延迟焦化装置焦粉携带情况分析及对策

延迟焦化装置焦粉携带情况分析及对策李民举李勇（江苏新海石化有限公司）摘要：本文通针对新海石化有限公司延迟焦化装置出现的焦粉携带情况进行了分析，介绍了装置针对焦粉携带进行的调整对策，为减少延迟焦化装置焦粉携带，保证装置的长周期平稳生产提供了借鉴。关键词：延迟焦化焦粉冲塔空高江苏新海石化有限公司延迟焦化装置处理能力为100万吨/年，原料主要为380#燃料油渣油和马瑞渣油。由安庆实华设计院设计，2007年3月开始装置开始建设，2008年8月装置开车一次成功。工艺上采用一炉两塔、单井架水力除焦的工艺。装置主体包括焦化、分馏、吸收稳定、干气液化气脱硫四部分，还包括焦炭塔水力除焦和天车装置等辅助系统。原料系统采用的流程是：减压渣油进装置后，先与蜡油、柴油、中段换热，再进入分馏塔底，与循环油一同进入加热炉的对流段、辐射段，然后进入焦炭塔，反应油气从焦炭塔顶部出来后进入分馏塔下部与原料换热。1存在问题近年来随着加工劣质原料越来越多，延迟焦化装置的生产过程中，焦粉携带情况越发的严重，严重影响装置的正常操作，是焦化长周期生产的一个瓶颈。我公司延迟焦化装置出现了比较严重焦粉携带情况，主要影响表现为以下几点：1.1焦粉携带对干气脱硫系统的影响2010年10月开始，干气脱硫塔冲塔严重，干脱硫塔顶分液罐，需要持续切液才能保证分液罐液位。干气带液严重，制氢原料气缓冲罐也需要经常切液，脱后干气硫含量持续偏高。从贫液罐内采贫液样进行分析，发现了大量的焦粉，焦粉含量过大导致胺液发泡严重，从而导致了干气脱硫塔雾沫夹带严重，干气脱硫效果差。1.2焦粉携带对下游装置的影响2010年9月份开始加制氢装置加氢反应器床层压降持续上升，11月份床层压降已升至0.6Mpa以上，严重影响了装置的安全长周期生产。经车间人员观察，2010年8月份以来加氢原料油反冲洗过滤器一直冲洗频繁，每次反冲洗时加氢反应器压降都有不同程度的上升。部分颗粒较小的焦粉通过反冲洗过滤器进入加氢反应器，导致反应器床层压降变大，今天3月份不得不停工进行“撇头”处理。1.3焦粉携带对装置长周期生产的影响2011年3月装置进行了一次小修，打开分馏塔后发现分馏塔底存有1米多高的焦粉，马上就要没过辐射泵的抽出口，辐射泵入口过滤器内也存有大量焦粉，过滤器基本被堵死，险些造成大的事故。同时分馏塔各侧线水冷、空冷中在检修时都发现了大量的焦粉，2焦粉携带的原因分析我装置实际加工量为115-120t/h，据设计值有较大差距，而加热炉注气量和循环比都属于正常水平，很显然焦炭塔空速不可能超出设计，我们对影响焦粉携带的其他因素进行了分析分析，主要有以下几个方面的原因：2.1焦炭塔冲塔2010年9月份焦炭塔多次出现冲塔的情况，大量的焦粉带入分馏塔中，同时由于冲入分馏塔这部分油已经形成了结焦前驱物，部分在分馏塔内继续发生反应生成沥青沉积在分馏塔底和过滤器内，我们在检修时也从分馏塔底发现了部分沥青质。2.2做急冷油的污油含水过多开工以来装置一直在用污油做急冷油，其主要问题是污油含水过多，一方面由于水的比热较大，急冷油用量锐减极易出现偏流的情况。另一方面，由于含水量多导致线速增加，再加上污油本身就含有较多焦粉这些原因都导致了焦粉携带的加剧。2.3焦炭塔空高过低2011年8月份常减压装置开工以后，装置开始加工减压渣油，常减压拔出率较高，原料残炭一度达到了18-20%，焦炭塔空高一直在10米以下，最低时达到了7米。我装置焦炭塔顶盖最上端距封头区下沿为4米，泡沫层高度大概为4-6米，也就是说焦炭塔空高在小于10米后，泡沫层可能进入焦炭塔的封头区，封头区又叫增速区，截面积逐渐减小，因此虽然加工量要小于设计值，但空塔线速逐渐升高，焦粉携带严重。