延迟焦化焦炭塔系统
延迟焦化装置除焦控制系统改造分1
延迟焦化装置除焦控制系统改造分析中国石化股份有限公司天津分公司炼油部焦化装置1997年投产，采用两炉四塔、两泵、一阀的模式，两台高压水泵一开一备，各用一套油站，以渣油为原料，加热到高温475～505C，迅速转移到焦炭塔中进行深度热裂化和缩合反应，即把焦化反应延迟到焦炭塔中进行，减轻炉管结焦程度，延长装置运行周期。
水力除焦系统的作用是使焦炭塔中的焦炭在高压水作用下脱落至储焦池后形成焦炭。
高压水经泵出口三位控制阀、高压水管线至78m除焦塔顶，通过隔断阀、高压绞管、水龙头、钻杆、水涡轮，最后从水力钻孔切焦器喷嘴喷射到塔内的焦层上。
操作钻杆通过绞车进入焦炭塔，利用高压水射流的轴心动压力和总打击力，分别进行钻孔和切焦作业，使焦炭塔内焦层破碎、脱落。
水力除焦控制系统包括高压水泵、泵阀、塔阀、钻机绞车等控制，要求控制系统须具有高可靠性及安全性，因此选用了Siemens冗余PLCS7400H控制系统，将原AB系统IlOV控制电压改为24V，将高压水泵轴系监控BENTLY仪表信号送入控制系统，实现操作站实时监测。
一、改造后除焦控制系统构成改造后l#泵除焦控制系统采用Siemens冗余PLC、非接触式接近开关、BENTLY在线检测系统，构成了一套设计合理、安全联锁、功能齐全、操作方便、工作效率高的控制系统。
1．Siemens S7-400控制系统结构此次改造后系统硬件组态图如图l所示，采用UR2-H冗余控制器机架，控制器选用414-4H冗余CPU，I/O机架型号为IM153 -2共四套，通过冗余PROFIBUS 总线与系统进行通信，共采用11块16通道DI开关量输入模块，七块16通道DO开关量输出模块，九块八通道AI模拟量输入模块，其中三块为RTD温度输入模块，一块四通道AO模拟量输出模块。
上位通信通过两块C P443—1工业以太网通信模块及Siemens交换机与工作站进行通信，实现整个除焦过程的在线实时监测。
另外，38m平台上设操作台两套，操作台上设有报警、显示仪表、操作按钮，通过该操作台对除焦过程进行操控。
延迟焦化装置焦炭塔顺控系统的应用与运行
28中海沥青股份有限公司1.0Mt/a延迟焦化装置由镇海石化工程公司设计，于2016年5月15日一次开车成功。
装置采用一炉两塔工艺，设计生焦周期为24h。
焦炭塔是两塔频繁切换操作，一个塔在进料生焦，另一个塔则在小吹汽、大吹汽、小给水、大给水、溢流、放水、卸盖、除焦、上盖、赶空气、蒸汽试压、脱水、油气预热等操作[1]，每个周期（36~48 h）切换一次，每次有31个阀门需要操作，其中约20多个阀门开关错误会导致火灾等安全事故[2]。
为避免发生人为误操作事故，保障人员和设备安全，装置投用了一套焦炭塔顺序控制系统。
1 焦炭塔工艺联锁特点①顺控共有27只电动阀、2只自动底盖机和2台自动顶盖机。
大油气背压环阀和油气平衡阀不参加顺控过程，其中大油气背压环阀在DCS中具有远程调节的功能。
②系统只能发出指定设备和阀门的联锁或解锁信号，不能发出联锁设备的开关操作信号，相关指定操作由外操现场完成。
在所有顺控相关设备、电动阀门现场附近分别设置操作完成现场确认按钮（需按2s以上），在所需顺控步骤的设备、电动阀门操作完成后，阀位状态信号与该阀或设备的现场确认信号共同回讯至DCS联锁系统。
每个大步骤必须按“开始”按钮，才能开始执行本步的顺控操作；步骤必须从第一步开始执行，否则无法继续执行。
③须将源程序独立备份，运行程序须具有记忆跟踪功能，程序能在故障停车后恢复并入运行，能自动识辨在线运行的联锁操作阶段及进程，并经由内操引导确认后，投入运行。
④逻辑框图中每个过程及之中的人工确认、DCS选塔信号都是独立的、能与其它DCS信号相互区分的DCS联锁信号，以免运行程序发生混乱。
