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1、焦化CDF 10 消泡剂的工业应用镇海炼油化工股份有限公司 汪海栋 余水龙1、前言 镇海炼化公司延迟焦化装置原设计规模为80万吨/年，以大庆减压渣油为原料，采用两炉四塔、有井架水力除焦、无堵焦阀的工艺，主体包括焦化、分馏、吸收稳定和气体脱硫四大部分。该装置于92年1月26日试车一次成功。 97年，为适应我公司大处理量和大规模加工中东高硫原油的需要，该装置进行扩能改造，主要增加一台辐射泵、一台15000Nm3/h的富气压缩机、两台高压切焦水泵，使装置达到110万吨/年的加工能力。改造后，由于焦化生产大处理量和原料劣质化，使得原料（渣油）在焦碳塔内经过高温裂化反应和缩合反应，一方面在焦碳塔内生成焦
2、碳，另一方面产生大量的油气和在焦层上部形成反应状态的油气泡沫层（泡沫层中携带大量新生成的焦粉颗粒），在大处理量条件下，容易造成焦碳塔雾沫夹带现象，特别是在焦层达到一定高度时容易导致油气携带大量焦粉进入分馏塔。从98年10月19日的标定核算看，在加工量2990t/h下，焦炭塔的空塔线速为0.10m/s，而中石化总公司（87年版本）推荐的焦炭塔空塔线速0.0915m/s，超负荷9.3%。在加工量3150t/h情况下，空塔线速超30%以上，带来的直接后果是焦炭塔雾沫夹带严重，把来不及沉降下来的焦粉带到分馏塔内，进入分馏塔底部后，又经过加热炉管，焦炭在炉管内形成结焦中心，加剧炉管结焦，形成恶性循环。携
3、带的大量焦粉不仅在分馏塔底沉积，堵塞辐射过滤器，而且直接导致分馏塔底和进料段严重结焦，甚至导致焦化加热炉炉管结焦，严重影响焦化装置的安稳长运行。 99年4月份，焦化装置停工大修时发现，因原料劣质化和大处理量，分馏塔底和进料段三层人字挡板严重结焦，塔底循环系统堵死。5月份开工后，为维持大处理量，泡沫层焦粉携带问题仍无法解决，致使分馏塔底过滤器在短短2个月内被迫清洗5次，不仅严重威胁安全生产，而且也限制了加工量的进一步提高。 为了适应焦化原料劣质化和大处理量的生产要求，有效抑制焦碳塔内焦层上泡沫层高度，降低焦粉携带量，我们采用北京石科院研制的CDF 10 消泡剂，注入焦碳塔内。该科研项目于1999
4、年7月2日开始标定试验，试验结果表明：焦化装置在原料劣质化和大处理量条件下，CDF 10消泡剂能有效降低油气中焦粉携带量和降低焦碳层上部的泡沫层。2、 消泡剂注入工艺概况2.1 焦化消泡剂项目的设备主要包括1只消泡剂配制罐、1只柴油罐、2台消泡剂活塞泵、1台搅拌机。2.2 CDF 10 消泡剂性质性质：含硅消泡剂，适用于延迟焦化工艺中抑制及防止焦碳塔的发泡。化学性质稳定，低毒，无腐蚀性。2.3 CDF 10 消泡剂规格指标（见表-1）表-1项目规格指标单位运动粘度（40）3800 4200mm2/s开口闪点 60密度930 970Kg/m3凝固点（20） -40储存温度-20 50溶解性能脂肪
5、烃、芳烃、卤代烃等溶剂中可溶解储存期一年2.4 消泡剂消泡原理 消泡剂通常是一些表面张力和溶解度很低的物质，当消泡剂微粒接触气泡表面时，会降低接触点上液膜的表面张力，使液膜变薄。同时使气泡之间合并，最终导致破裂。同时消泡剂的疏液性不会形成泡沫稳定的定向排列，而是不均匀的吸附在液膜上或顶替汽液界面上的发泡基因，使汽液界面张力局部下降，达到消泡的目的。因此，在焦碳塔中连续注入消泡剂，可以抑制降低焦碳塔内泡沫层高度。3、中子料位计 在实际生产中，可以通过中子料位计来确定焦碳塔焦高情况。镇海炼化焦化装置焦碳塔有效塔高为24米，分别在20米、22米安装中子料位计，对焦高情况进行监控。为了保证中子料位计的
6、准确性，在工业试验前特意请北京厂家对中子料位计进行调试校正。下面是焦碳塔内油气、泡沫层状态与中子料位计显示对应表：中子料位计显示值0-7%7 30%30 60%60%以上显示值表示意义油气稀泡层浓泡层水碳层4、消泡剂配比浓度及注入流程4.1配比浓度 消泡剂和柴油混合，按1：9进行配比，配成10%（wt/v）的消泡剂溶液。按对比进料量中15PPm注入。4.2注入流程： 搅拌机 消泡剂罐柴油来 焦碳塔1、2 过滤器 四通阀 消泡剂泵 加热炉辐射出口来5、试验经过及效果5.1消泡剂计量泵流量测试 考虑地面与焦碳塔39.5米有压差因素，99年7月3日分别对泵-140/1、2进行实际流量测试，测试结果如
7、下：泵号泵-140/1泵-140/2泵活塞行程（mm）456810610实际流量（L/h）4.957.018.712.815.488.21195.2 试验7月2日和3日，分别在1#、3#焦碳塔和2#、4#焦碳塔塔顶和塔底进料进行注入消泡剂试验。消泡剂注入量从8.75L/h到12.5L/h进行测试。消泡剂注入时间为翻四通前5小时。5.2.1 操作条件名 称单位7月2日12:007月2日16:007月3日12:007月3日12:007月4日12:00焦化原料伊朗：胜利：流花炉-1辐射出口温度（南）495495496496496辐射出口温度（北）495495495495495对流出口温度（南）319
