜为圆孔，圆孔直径1～50mm，优选为5～30mm。为防止上层孔板与下层孔板之间气相的短路，相邻两层孔板的分散孔呈交错排列，即下层孔板的分散孔对应于上层孔板未开孔部分的中心区域。孔板的作用是分散油气，使油气均匀地向下流动，不至于产生较大偏流，从而使油气得到充分的洗涤，保证洗涤效果。油气从油气入口进入洗涤混合筒后，在孔板的作用下，分散、均匀地向下流动，相邻两层孔板上的开孔交错排布，增加油气在洗涤混合筒中的行程，可促使油气中的氯离子更充分的溶解到水中。
13.所述水洗水管可以为直管或环管，在上下相邻的两层孔板之间可以设置一个、两个或多个，水洗水管管壁上的喷射孔可以为圆孔，亦可为条缝或其它形状，从加工方便的角度，喷射孔宜为圆孔。当时洗水管为直管时，位于外筒体内的一端为盲端；当水洗水管设置为两个或多个环管时，环管所在的圆环直径可以相同也可以不相同。水洗水自喷射孔喷出，
与自上而下流动的油气接触，分散、雾化成小颗粒的水洗水与从孔板中分散、均匀流动的油气充分混合，将油气中氯离子溶解到水洗水中，油气的腐蚀性降低，油气得到净化。当采用多个水洗水管时，多个水洗水管喷出的水洗水相互碰撞、雾化，能起到促进传质的作用。水洗水的注入应使得洗涤混合筒内有至少10％～30％的液态水。
14.作为改进的方案，在洗涤混合筒下游靠近洗涤混合筒的卧式罐体内壁上设有隔板，隔板为圆板，其上部设有气相通道，下部设有液相通道；隔板上部的气相通道可以为方孔，也可以为圆孔，供来自洗涤混合筒的气相进入隔板下游卧式罐体空间；所述隔板下部的液相通道的形状可以为槽缝、长方形、圆形、弓形，供来自洗涤混合筒的液相进入隔板下游卧式罐体空间，液相通道的面积可根据液相在通道内的流速为1～3m/s计算。
15.作为进一步改进的方案，为了更好的进行气液分离，除去气相中夹带的液体，隔板上气相通道的出口上设置有气液分离元件，所述气液分离元件可以是旋风分离器、丝网除沫器或聚集分离器等分离元件，根据处理量可设置1～6组气液分离元件。
16.为了更好的进行液液分离，使水洗水和脱氯油分离更为彻底，在分水包上游靠近分水包的卧式罐体底部设有液液分离元件，所述液液分离元件可以为丝网聚结器，丝网由规格为0.1～2mm丝径钢丝组成，丝网厚度50～500mm，丝网聚结器具有比表面积数值大、大通量、小压降、效率高的工艺特点，油相、水相在聚结器中的孔隙内，小液滴逐渐聚结成较大的液滴，最终形成相界面分界明显的、连续的油相和水相，由于油相密度比水相密度小，在重力的作用下，水相积聚于液相下部，流入到卧式罐体上的分水包内，通过分水包上的含氯水出口流出设备；油相积聚于液相上部，当油相积攒到一定高度后可越过卧式罐体内部的挡板后，从卧式罐体上的脱氯油出口流出设备。
17.作为进一步改进方案，为了更好的除去气相中夹带的雾沫状液体，气相出口前设置有脱液器，脱液器由两端敞口的圆形或方形金属槽体内充填丝网构成。
18.本实用新型的洗涤脱氯设备工作过程为：
19.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；水洗水自洗涤混合筒侧面的水洗水入口进入，从水洗水管管壁上的喷射孔喷出，与从上至下流动的含氯油气接触，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隔板上游空间，进行初步的气液分离，在重力的作用下，积聚于该空间下部的液相通过隔板下部开设的液相通道流出，积聚于该空间上部的气相和液相从隔板上部的气相通道经气液分离元件进行气液分离后得到液相和气相，隔板下部液相通道流出的液相和气液分离元件分离出的液相汇为同一股流体，再通过后续的聚集分离器进行油水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。
20.本实用新型具有以下有益效果：
21.1)通过对含氯及盐的油气进行洗涤，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。
22.2)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。
23.3)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。
24.4)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
25.图1是本实用新型的洗涤脱氯设备的结构示意图；
26.图2是本实用新型的孔板结构示意图；
27.图3是本实用新型的水洗水管为直管时的结构示意图；
28.图4是本实用新型的水洗水管为环管时的结构示意图；
29.图5是本实用新型的隔板的一种结构示意图。
30.图中：1
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卧式罐体，2
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洗涤混合筒，3
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外筒体，4
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孔板，5
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油气入口，6
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水洗水入口，7
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水洗水管，8
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隔板，9
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旋风分离器，10
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液液分离元件，11
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气相出口，12
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脱液器，13
‑
液位仪，14
‑
脱氯油出口，15
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挡板，16
‑
分水包，17
‑
含氯水出口，18
‑
分散孔，19
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喷射孔，20
‑
方孔式气相通道，21
‑
槽缝式液相通道。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
32.图1是本实用新型的洗涤脱氯设备的结构示意图，本实用新型提供的常压塔顶油气洗涤脱氯设备包括卧式罐体1以及沿卧式罐体轴线从左至右依次设置的洗涤混合筒2、隔板8、旋风分离器9、液液分离元件10、气相出口11、脱液器12、分水包16、含氯水出口17、挡板15、脱氯油出口14以及液位仪13；洗涤混合筒2设于卧式罐体1左端顶部外侧，气相出口11设于卧式罐体1顶部，脱液器12设于气相出口11下方，分水包16设于卧式罐体1底部外侧，分水包16底部设有含氯水出口17，挡板15设于分水包下游的卧式罐体1底部，脱氯油出口14设于挡板15下游的卧式罐体底部；液液分离元件10为丝网聚结器，丝网由规格为0.1～2mm丝径钢丝组成。
33.所述洗涤混合筒包括下端敞口的外筒体3、设于外筒体内壁上与外筒体轴线垂直的孔板4以及设于上下相邻孔板之间与孔板平行的水洗水管7，水洗水管的水洗水入口6置于外筒体3侧面筒壁外，外筒体3下端伸入卧式罐体1内，其下端为锥形收口状。
34.图2是本实用新型的孔板结构示意图，孔板上均布分散孔18。
35.图3和图4是水洗水管分别为直管和环管时的结构示意图，水洗水管管壁上设有喷射孔19。
36.如图5所示，隔板上部设有方孔式气相通道20，下部设有槽缝式液相通道21，方孔式气相通道20上可设置旋风分离器9(见图1)。
37.如图1所示，本实用新型的洗涤脱氯设备工作过程为：
38.含氯油气自油气入口5进入洗涤混合筒2内，沿孔板4自上而下流动；水洗水自洗涤
混合筒侧面的水洗水入口6进入水洗水管7，从水洗水管7管壁上的喷射孔喷出，与从上至下流动的含氯油气接触，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1内隔板8上游空间，进行初步的气液分离，在重力的作用下，积聚于该空间下部的液相通过隔板8下部开设的液相通道流出，积聚于该空间上部的气相和液相从隔板8上部的气相通道经旋风分离器9进行气液分离后得到液相和气相，隔板8下部液相通道流出的液相和旋风分离器9分离出的液相汇为同一股流体，再通过后续的液液分离元件10进行油水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17离开洗涤脱氯设备，油相经挡板15溢流后从脱氯油出口14离开洗涤脱氯设备，分离出的气相则从气相出口11离开洗涤脱氯设备。