DCS选塔信号为各母程序相互交替操作运行的关键信号，程序系统设置了不受干扰的且独一无二可靠的指令信号。
⑤程序接收到开关状态信号和现场确认信号后完成了指定操作工序，在规定允许的延迟时间后自动发出该完成操作工序联锁阀门的锁定指令，将该阀门或设备锁定。
⑥程序设有每个具有联锁功能的阀门和设备的软旁路系统，满足所处工序的相关设备、阀门因故障时，可将错误的检测信号切出；⑦程序设有各工序的程序人工牵引功能，可将程序引导至上一级操作工序。
一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统[发明专利]
![一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/37787db58662caaedd3383c4bb4cf7ec4bfeb675.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011288830.0(22)申请日 2020.11.18(71)申请人 武汉轻工大学地址 430023 湖北省武汉市汉口常青花园学府南路68号(72)发明人 胡廷平 (51)Int.Cl.C10G 9/00(2006.01)(54)发明名称一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统(57)摘要本发明公开了一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统，涉及石油化工技术领域，该延迟焦化焦炭塔的冷焦系统包括：冷却塔、焦炭塔、冷却水箱、回流管道、进水泵、补水管线、出汽管线、油气管线以及进料管线。
本发明实施例所述延迟焦化焦炭塔的冷焦系统相较于现有技术，在焦炭塔切换后可以回收老塔内大量余热，使热能利用更加合理，同时在冷焦过程中，减少了由于塔内温度高部分冷焦水汽化后造成的冷焦水蒸发，因而不需要大量新鲜水进行补充，相应地降低了冷焦污水处理的负荷，提高了环保效果。
权利要求书1页 说明书2页 附图1页CN 112251254 A 2021.01.22C N 112251254A1.一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统，其特征在于，包括：冷却塔、焦炭塔、冷却水箱、回流管道、进水泵、补水管线、出汽管线、油气管线以及进料管线；所述冷却塔环绕设置在所述焦炭塔的外侧，所述冷却塔的底部通过所述回流管道与所述冷却水箱连通，所述冷却塔的顶部与所述出气管线连通；所述冷却水箱的一侧与所述补水管线连通以补充除氧水，所述冷却水箱的另一侧通过进水泵与所述冷却塔连通；所述焦炭塔的底部连通有所述进料管线，所述焦炭塔的顶部连通有所述油气管线。
2.根据权利要求1所述的延迟焦化焦炭塔的冷焦系统，其特征在于：所述回流管道上设置有闸阀。
3.根据权利要求1所述的延迟焦化焦炭塔的冷焦系统，其特征在于：所述冷却水箱的顶部还设置有放空管线。
权 利 要 求 书1/1页CN 112251254 A一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统技术领域[0001]本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种延迟焦化焦炭塔的冷焦系统。
延迟焦化介绍
循环比
循环比对焦化反应产物分布的影响效果 与反应压力相同, 也就是说循环比增加, 石油焦和气体收率增加而碳五以上的液 体产品收率下降. 在实际操作中,循环比 主要用来控制焦化蜡油的干点.