8、316315318322对流出口温度（北）324310316321320炉膛温度(74)647636644644644炉膛温度(75)764797793779780炉膛温度(TE-6)758761777746759炉管表面温度702745749744734炉管表面温度751753758768758炉管表面温度710751752758747辐射流量（南）t/h384039.838.538.7辐射流量（北）t/h374039.23839对流流量（南）t/h29.828.529.628.729.1对流流量（北）t/h29.829.229.929.329.6注水流量（南/北）t/h0.55 / 0.5
9、30.55 / 0.530.53 / 0.530.55 / 0.510.54 / 0.50氧含量%5.35.85.55.55.5炉-2辐射出口温度（南）495495495495495辐射出口温度（北）493495495496495对流出口温度（南）322325321325319对流出口温度（北）318321314322318炉膛温度(71)717730723719727炉膛温度(72)756762760754750炉膛温度(TE-6)762760751756757炉管表面温度734724753742738炉管表面温度749767756764753炉管表面温度750735753749746辐射流
10、量（南）t/h3939.939.538.438.6辐射流量（北）t/h39403837.938.1对流流量（南）t/h30303029.529.3对流流量（北）t/h29303029.429.6注水流量（南/北）t/h0.55 / 0.550.55 / 0.530.55 / 0.530.55 / 0.520.55 / 0.56氧含量%5.85.65.55.861、2#塔顶温度418413411409414焦炭塔塔底进料温度489490489488491塔顶压力Mpa0.180.180.180.190.2急冷油流量t/h2266.54污泥回炼量t/h3、4#塔顶温度420413413413413
11、焦炭塔塔底进料温度489491490490490塔顶压力Mpa0.180.180.180.180.18急冷油流量t/h22222污泥回炼量t/h原料泵流量t/h118120120120120出口压力MPa2.22.22.22.22.2注剂泵流量L/h08.712.88.78.7出口压力MPa00.550.550.550.55焦高m17.918.25.2.2 从焦碳塔塔顶注入消泡剂的中子料位计显示趋势图（见图一、图二）5.2.3 从焦碳塔塔底进料线注入消泡剂的中子料位计显示趋势图（见图三）5.3 效果 从中子料位计显示趋势图中可以看出，注入消泡剂后焦碳塔内焦层上的反应泡沫层有23米左右的下降，对
12、于降低焦粉携带，增大有效生焦空间十分有利。 从一年多的生产实际来看，99年7月份使用消泡剂后，焦化分馏塔底循环系统保持正常，辐射过滤器和塔底过滤器未曾出现堵塞现象。5.4 使用消泡剂后对下游加氢装置催化剂的影响考察 为了考察使用消泡剂后焦化汽油、柴油、蜡油中含有的硅对下游加氢装置催化剂的影响，在焦化原料油：伊朗、胜利、流花、布伦特等混合渣油，处理量为116吨/小时，消泡剂翻四通前5小时注入，浓度为14PPm（对原料）条件下，采取焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油样品。北京石科院采用文献推荐的等离子发射光谱和直接进样分析。焦化汽油、柴油、蜡油中硅含量情况如下：样品批号汽油PPm柴油PPm蜡油PPm99
13、年7月23日9：00（没注消泡剂和排水油泥）0.270.050.0399年7月23日22：00（没注消泡剂、注排水油泥）0.630.160.0799年7月24日23：00（注消泡剂、注排水油泥）2.330.650.46 根据镇海炼化有代表性的 焦化汽油和柴油收率比例为1：2计算，按每天每塔注入5小时计算，加氢原料中的硅含量约为0.69（同时回炼排水污泥）。根据有关文献资料，石科院认为加氢原料硅含量在0.7PPm以下，焦化汽油柴油在两年内不能使加氢催化剂失活。目前在经过1年多时间的考察，加氢装置的产品收率、产品分布及质量没有影响。具体结论需要在加氢装置停工后对催化剂上的硅含量进行分析后才能确定在
14、使用消泡剂时焦化汽油柴油对加氢催化剂的活性影响。6、结论1）从图一、图二、图三的中子料位计显示趋势图中可以看出，无论从焦碳塔塔底注入还是从焦碳塔塔顶注入，CDF-10 消泡剂对降低焦层上的泡沫层都有较明显的效果。2）从图一与图三相比，消泡剂从焦碳塔塔顶注入比从焦碳塔塔底进料注入其效果更佳。3）使用消泡剂，对焦化汽油、柴油、蜡油等产品质量分布收率没有影响。4）99年7月2日投用CDF-10消泡剂以来，焦碳塔塔顶油气携带焦粉量大大降低，焦化分馏塔底循环系统明显改善，塔底过滤器至今未发生堵塞现象，有力保证装置的安稳长运行。同时增大焦碳塔塔内有效空高，实现110万吨/年的满负荷运行。参考文献1、北京石科院 镇海炼化延迟焦化馏份油中硅含量分析报告
