聚结器在柴油加氢装置上的应用

一、问题的提出

       近年来，随着环保要求的提高，油品中硫含量的指标越来越苛刻，国内陆续建立了上百套的柴油加氢精制和加氢改质装置。对加氢反应器后产品柴油的处理，常见的工艺技术是通过蒸汽汽提、重沸炉或真空干燥塔脱除柴油中的轻组分。一般说来，蒸汽汽提是投资最少，操作费用最低的方法。由于蒸汽汽提后柴油产品中往往夹带明水，影响柴油的质量，所以，一般要求增设液液聚结器来脱除柴油中的游离水，使产品柴油合格。

二． 柴油加氢装置中柴油脱水聚结器的应用实例

 2010年末，在得知中石化为柴油的产品质量问题而投入巨资改造加氢装置后，北京普尔瑞技术发展有限公司深受触动。

       通过技术交流，普尔瑞公司说服山东地方炼厂的山东京博石化有限公司在其80万吨/年（现实际处理量100万吨/年）柴油加氢装置上安装一套柴油聚结器（见图片1）。

       普尔瑞公司采用美国Chemflo公司专有的聚结器滤芯，与分离器滤芯组成聚结-分离系统，结构形式为立式。聚结器前设置两台预过滤器，拦截流体中夹带的焦粉和其它固体杂质，以保证聚结器滤芯的在线寿命。

       聚结器的工艺条件和设备尺寸如下：

       流体：焦化柴油+催化柴油+外购柴油

       流量：100-130吨/时

       操作条件下的粘度：4.098 cSt

       操作温度：40-50℃

       操作压力：1.0MPaG

       聚结器尺寸：Φ1000x约3800

       过滤器总过滤面积：82.6㎡/台，共165.2㎡。

       2011年4月上旬，柴油聚结器投入使用，经过分析，产品柴油含水量合格，总水含量在170ppm以下。又经过了一段时间的调整，柴油聚结器后的产品质量稳定下来，至今已经稳定运行了半年有余。

      2011年10月，普尔瑞公司人员赴京博石化回访，并再次对聚结器前后的柴油中的含水量做标定。

      10月11日所取聚结器前后的样品照片见图二（左为聚结器后，右为聚结器前）。

      注：由于装置加氢深度不足，柴油颜色发青。但从图片中可以看出，聚结器后的柴油澄清透明，样品瓶后面的装置清晰可见。

       对聚结器前后连续进行取样，并做含水量标定。标定结果如表一：

       表一 聚结器前后柴油中的含水量

      上述数据是在客户对聚结器的分离效果一直满意情况下所给出的定量结果。

这个实例表明，聚结器技术本身在应用于柴油加氢装置的产品柴油脱水时是技术成熟的，性能是可靠的。从普尔瑞公司十几年的经验来看，某些聚结器应用效果不好的原因应该是这些产品的质量和设计有缺陷。

三． 不同结果的原因分析

      为什么普尔瑞公司的聚结器与其它公司的聚结器有如此巨大的差别呢？其根本原因在于聚结材料的不同，普尔瑞公司的聚结器是由对表面活性剂不敏感的聚结材料组成，而其它公司的聚结材料为玻璃纤维（也有公司称之为复合材料）。

       由于聚结材料不同，油品中的表面活性剂在聚结过程中的影响也不同。在油品生产和加工过程中，往往要加入大量的表面活性剂，如：除垢剂，破乳剂,缓蚀剂,化学添加剂,杀菌剂,硫化合物,有机酸,抗静电化合物。这些表面活性剂对聚结过程会产生下列影响：

      1． 对玻璃纤维来说，由于微细的纤维所具有的较高的表面能，油品中的表面活性剂成分比水更容易与SiO₂结合，这样，表面活性剂就覆盖了聚结材料的表面，阻止小的水分子团吸附在纤维上，也就无法继续进行聚结过程。玻璃纤维被表面活性剂覆盖而失去聚结作用的现象称之为“失效”。而普尔瑞公司的聚结材料不是玻璃纤维材料，对表面活性剂不敏感，也就没有失效问题，可以有很长的不失效的在线寿命。

      2． 表面活性剂使得油和水的界面张力变得很小，当界面张力小于20dyne/cm时，玻璃纤维的聚结器的效率就开始降低，以至于完全没有聚结作用。由于山东地方炼厂的原油来源复杂，往往掺杂有二次加工油,相比较中石化和中石油的炼厂来说，油品中含有的表面活性剂浓度较高，使柴油和水的界面张力降低到较低水平。这也就是玻璃纤维的聚结器在那些地方炼厂的柴油加氢装置中根本不起作用的原因。而普尔瑞公司所用的聚结材料可以在界面张力极小的时候还具有良好的分离效果。

      3． 即使某些聚结器不是玻璃纤维材料，也对表面活性剂不敏感，但在聚结器的设计选型时所选择的技术参数不正确，也导致了分离效果不好的结果。

四． 结论

      1． 聚结器是非常好的分离油品中游离水的技术，在柴油加氢装置的产品柴油脱水的应用上，技术是成熟的，效果是可靠的。

      2． 以玻璃纤维为聚结材料的聚结器在目前越来越多的表面活性剂存在下的油品中的应用是不可靠的。

      3． 不专业的聚结器厂家的聚结器设计会不准确。

      众所周知，聚结器的投资要远远小于重沸炉和真空干燥塔。其操作费用也很低，聚结器的操作费用只是更换滤芯的费用。虽京博石化的原料为焦化柴油，所含的杂质含量较高，其过滤器滤芯更换较快，但从半年来更换滤芯的综合费用来计算，每吨柴油因为聚结器更换滤芯而花费的费用为0.6-0.7元，远低于重沸炉和真空干燥塔的操作费用。因此聚结器在柴油加氢装置的柴油脱水上的应用前景是远大的。

       以上分析和结论仅供工程设计人员和广大用户参考！

北京普尔瑞技术发展有限公司

      聚结器应用报告的延续和补充

      2012年5月3日，在聚结器投用一年之际，北京普尔瑞技术发展有限公司的技术人员再赴山东京博石化公司的现场，考察聚结器在应用效果。

       在与车间人员的交谈中我们得知，聚结器一直保持着良好的分离效果。应北京普尔瑞技术发展有限公司人员的要求，车间派员与普尔瑞公司的技术人员一起到现场采集样品，并将聚结器后的柴油样品送到化验室检测。聚结器后柴油样品中的总水含量检测结果为178ppm。

聚结器前后柴油样品的照片请见下页：

2012年5月3日柴油聚结器前柴油样品照片

2012年5月3日柴油聚结器后柴油样品照片