循环比
同样的经济动力使焦化操作维持在较低 的循环比. 一般说来,焦化循环比一般在 焦化产品质量允许的情况下尽可能低. 现 在循环比5%以下已很常见. 如果下游装 置可以接受焦化重蜡油的干点、金属和 残炭，新设计的装置通常采用超低循环 比。
2NaSR + 1/2 O2 + H2O → 2NaOH + RSSR 少量的硫化钠可能发生如下氧化反应： 2Na2S + 2 O2 + H2O → Na2S2O3 + 2NaOH Na2S2O3 + 2 O2 + 2NaOH → 2Na2SO4 + H2O 从以上反应式比较可以看出，脱硫醇生成的硫醇钠可以全部氧化生成氢氧化
焦炭塔压力
焦炭塔压力下降有利于更重的烃组分气化 从焦炭塔逸出, 否则在高压下,这部分烃类 有可能留在焦化塔内转化为石油焦和轻烃. 利用延迟焦化最大量生产液体产品的经济 动力使生产燃料级石油焦的延迟焦化装置 采用尽可能低的焦炭塔压力. 目前焦化塔 的设计压力一般是 1.055kg/cm2g.实际操 作压力1.7kg/cm2g。
采用高效的梯型浮阀塔板，提高分馏的操作弹性，更适 合优化分馏塔的操作工况。设柴油、中段油、蜡油和原 料渣油的换热器，尽可能的利用分馏塔的过剩热来加热 原料，提高热利用率。同时由于原料和中段油、蜡油、 柴油均有换热，便于分馏塔取热比例的调整和换热后渣 油温度的控制。在工艺流程设计中，采用分馏塔内直接 换热和馏分油外循环的技术调节循环比。
焦炭塔操作指导延迟焦化装置技术培训PPT 45页
延迟焦化装置提负荷操作指导意见---------焦炭塔部分
2、焦炭塔系统的生焦操作
2.3 实际生产中空塔气速的计算 将所有物料按照操作条件下焦炭塔温度、压力等 条件还原为实际体积，得到焦炭塔的气速，具体 计算方法如下：
1）急冷油不计算在内；加工损失计算在焦炭中； 2）T-焦炭塔平均温度=（T1塔顶+T2塔底）/2；℃ 3）P--焦炭塔压力=10*（塔顶实测压力P1+0.1）；
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延迟焦化装置提负荷操作指导意见---------焦炭塔部分
2、焦炭塔系统的生焦操作
2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响 焦炭塔的材质应选用14CrMo，裙座连接处应采用整体型，
已检测到焦炭塔裙座焊缝开裂，筒体鼓包、开裂、倾斜等存在 明显缺陷的装置尽量不缩短生焦时间.
塔体材质比较
材料 许用应力475℃ MPa 高温屈服强度475℃ MPa
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延迟焦化装置提负荷操作指导意见---------焦炭塔部分
2、焦炭塔系统的生焦操作
2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响 缩短生焦时间提高处理量，焦炭塔进料和出料的
管道及阀门操作更加频繁，其可靠程度应提高。焦炭 塔进料阀、四通阀、甩油阀和塔顶油气隔断阀等特阀 应采用可靠度高的防结焦动力球阀，上述阀门和除焦 操作的给汽阀、给水阀、放水阀、放空阀相结合，采 用安全联锁及顺序自动控制，可降低劳动强度，保证 操作安全。进料管线及塔顶大油气管线的震动也应引 起重视，应全面进行应力计算，改变配管结构防止震 动，保证安全操作。
其中塔内焦炭堆密度和原料性质及操作条件有关，在设计时 通常采用热态的堆密度。
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延迟焦化装置提负荷操作指导意见---------焦炭塔部分
