延迟焦化运行常见问题.

延迟焦化装置运行中存在的问题1.1大油气管线温度超过油品临界分解温度渣油是一种烃类复杂混合物，其结构非常复杂，主要表现在：它的沸点高、粘度高、分子量大、残炭高、沥青质高、金属含量高。在高温下会发生裂解和缩合反应。其反应机理如下1、焦炭塔大油气线结焦原因分析及预防油品在临界分解温度范围内最容易发生分解和缩合反应。因此为了避免大油气管线结焦，焦炭塔顶的操作温度应该低于该油品的临界分解温度,并且介质流速不能太低。•临界分解范围39040041042043044045046047048049011.211.411.611.8图-2临界分解范围特性因数温度1.2原料性质变差由于世界能源紧张和原油开采量不断增加，而原油资源又受到了限制。使得原料性质不断变差。如原油比重、粘度增大，杂质和重金属含量升高，水和盐含量增加。这就需要在加工前做好预处理。众所周知，焦化装置在炼油厂中就像我们城市一个“垃圾桶”，这也是焦化装置一个特点，能加工所有其它装置无法加工的重质油原料，有的焦化装置还掺炼了脱油沥青、污油和油浆等。这样一来，进焦化装置的原料越来越差，渣油中杂质和盐含量增加，导致重油在焦炭塔内产生裂解和缩合反应时容易发泡，泡沫层升高，可能携带大量焦粉进入油气管线，焦粉进一步沉积，造成大油气管线结焦1.3加热炉出口温度加热炉出口温度是焦化反应最关键的操作参数，它直接影响到焦炭塔内泡沫层的高度。炉出口温度越高，焦化反应越剧烈，深度越深，泡沫层的高度越低。反之，泡沫层的高度就越高，易雾沫夹带，使泡沫状焦粉带入油气管线而引起结焦。图－3表示三种减压渣油炉出口温度与泡沫层高度的关系。1.4加热炉炉管注汽（注水）量为了减少和延缓加热炉管结焦，一般都采取对炉管注汽或注水的方法来提高渣油在炉管内流速，以缩短渣油在炉管内停留时间，减少了结焦机会。但注汽或注水量越大焦炭塔内油气管线速度就越大，越容易使油气携带焦粉进入大油气管线造成大油气管线结焦。1.5吹汽量的影响焦炭塔由老塔切换到新塔后，老塔需要进行冷焦处理，由于焦炭塔内上部有一定高度软焦层和泡沫层。如果冷焦时吹汽量过大，就会把部分泡沫带入大油气线。加之这时急冷油又切换去生产塔，不能有效地抑制焦粉和泡沫进入大油气线。当这个塔又变成新塔时油气管线内温度达到临界分解温度后就容易结焦。1.6焦粉(或泡沫)的夹带焦炭塔焦粉(或泡沫)的夹带量大小主要与塔内的油气线速及安全空高有关，在确定焦炭塔直径时一般按小于允许线速度计算，当装置处理能力提高时，油气线速增大，容易导致焦粉和泡沫不能沉降而带到油气线内，导致管线内结焦。1.7急冷油注入量和位置一般情况下，延迟焦化装置都设有焦炭塔顶油气线注急冷油措施，如果急冷油的注入量过小，急冷后的油气温度高于油品临界分解温度，那么油气在管线内就会有残余反应，造成油气管线结焦。若急冷油的注入位置不合适，也会使急冷油没有注到的部位产生局部结焦。如图2、减少大油气线结焦的几点措施2.1适当控制处理量一般情况，设计是严格按着装置的规模和原料性质及产品收率和质量要求来确定设备的规格、型号的。原料及处理量一定，所确定的焦炭塔的塔径和高度也就随之而定。富裕量即操作弹性一般为105%~110%。如果超过装置的最大弹性范围就会引发一系列的问题，大油气管线结焦就是其中之一。因此不能无限增加处理量，应根据加工的原料性质对焦炭塔进行核算，使焦炭塔内的气速和空高在安全范围之内。空高不能满足要求时，可适当缩短生焦时间，切不可盲目进料，导致泡沫冒顶或冲塔，这样不但会导致油气管线结焦，还会导致分馏塔结焦或冲塔。2.2选择适宜的急冷油目前焦化装置常用的急冷油有三种：柴油、中段油和蜡油。选择急冷油可以从两个方面考虑：一是急冷效果，急冷油本身不应该带有焦粉和含有易产生结焦物质。急冷后油气管线的温度应控制在该油品临界分解温度以下。二是经济效益，用柴油作急冷油，大量的柴油被注入焦炭塔出口油气管线内并和油气管线内的油气一同进入分馏塔，从分馏塔柴油集油箱抽出来的柴油温度比较低，热量无法充分利用，大量的低温位热源只能通过空冷器或水冷器将热量取走。