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1、延迟焦化大瓦斯线结焦分析及减缓措施第35卷第3期2OO6年5月石油化工设备PETRoCHEMICAIEQUIPMENTVo1.35No.3May2006文章编号:10007466(2006)03006004延迟焦化大瓦斯线结焦分析及减缓措施丁世亮,周金宁,解维河(山东海化集团石化分公司,山东潍坊262737)摘要:大瓦斯线结焦是焦化装置普遍存在的一个问题.解决大瓦斯线结焦是延长焦化装置生产周期,确保高负荷加工劣质原料的关键手段之一.通过综合当前国内外延迟焦化方面的工艺进展及对焦化装置大瓦斯线结焦情况分析,得到影响大瓦斯线结焦的主要因素有焦炭塔塔顶温度,加热炉出口温度,辐射注汽量,冷焦吹汽量,消
2、泡剂的作用,焦炭塔平稳操作,原料性质,切塔时的平稳操作以及大瓦斯线内的油气线速等,同时提出了减缓结焦的措施.关键词:延迟焦化;结焦;大瓦斯线中图分类号:TQ520.6文献标识码:BAnalysisandmethodtoslowdownthecokingofthebiggasoillineindelayedcokingsystemDINGShiliang,ZHOUJinning,XIEWeihe(PetrochemicalSubcompanyofShandongHaihuaGroup,Weifang262737,China)Abstract:Thecokingofbiggasoillineisa
3、ubiquitousproblem.SolVingthisproblemishelpfultoprolongtheworkingcycleofthedelayedcokingequipmentandinsuretreatmentoflowqualitymaterialinhighload.Throughsystemanalysis,itSfoundthatthemainfactorsofresultingCOkingisthetoptemperatureofthecokingtower,exittemperatureoftheheatingfurnace,amountofthesteaminj
4、ectedintothelineoftheheatingfurnace,amountofthesteamcoolingthecoke,defoamer,steadyoperationofthecokingtower,characterofthematerial,steadyoperationwhenswitchingtower,linearspeedofthemediuminthebiggasoillineandSOon.Themethodstoslowdownthecokingofthebiggasoillinearepointedout.Keywords:delayedcoking;cok
5、ing;biggasoilline山东海化集团石化分公司延迟焦化装置于2003年11月正式投产,设计处理能力为400kt/a,2004年10月经扩能改造后达到520kt/a,是当时国内第一套采用大循环比技术的延迟焦化装置,焦化加热炉设计采用了目前国内外流行的双面辐射,多点注汽及在线清焦等新技术.炉管材质采用耐高温和耐腐蚀的Cr9Mo,提高了炉管的实际操作温度.但在试生产过程中发现大瓦斯线结焦严重,油气阻,J降过大,焦炭塔塔顶压力增高,给正常生产带来严重影响.为此,我公司对大瓦斯线结焦原因进行了较为系统的分析,并结合当前国内外的先进技术,对采取的相应预防措施进行了理论探讨.1焦炭塔泡沫层高度的影
