影响延迟焦化装置长周期运行问题分析及应对措施

影响延迟焦化装置长周期运行问题分析及应对措施

发表时间：2019-08-14T10:27:22.533Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：任丽霞

[导读] 焦化加热炉炉管管内壁附着焦炭主要是在炉管内液相边界层发生缩合反应产生，受原料性质、掺炼油浆量、循环比、加热炉注汽量和进料量、加热炉出口温度的控制、炉火燃烧情况等因素影响明显。

临涣焦化股份有限公司安徽省淮北市 235000

摘要：中国石化镇海炼化公司Ⅲ套延迟焦化装置，采用美国柏克德公司工艺包，设计规模为210万吨/年，以减压渣油及催化油浆为原料，设计采用0.05超低循环比，0.0103MPa超低焦炭塔操作压力，498℃的较高加热炉出口温度来提高装置液收。Ⅲ套延迟焦化装置于2014年9月建成中交，10月一次开车成功，开工后装置总体运行平稳，但也暴露出一些问题，影响装置的安全稳定长周期运行。

关键词：延迟焦化装置；运行问题；应对措施

1加热炉炉管结焦及其应对措施

1.1加热炉炉管结焦问题

焦化加热炉炉管管内壁附着焦炭主要是在炉管内液相边界层发生缩合反应产生，受原料性质、掺炼油浆量、循环比、加热炉注汽量和进料量、加热炉出口温度的控制、炉火燃烧情况等因素影响明显。加热炉结焦严重后，其燃烧效率下降，在一定程度上极大的升高管壁温度，易破坏炉管性质，损坏炉管。为此，装置只能被迫停炉清焦。然而，经过多次清焦后，炉管内部表面的光滑度渐渐变差，缩短了炉管的使用寿命。

1.2加热炉炉管结焦的应对措施

（1）催化油浆中催化剂颗粒含量大，则对加热炉炉管结焦促进作用大于抑制作用，表现为加热炉炉管结焦速度加快，反之则抑制作用大于促进作用，表现为加热炉炉管结焦速度放缓。因此利用掺炼催化油浆的方法抑制加热炉结焦是可行的，但必须减少催化油浆中催化剂颗粒等固体杂质的含量。（2）增加循环比可以显著降低加热炉进料沥青质含量，增加油品体系胶体稳定性，但是单纯靠提高循环比会增加加热炉负荷，对抑制加热炉结焦的作用有限。（3）及时根据加热炉进料量调整注汽量。调整注汽量应以设计值为基准，根据实际生产情况作适当调整。（4）应尽量减少对辐射进料量的调整，避免进料量的大幅波动，并合理控制加热炉出口温度。根据原料和生产周期调整加热炉出口温度设定值。

2分馏塔结盐及其应对措施

2.1分馏塔结盐问题

焦化原料中由S、N、Cl、O等元素形成的盐类在焦炭塔高温下反应生成N2、NH3、H2S、HCl等产物；NH3和HCl反应生成NH4Cl，NH3和H2S反应生成（NH4）2S及NH4HS。通常，这些铵盐进入分馏塔后会溶解在水中，与含硫污水一起排放。但是，如果分馏塔的局部温度低于蒸汽的露点温度，就会出现液态水。随着塔顶回流，溶解在大量盐中的水在塔内不断下降，温度逐渐升高，盐溶液中的水继续蒸发和消散，盐溶液继续凝结成高浓度半流体，与固体杂质混合后沉淀。如焦粉、铁锈等。在设备管道内，如托盘。这种沉淀的积累在一定程度上会影响流体的流动，造成塔压下降增大、分离效果差、设备点蚀、泵损坏等不良后果。

2.2分馏塔结盐应对措施

焦化分馏塔上部积盐后，可采用水洗除盐。但是，水洗容易导致管道、换热器等部件腐蚀泄漏，给机组带来隐患。为避免分馏塔上部积盐，应考虑保证塔顶循环系统流量大，分馏塔上部温差小，消除设备死角，稳定分馏塔顶部温度。具体预防措施如下：（1）提高分馏塔塔顶温度和塔顶循环塔回流温度，提高回流流量。（2）采用APC控制，降低分馏塔上部和顶部的温度波动，防止塔内温度波动导致塔内露水沉淀。（3）改造顶循环泵，增加密封外注汽，防止泵内积盐损坏泵。（4）降低分馏塔顶压力。当分馏塔顶压力降低时，塔内水汽分压降低，水汽露点温度降低，从而减少了分馏塔顶和管道上的盐沉积。（5）吹扫操作平稳。焦炭塔切割后，小吹操作应平稳进行，防止小吹造成分馏塔塔顶温度大幅度变化。（6）做好自上而下的脱水工作。自顶向下积盐是保证自顶向下脱水罐良好运行，保持脱水罐边界阀开启，形成连续脱水脱盐，并将铵盐从塔中完全脱除的长期过程。（7）增加顶循环海水淡化设施。

3冷切焦水系统中的粉焦问题

3.1原因分析

焦炭在冷切焦水系统中以三种形式存在：焦炭塔除焦过程中，部分焦炭被切碎成粉焦，容易穿透焦池过滤网，这部分粉焦密度小于水，悬浮于水面的油中；部分焦炭密度近似于水，悬浮在水面；还有大部分焦粉吸附污油后沉积在底部，以及大块焦炭密度大于水亦沉积在底部。若不除去冷焦水中的油和焦粉，则造成焦炭挥发分偏高，甚至可能引起焦炭自燃着火事故，而水中焦粉或焦块吸附油后长期沉积于冷切焦水罐底部，无法从底部排出。