而用蜡油作急冷油，蜡油比较重，干点比较高，不易汽化，一般急冷后约有30％～50％汽化，还有部分未汽化仍然是液体，易造成管线结焦。综合考虑，选择中段油作为急冷油比较适合。用这三种油品作急冷油的急冷效果是中段油柴油蜡油。2.3确定最佳的急冷油注入位置在早期的设计中，一般在大油气线出口加三条急冷油注入线，管径大多是DN25，斜插入大油气线中，如图所示：•经过各炼厂焦化装置长期的经验总结，提出了一系列行之有效的方法。如在油气管线上加法兰，当油气管线结焦时可以拆掉清焦。有的在油气出口管线上加过滤器。还有一种比较好的注入方法，将急冷油注入油气刚出焦炭塔的根部，而且急冷油管线也增大到DN40，有的采用斜插式注入，有的采用内置环行喷雾管注入，均可有效的防止了油气线结焦。见图2.4严格控制加热炉出口温度加热炉的能耗一般占装置能耗的70％～80％。为了节能通常采用降低加热炉的出口温度。这样当老塔切换到新塔时，由于焦炭塔内热量不足，最后5～6小时进入焦炭塔内的渣油得不到足够的热量，反应深度不够，易形成软焦或泡沫层。使焦炭塔内泡沫层增高，易把泡沫带到油气管线内。因此在考虑节能的同时更应考虑加热炉合理的出口温度，确保焦炭塔内有足够的热量，保证焦化反应顺利进行。2.5及时判断管线结焦情况和方便结焦清除的措施过去焦炭塔顶只安装一支压力表，并在油气出口线的后部，当压力表前的管线结焦后，该压力表的压力仍会是正常值，无法判断结焦情况，经常出现安全阀起跳而压力不高的现象。本文提出了在安全阀入口增加压力指示，通过该压力表的指示值和出口管道上压力表指示值的差值可明显判断油气出口线的结焦情况，在切焦过程中把管线中的结焦清除。过去油气出口采用大弯头连接，不方便清焦。本文提出改用三通或四通连接，上面用法兰盲死，一旦油气线产生少量的结焦，可以通过打开法兰盖将焦粉清除掉，这样就能大大提高装置运行的稳定性，延长了操作周期2.6注入消泡剂根据中子料位计检测泡沫层的位置，当泡沫层离塔顶切线8~10米时，或者换塔前4~6小时，应及时向塔内注入消泡剂，经验总结是消泡剂自塔顶注入比塔底注入的消泡效果明显，塔顶注入应采用特殊的喷头使消泡剂分布均匀并能注入到泡沫层的中心。消泡剂的注入量一般为塔进料的20~50ppm，用柴油稀释到合适的浓度。消泡剂应选用低硅消泡剂，以免大量注入时影响焦化柴油加氢装置的操作。注入消泡剂可明显降低泡沫层高度，减少油气中的焦粉夹带，从而减少油出口管线的结焦2、放孔塔底循环泵抽空•2.1原因分析（1）焦炭塔至大油气线内存水。•由于电动球阀汽封蒸汽泄漏导致大油气线存水•大油气线在停用期间温度下降，吹汽开始是会形成部分冷凝水（2）放空塔盘在吹汽开始时温度较低，形成部分冷凝水。（3）回流量过大，温度控制过低，形成冷却水。（4）过滤器堵塞（5）放空塔底油品粘度过大2.2预防措施•（1）放空塔前增加排凝措施。•（2）吹起开始时回流量要小•（3）控制适宜的放空塔温度•（4）按时置换塔底油品，必要时增上加热措施。•（5）及时清理过滤器。3、原料劣质化对装置的影响•3.1高沥青质焦化原料的来源：经减压深拔的减压渣油特重原油或其常压渣油（如塔河重油、奥里重油等）脱油沥青油砂沥青（如加拿大油砂沥青等）二次加工所产生的重油（如乙烯焦油等）典型高沥青质焦化原料的性质项目管输减渣沙重减渣中塔河常渣奥里油常渣脱油沥青乙烯焦油密度（20℃），g/cm30.99451.03300.99941.0324-1.0840运动粘度（100℃），mm2/s12913000473.93000300033.90残炭，w%16.823.717.318.232.414.4沥青质，w%4.215.012.911.222.423.3S，w%1.85.22.93.53.40.11Ni，μg/g54.347.845.114477.00.2V，μg/g4.914525451073.90.1高沥青质焦化原料的特点比重大粘度高残炭值高硫、沥青质及重金属含量高其中沥青质含量高是影响延迟焦化装置长周期安全运转的主要因素。