6、响焦化加热炉辐射出口的高温物料进入焦炭塔以收稿日期:20051125作者简介:丁世亮(1970一),男(gt族),山东潍坊人,工程师,学:上,主要从事石油炼制的技术研究及生产管理工作.第3期丁世亮,等:延迟焦化大瓦斯线结焦分析及减缓措施后,在焦炭塔内进行裂解及缩合反应,反应中间产物和焦粉的混合物在焦炭塔上部形成较高的泡沫层,其主要成分是热裂解反应的中间不稳定组分和焦粉的混合物.在操作后期,焦炭塔内的焦层上升到一定高度时,泡沫极易进入大瓦斯线而引起结焦,成为影响延迟焦化装置长周期安全生产的关键因素之一.因此,焦炭塔泡沫层高度对大瓦斯线结焦有重要影响,控制焦炭塔内泡沫层高度是减缓大瓦斯线结焦的主要
7、措施之一.目前主要通过以下措施控制泡沫层高度.1.1控制加热炉出口温度加热炉出口温度是焦化反应的关键参数,因为它直接影响到焦炭塔顶的温度,与焦炭塔泡沫层高度直接有关.出口温度高,反应深度增加,泡沫层高度降低.反之,泡沫层高度增加,易发生泡沫夹带现象,泡沫状的焦粉带人大瓦斯线而引起结焦_1.沙特轻渣油和阿曼减压渣油加热炉出口温度与泡沫层高度的关系见图1.目坦ml加热炉出1:3温厦/图1加热炉出1:3温度与泡沫层高度的关系从图1可以看出,要减少泡沫夹带,缓解大瓦斯线结焦,加热炉出口温度应当适当提高,并且控制平稳.但加热炉出口温度过高将导致加热炉负荷增大,辐射炉管易结焦等严重后果.另外,加热炉出口温
8、度过高也会使焦炭塔顶温度过高而影响正常生产,所以加热炉出口温度的上调范围受到限制.再者,焦炭塔目前是大循环比操作,反应较强,易生焦,加热炉出口温度可适当降低.因此,虽然加热炉出口的设计温度为495,但生产实践证明,实际加热炉出口温度控制在(481-L-_1)时,石油焦挥发分等各项指标完全合格.1.2焦炭塔顶注入急冷油焦炭塔顶注入急冷油主要是为了控制焦炭塔的塔顶温度,也是控制大瓦斯线结焦的主要手段之一.注入急冷油的另一个功效是降低焦炭塔泡沫层高度,也就是说,注入的急冷油起喷淋作用,它能把进入大瓦斯线的泡沫重新喷入焦炭塔,并且降低泡沫层的高度.1.3使用消泡剂为了降低焦炭塔内泡沫层的高度,防止焦粉
9、带人大瓦斯线中引起大瓦斯线结焦,一般都要在焦炭塔顶注入消泡剂.在实际生产中,消泡剂通过与柴油按1:10000比例混合注入焦炭塔顶部,可极大地减少泡沫层随焦化油气一起进入大瓦斯线的量,有效减缓大瓦斯线结焦.但对消泡剂的加入比例还需要作进一步探索,以节约成本,增加效益.2辐射注汽量的影响为减缓炉管结焦,国内通常采用注汽方法来提高原料油在炉管内的流速,以缩短停留时间,减少结焦机会.但注汽量越大,焦炭塔内油气线速度也就越高,造成油气携带焦粉进入大瓦斯线,使大瓦斯线结焦趋势增大.注汽量的大小与原料性质,循环比和处理量等有关,当原料含饱和烃比率大,处理量低和循环比小时注汽量一般控制为处理量的29/6.对于
10、新装置,为避免炉管结焦,注汽量较大,但这样加速了油气携带焦粉,增加了大瓦斯线结焦趋势.另外,为保持辐射炉管内一定的介质流速,当处理量大时就可适当减少注汽量,当处理量小时可适当增大注汽量.值得一提的是,最近国外焦化加热炉的发展动向是逐渐不采用注水,注汽,而把注意力放在提高管内油品流速上,其辐射入口冷油流速通常u以达到2.23.3m/s,而国内通常的辐射人【l冷油流速一般在1.41.6m/s】.应该说不采用注水,注汽是一个好的发展方向,它可以显着降低分馏塔顶油气的冷却负荷,因为水蒸气潜热很大,冷却凝结时需要放出大量的热.但管内线速过大会对炉管造成剧烈冲蚀,由于大瓦斯线的实际结焦速度为生焦速度与冲刷
11、造成的脱焦速度之差,介质线速只要能保证把生成的焦炭冲掉即可,线速过大将会增大机泵和加热炉负荷.我公司生产中的蒸汽注入量与循环油的比例为3.38%,蒸汽注入量与渣油加工量的比例为6.09,而国内蒸汽注入量与处理量(小循环比)的比例一般在2左右l,从这个角度来说,我公司的注汽量偏大.但我公司目前所用的渣油质量较差,残炭量偏高,密度较大,所以操作中采较大的注汽量.另一方面,焦化加热炉负荷偏低,如果不增加注汽量难以提高辐射炉入口的辐射炉管内的介质流速.石油化工没备2006年第35卷3焦炭塔塔顶温度的影响焦炭塔塔顶温度的影响因素较多,如加热炉出口温度,焦炭塔塔顶压力等,焦炭塔塔顶温度在生产上主要通过加注