分析其原因主要是：1）焦炭塔正常生产时塔顶存在泡沫层，泡沫层主要成分是未反应完全的胶质、沥青质，除焦时进入冷切焦水系统。2）焦炭塔大量吹汽时，掺入排水污泥，利用焦炭塔内余热，回收污泥中的轻组分，因排水污泥主要是淤泥和污油，淤泥进入冷切焦水系统会沉积在水底，随着时间的累积，影响冷切焦水的水质。

冷焦水中焦粉含量高主要影响体现在：1）焦炭塔除焦时，这部分粉焦会进入高压水泵，导致高压水泵出口三位阀开关不到位，延误除焦时间，打乱焦炭塔生产工序，无法保证焦炭塔正常生产；2）冷焦水中粉焦积累增多，容易在低点聚集或部分悬浮到水面，造成冷切焦水系统的仪表引出线堵塞，雷达液位计指示不准，仪表失真无法监控机泵运行状况；3）冷切焦水罐中粉焦积累到罐底，时间长会结成焦粉块，无法通过罐底排污线除去，在焦炭塔冷焦时，这部分焦粉块会被吸入冷焦水泵入口，入口过滤器清焦频繁，严重导致冷焦水泵不上量，机泵密封损坏，影响焦炭塔冷焦效果，打乱焦炭塔正常生产周期。

3.2解决措施

针对冷切焦水系统粉焦问题，主要解决措施有：1）优化焦池过滤网的类型。在保证冷切焦水流通量的情况下，选择多道过滤网、目数相对更小的滤网，尽最大可能将粉焦阻隔在焦池内部。2016年装置大修期间，在冷切焦水进入焦池前安装一道滤网，尽可能的将粉焦和

淤泥过滤掉。2）加强冷切焦水罐工艺操作。缩短冷切焦水罐的旋流周期，每次焦炭塔除焦结束后进行旋流，增大冷切焦水罐旋流的用水量，不断扰动罐底，尽量清除罐底的粉焦。对于冷切焦水罐水面上的浮焦，通过提高冷切焦水罐的液位，使得浮在水面的浮焦从罐顶溢流线除去。3）采用机械措施清理。定期对冷切焦水沉淀池、冷切焦水提升池进行抓焦清理，减少累积在池底的焦粉和淤泥，改善冷切焦水水质。

3.3取得的效果

通过采取以上措施，有效减少了冷切焦水系统存在的焦粉和淤泥，减少了冷切焦水罐底部沉淀的焦粉，改善了冷切焦水水质，有效降低了冷焦水泵、高压水泵的安全运行风险，减缓设备内部的磨损，保障设备安全可靠长周期运行。

4焦炭塔挥发线结焦及其应对措施

4.1焦炭塔挥发线结焦问题

焦化装置超负荷生产，焦炭塔空高过低，塔内线速增加，不利于焦粉和泡沫下沉，携带至塔顶挥发线内，导致焦炭塔塔顶的挥发线结焦，管线压力降升高，致使装置不能正常运行。

4.2焦炭塔挥发线结焦的应对措施

（1）控制生产负荷，使得焦炭塔内的空高、气速在安全范围内，或采用缩短生焦时间的办法来增加焦炭塔的处理能力。（2）使用较为洁净的中段油做急冷油。若用蜡油做急冷油，急冷后易在挥发线冷凝，造成管线结焦。（3）控制好焦炭塔顶的温度，严格控制焦炭塔塔顶温度不超过420℃。

5特阀结焦及其应对措施

5.1特阀结焦问题

焦化特阀应用于焦炭塔进料线及焦炭塔高温油气线上，是装置温度最高、最易结焦的部位。而且由于特阀的结构特点，部分介质和焦粉可进入阀体与球体之间的空腔和波纹管的内外空腔内。虽然阀门本身设有蒸汽吹扫口，但由于吹扫口位置设置、蒸汽品质及压力等因素影响，介质和焦粉仍会在阀体内产生沉积，沉积的焦粉会诱导结焦，使得结焦速度增快，最终导致阀门开关力矩增大，直至阀门内漏甚至无法开关。

5.2特阀结焦的应对措施

（1）使用0.8MPa以上的自产蒸汽做特阀注汽，消除焦炭塔赶空气、大吹汽时蒸汽管网压力降低对特阀注汽的影响。（2）焦炭塔操作增设顺控系统，减少人为的操作失误。（3）拆除特阀注蒸汽管线的孔板，最大限度的对阀门进行吹扫，严禁随意切断注入蒸汽。（4）平稳小吹汽流量，确保进料短管内吹扫干净。（5）检查阀门开关到位指示，保证阀门处于全开、全关状态。（6）定期检测阀门力矩，发现力矩增大后择机处理。

结论

延迟焦化装置长周期运行，关键在于抑制焦粉在关键设备管线内积聚、凝结，减少焦粉对焦炭塔、加热炉和分馏塔等关键设备的影响。充分了解制约延迟焦化装置长周期运行的各种因素，采取相应的防范措施，可大大提高装置安全性，提升装置长周期运行能力。

参考文献：

[1]瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2018，223-226.

[2]瞿滨.延迟焦化装置技术问答[M].北京：中国石化出版社，2017，98.

[3]王宾，付强，郭守学，等.延迟焦化装置顶循结盐原因及处理[J].广州化工，2018，（1）：159-160.