2.4焦炭塔压力波动焦炭塔压力降低，气相体积膨胀，泡沫层也随之增高，极易引起焦炭塔冲塔和焦粉携带。3防范措施3.1防止焦炭塔冲塔经过我们统计，本装置出现的冲塔都是出现在切四通时的短节吹扫阶段，因此我们主要对短节吹扫阶段的冲塔进行了研究。短节吹扫阶段易发生冲塔主要有三个方面的原因：空塔线速较高、该阶段为焦层最高的阶段、塔温下降泡沫层突然升高。因此防止焦炭塔的冲塔主要从这三个方面着手。3.1.1加热炉进行变温操作泡沫层高度主要受原料性质和加热炉出口温度及消泡剂的注入有关，一般来说原料油性质是一定的，而消泡剂注入量到一定程度后，再增加注入量效果也不大，调整加热炉出口温度是控制泡沫层高度最好的办法。切四通以后老塔失去热源，从而导致塔温整体下降，塔内油品的不完全反应，导致泡沫层突然上升，很容易引起冲塔，另一方面粘油增多，也为老塔处理增大了难度。因此加热炉的变温操作是十分必要的，本装置一般是切四通前一个小时，加热炉出口温度提高1℃控制，目前来看效果较好。3.1.2控制短节吹扫的给汽量短节吹扫蒸汽过大一方面增大了焦炭塔的空塔线速，另一方面降低了焦炭塔的温度，这两方面都容易引起焦炭塔冲塔。需要注意的是短节吹扫蒸汽不可过小，本装置在调整的过程曾经出现过焦炭塔粘油回落进料短节结沥青，给汽量过小偏流引起焦炭塔受热不均匀焦炭塔倾斜的情况。各装置需根据自己的实际情况进行短节吹扫蒸汽量的调整。3.2作好污油的切水污油的来源主要是接触冷却塔底置换油、预热甩油、隔油罐溢流油等，其中接触冷却塔底油密度比水要大，进入污油罐后分层导致污油罐无法正常切水，导致污油做急冷油时含水过多，为这部分油找到出路就可以解决污油脱水难的问题。接触冷却塔底油采样分析结果如下：放空塔底温度塔底油水含量150℃0.9%120℃1.6%100℃2.6%80℃3.8%放空塔底油含水量偏低，经过过滤直接送入原料缓冲罐与原料混合后进入分馏塔，不会引起操作过大波动。但是这部分油结焦倾向比较严重，掺炼量过大对加热炉长周期生产不利，掺炼量需要严格控制。3.3急冷油的选择考虑到急冷油的气化率及对大油气线结焦的影响，行业内一般认为作为急冷油的效果柴油＞中段＞蜡油，但是根据调研的情况，无论蜡油作急冷油还是中段作急冷油的装置，大油气线结焦一般都出现在焦炭塔油气出口（塔口），可见蜡油气化率低对大油气线结焦的影响微乎其微。另外蜡油不完全气化会有部分流入焦炭塔内，对油气有较好的洗涤作用，对防止焦粉携带有较好的效果。3.4作好焦炭塔空高的监控监控焦炭塔的空高主要是监控泡沫层的位置，坚决杜绝泡沫层进入焦炭塔的封头区，根据中子料位计可以简单计算焦炭塔的生焦高度及泡沫层高度。以某炼厂焦炭塔为例1、2、3表示三个中子料位计的位置，其中1、2之间的距离为H1,2,3之间的距离为H2。假设第二个中子料位计见稀泡沫时间为T1，第三个中子料位计见稀泡沫时间为T2，也就是说焦层在（T2-T1）的时间内上升了H2，则生焦速度为：H2/（T2-T1）假设第二个中子料位计见浓泡沫的时间为T3，也就是焦层上升泡沫层高度的距离所用时间为T3-T2,则泡沫层的高度H=(T3-T2)×H2/(T2-T1)。根据泡沫层的高度以及生焦速度即可大概判断泡沫层所在位置，操作人员可以根据情况选择提前降低加工量或者提前切四通，以防止焦炭塔冲塔和焦粉携带。4结论由于延迟焦化装置的工艺特点，在装置实际运行中不可避免要出现焦粉携带情况，合理生产方案最大限度的减少焦粉携带对设备的影响，是保证装置长周期平稳生产的关键。防止焦粉携带的关键是防止焦炭塔冲塔，一旦发生冲塔不但焦粉携带严重，加热炉炉管极易结焦。同时，在装置建设设计时，应充分认识到焦粉携带对操作的影响，保证焦炭塔的空高，从源头上控制焦粉携带。