12、急冷油的方法来控制.焦炭塔塔顶温度对大瓦斯线结焦影响很大,如果温度过高,就会有大量的油气组分在大瓦斯线内继续进行裂解缩合反应,生成焦炭附着于管壁上,导致大瓦斯线结焦.温度过低就会导致轻油收率低,石油焦挥发组分过高而质量不合格,因此,必须严格控制焦炭塔塔顶温度.当前焦炭塔塔顶温度控制在420左右,温度过高一般通过喷入急冷油进行控制,温度过低时则相应提高焦化加热炉辐射出口温度,以确保较高的轻油收率和石油焦质量.3.1急冷油介质类别及效果目前,用作急冷油的介质通常有焦化柴油和焦化蜡油.用焦化蜡油作急冷油时,当急冷油注入点在大瓦斯线的水平段,焦炭塔塔顶温度约420C的情况下,焦化蜡油汽化率约50,残余
13、的液相焦化蜡油被高温油气带人大瓦斯线,易在瓦斯气线管壁发生裂解缩合反应,形成焦炭,使大瓦斯线结焦.片j柴油作急冷油介质,在焦炭塔塔顶温度约420的情况下,柴油全部汽化,不会有残余的液相柴油被高温油气带人大瓦斯线,从而有效地减少结焦机会,故宜用柴油作急冷油.但因为柴油的价格比蜡油高,考虑到经济性,目前国内用柴油做急冷油的不多.3.2急冷油注入位置当前国内外在焦炭塔急冷油注入点的选择上有两种方式,一种是注到大瓦斯线的水平段上,另一种是注到大瓦斯线的垂直段,二者各有优缺点.如果注到大瓦斯线的垂直段上,急冷油介质性质对大瓦斯线结焦影响不大,而急冷油注入点在焦炭塔出口水平管段时,采用焦化蜡油做急冷油就易
14、引起大瓦斯线结焦.由于大瓦斯线结焦另一主要原因是油气携带焦粉和泡沫进入大瓦斯线,因此在焦炭塔塔顶油气垂直出口的一点注入急冷油并不合理,不能起到抑制泡沫作用.对此,可在焦炭塔顶部采用3点对称式注入急冷油.我公司目前所注的急冷油为9O的冷蜡油,急冷油注入点在大瓦斯线水平管段,在这种情况下,焦炭塔油气出口垂直管与水平大瓦斯线连接处严重结焦,油气阻力降增加,迫使焦炭塔塔顶压力增加,给装置正常生产带来严重影响,为了稳定生产,延长设备运转周期,将9O.C的焦化蜡油引到焦炭塔塔顶,在焦炭塔塔顶垂直油气出口向下注入急冷油.该方法能降低焦炭塔顶油气温度,降低泡沫层高度,抑制油气在大瓦斯线中继续进行焦化反应.4原
15、料渣油残炭值的影响原料渣油残炭值的大小是渣油成焦倾向的一个重要指标,石油焦产率除与j二艺条件有关外,原料残炭值的影响最为直接,残炭值大石油焦产率增加,即焦炭塔生焦高度增加.在延迟焦化中,石油焦的产率一般为残炭值的1.51.75倍,一般采用康氏残炭计算公式进行估算I:=1.6k式中,为石油焦收率,k为原料油中的残炭值,9,6.残炭值的大小也是选择焦化反应温度的参数之一.因为裂解反应为吸热反应,缩合反应为放热反应,因此达到同样的焦化深度,残炭值高的原料缩合反应占的比例偏大,此时焦化炉炉膛温度可适当降低,并适当减小渣油的处理量,防止焦炭塔生焦过多,以维持合理的焦炭塔生焦高度,防止空高过小引起泡沫层冲
16、人大瓦斯线而导致大瓦斯线结焦.另外,残炭值偏大时也可安排轻质渣油混炼,以降低生焦量,保证安伞生产,延艮扦工周期.反之,如果渣油残炭值偏低,则可适当提高渣油的加工量和焦化炉炉膛温度.5切焦时小吹汽量的影响在切换塔后老塔进行冷焦处理时,由于生焦上部有一定高度的泡沫层和软焦层,如果冷焦时吹汽培过大,就会有部分泡沫层带入瓦斯气线,加之这时急冷油又七U换去了生产塔,不能有效地抑制焦粉和泡沫层进入大瓦斯线.因此冷焦时吹汽茸控制要合理,尤其是高负荷生产和焦炭塔的生焦高度比较高时,应尽量减小吹汽时蒸汽在塔内的线速.6切塔操作的影响由于焦炭塔是轮换操作,在焦化周期的切换和升温阶段如果操作不当就会有大量压力损失,