焦化工艺加工高沥青质原料存在的问题①沥青质含量高、稳定性差的原料易造成加热炉炉管结焦。②沥青质含量高、金属含量高的原料易形成弹丸焦，威胁装置的安全生产。③沥青质含量高的重质原料在焦炭塔内形成的泡沫层高，更易造成焦粉携带，进而造成油气线、分馏塔底结焦，堵塞加热炉辐射进料泵，加快加热炉炉管的结焦，严重时可造成液体产品中携带焦粉。④延迟焦化装置运转周期短。⑤高沥青质的渣油是一种热稳定性较差、容易发生沥青质聚沉的体系，在热转化过程中容易快速生焦。加工高沥青质原料的注意事项减缓加热炉炉管结焦⑵减缓油气线和分馏塔底结焦⑶避免弹丸焦的生成减缓加热炉炉管结焦的措施①改善辐射进料性质关键点:降低加热炉辐射段进料的沥青质含量采取的措施:a.加入富芳烃组分（如催化裂化澄清油）b.提高循环比提高循环比对辐射进料组成的影响循环比00.40.71.0饱和烃，w%29.635.939.843.6芳烃，w%37.436.736.235.3胶质，w%20.118.216.514.8沥青质，w%12.99.37.56.3w(芳烃)/w(沥青质)2.903.964.835.60w(胶质)/w(沥青质)1.561.972.202.35②降低加热炉出口温度a.加热炉辐射出口温度控制在490~495℃，比常规焦化低5~10℃。b.加热炉对流出口温度控制在350℃。③提高加热炉管内流体线速a.提高注汽量b.提高循环比④添加抑焦剂⑤改进焦化加热炉设计a.双面辐射b.多室多程c.多点注汽（水）设计减缓油气线和分馏塔底结焦的措施①控制油气线和分馏塔底温度a.注急冷油后的温度≯415℃b.分馏塔底的温度≯365℃②避免泡沫携带a.提高焦炭塔的有效空高b.降低焦炭塔内的油气线速c.注入消泡剂避免弹丸焦的生成的措施加入富芳组分和提高循环比（降低焦化原料的沥青质含量）降低焦化反应温度提高焦炭塔操作压力3.2掺炼催化油浆对装置的影响催化油浆与减压渣油性质对比分析项目减压渣油RFCC油浆密度g/m3982.41071.8粘度（100℃）mm2/s614.741.50残炭％（m）16.3415.74硫含量％（m）1251010168凝固点℃3722盐含量％/0.18总氮ppm63716358族组成饱和烃％21.6520.41芳烃％37.9660.54胶质％38.2716.53沥青质％2.122.521掺炼催化油浆使原料换热器结垢•催化油浆中含有较多的固体及稠环芳烃，在换热器内容易沉积结垢。延迟焦化装置的原料进装置流程为催化油浆与减压渣油混合后，混合原料依次与焦化柴油、中段循环油、蜡油换热后进入分馏塔，走得均为壳程。由于线速度较低，催化油浆固体颗粒较易在换热器壳程中沉积，导致换热器压降增大，检修时抽芯非常困难，使换热器易损坏。2、掺炼催化油浆使分馏塔底循环过滤器堵塞•催化油浆中的催化剂固体粉末除在原料换热器内沉积外，另一重要沉积点为焦化分馏塔底，由于底循环运转的作用，该固体粉末最终沉积在底循环过滤器内。自从2003年10月份掺炼油浆以来，焦化分馏塔底循环过滤器经常堵塞，导致底循环泵提不起量，常常用蒸汽反吹扫，仍难以奏效，只好拆开清理，仅11月份就拆开清理3次，拆开后发现过滤器内含较多焦粉与催化剂粉末混合后的粉状、块状物，堵塞严重。而在第一开工周期期间（该期间基本未掺炼催化油浆）该过滤器未曾因堵塞拆开清理过，这进一步验证了大比例掺炼油浆是导致底循环过滤器堵塞的主要原因。.3掺炼催化油浆对管线，泵等设备磨损严重•由于催化油浆中催化剂固体颗粒硬度极大，线速低时会在所过之处沉积，线速度大时则会对设备造成严重磨损，尤其是泵体叶轮及底循管线、加热炉炉管等处。国内已有多家延迟焦化装置在这上面吃过大亏掺炼催化油浆使焦炭塔生焦高度过高空高降低•由于油浆中的稠环芳烃含量较高，使得生焦率增大。济南分公司延迟焦化装置的生产实践证明，随