17、会加重焦炭塔内的泡沫生成,打乱分馏塔的温度和压力分布.发泡失控会导致泡沫溢出,并可能使装置停l二.轻度的泡沫溢出会缩短运转周期并带来较大的维修问题.泡沫会减小焦炭塔体积,导致大瓦斯线结焦,因此在切塔初期,新塔的油气注汽量应尽量小而缓慢,避免老塔压降损失过大.7大瓦斯线流速的影响大瓦斯线流速过低是引起大瓦斯线结焦的原因之一,大瓦斯线流速取决于管线阻力降,阻力降增加,大瓦斯线流速降低.为提高大瓦斯线流速,可适第35卷第3期2006年5月石油化工设备PETR()_CHEMICALEQUIPMENTVo1.35NO.3May2006文章编号:10007466(2006)03006302废热锅炉本体法兰
18、泄漏原因及对策闰高伦,熊运涛,张大全,胡世虎(重庆天然气净化总厂,重庆401236)摘要:对废热锅炉本体法兰密封面的泄漏原因进行了分析,提出了整改措施并收到了良好的效果.对由多部分设备组成一体设备的鞍座设计和施工具有一定的借鉴作用.关键词:废热锅炉;法兰;泄漏;措施中图分类号:TQ229.92文献标识码:BCauseandmeasurestobodyflangeleakageofwasteheatboilerYANGaolun,XIONGYuntao,ZHANGDaquan,HUShihu(ChongqingGeneralNaturalGasPurifyingPlant,Chongqing40
19、1236,China)Abstract:Theleakageofbodyflangesealsurfaceofthewasteheatboilerwereanalyzed,themainreasonswerefoundout.Andthemeasurestakenhadgoodresults.ItSusefultodesignandinstallationofthemultisaddlevessels.Keywords:wasteheatboiler;flange;leakage;measure某厂新建的天然气净化工程是国家级重点工程.它由两套30010m./d天然气处理装置组成.每套装置均有
20、一套硫磺回收单元.废热锅炉承担着燃烧HS和利用燃烧释放的热量将锅炉水转换成低压蒸汽的任务.废热锅炉由炉头,燃烧室和废热锅炉本体3部分组成,见图1.2005年4月对单体设备进行密封性试验时发现,I,套废热锅炉均在本体法兰密封面处发生泄漏.施工单位连续5次拆换垫片,均未能解决问题.如果过程气中的H.S,SO和CO等有毒有害气体不能止漏,泄漏气体将对人体和环境造成严重影响.文中对产生泄漏的原因进行了分析,并且进行了相应改进,实践证明效果较好.1现场设备安装情况根据设计资料,废热锅炉本体质量约为18t(未进物料),炉头和燃烧室质量约3t.为了防雨,在炉粤ss.ss匈当提高焦炭塔塔顶压力.另外,也可考虑
21、在焦炭塔问题,必须从全局出发,系统考虑,优化组合,才能切顶注入1.02.0t/h轻污油,以提高油气线流速,实减缓大瓦斯线结焦.其中控制好焦炭塔塔顶温度避免油气线流速低而造成油气线结焦.还可以使污是实际生产中最为重要的手段.油再加工,提高经济效益.但要做好轻污油的油水分离工作,尽量减少轻污油的水含量,以防水汽过多参考文献:给正常操作带来不便.另外,尚需考虑油气入分馏1晁可绳?延迟焦化装置消除”瓶颈”的措施_J_?炼油设计,.,塔温度变化和分馏塔负荷变化,以尽量减少对入分23z阎/西kl祥)t.O焦O.化加热炉炉管结焦与控制J.石油化工设备技术,馏塔的油气温度的影响.2003.24(4):3236.8结语r3李春年.渣油加工技术M.北京:中国石化出版社,2002.大瓦斯线结焦是当前延迟焦化系统普遍存在的(张编)收稿日期:20051125作者简介:-(1965一),男,四川射洪县人,工程师.学士,长期从事石油化工设备和天然气管道的安装和维修工作.