2、焦炭塔系统的生焦操作
延迟焦化焦炭塔软测量系统软件开发的开题报告
延迟焦化焦炭塔软测量系统软件开发的开题报告
题目：延迟焦化焦炭塔软测量系统软件开发
一、研究背景
延迟焦化工艺是一种高效率的炼焦技术，其设备的自动化程度对产品质量和生产效率起着至关重要的作用。
其中，延迟焦化焦炭塔是该工艺的一个重要环节，需要进行实时监测和控制。
传统的硬件测量方式存在受环境影响、费用高昂等缺陷，因此需要采用软测量系统实现对延迟焦化焦炭塔的实时监测和控制。
二、研究目的
本文旨在研究延迟焦化焦炭塔软测量系统的软件开发，以实现对该系统的实时监测和控制，提高该工艺的自动化水平和产品质量。
三、研究内容
1. 对延迟焦化焦炭塔的相关参数进行调研和分析，建立软测量系统的数学模型。
2. 开发用于测量延迟焦化焦炭塔的软件，实现对该工艺的实时监测和控制，包括数据采集、处理和展示等功能。
3. 进行软件测试和优化，提高软测量系统的性能和稳定性。
四、研究方法
1. 调研法：通过查阅文献资料和实地调查，了解延迟焦化焦炭塔的相关参数及其测量方法。
2. 建模法：利用数学建模的方法，对延迟焦化焦炭塔的参数进行建模，建立软测量系统的数学模型。
3. 软件开发：采用C#语言开发软件，并使用.NET Framework框架和SQL数据库进行支持。
4. 软件测试和优化：对软测量系统进行功能测试、性能测试和稳定性测试，对软件进行优化和调试，保证软件的可靠性和稳定性。
五、预期成果
1. 实现延迟焦化焦炭塔软测量系统的软件开发，并可在实际生产中应用。
2. 提高延迟焦化工艺的自动化水平和产品质量。
3. 为钢铁行业提供软测量技术的应用参考。
延迟焦化装置焦炭塔周期性切换操作波动的原因及对策
一、焦炭塔切换周期内操作波动的原因分析1.换塔前新塔预热温度偏低焦炭塔的预热过程为：新塔赶空气、试压合格后，关闭脱水隔断阀，缓慢打开新塔瓦斯阀，将老塔油气引入新塔，待新塔压力与老塔压力接近平稳之后，全开新塔瓦斯阀，将底部甩油改去放空，待底部温度上升至170℃以后，再关底部放空阀，全开甩油去甩油罐阀，再逐渐关小瓦斯总阀，建立瓦斯循环，甩油罐甩油去原料罐或分馏塔回炼，在换塔前，新塔底部温度，要求达到330℃以上，塔壁温度在280℃以上。
但是有时预热一段时间后，温度很难升上去，主要是预热的时间不够，新塔不能得到有效的预热循环，造成温度偏低；进料线有焦，焦炭塔的油不能放下来，多数因除焦不净，新塔预热后焦块掉下来堵住进料热偶引起，造成油气循环量小，温度不能上涨；过滤器堵，也会造成焦炭塔预热不畅，焦炭塔底部的油不能放到甩油罐，油气无法进一步的循环，焦炭塔的温度得不到提高。
2.预热速度过快有时受到除焦系统的影响，预热的时间不够，为了抢时间，加快了预热的速度，预热时间从正常时5小时减少到4小时左右，预热时间缩短了近1小时，由于预热不充分，从而导致热量的不均衡，操作的紊乱。
同时速度的加快，油气量变化太快，将影响去分馏塔的油气负荷，蒸发段温度下降较多，上部回流控制阀必须关小才能保证蒸发段温度，由于上部回流量减少与进料的换热少，分馏塔底温度过低，原料进加热炉温度下降，大大加剧了加热炉的热负荷，操作的调整难度加大。
3.油气线结焦，预热油气量不够有时因急冷油注入问题或油气线速过高、焦高太高，引起油气循环线结焦或堵塞，有新塔顶温度上不去的现象。
在新塔预热油，顶温升不高，影响到焦炭塔预热速度，焦炭塔顶压力也超高。
二、优化焦炭塔切换周期内操作的对策1.吹扫彻底，确保预热流程通畅在除焦班进行除焦时，外操现场开汽吹扫进料短管，并检查短管内无焦粒、焦粉方停汽，这样保证了预热时进料短管内无焦堵。
在除焦班除完焦后，要求除焦人员扫尽焦炭塔内壁的焦粉，铲除清理焦炭塔塔底盖焦粉后方可上短管，以保证在预热时无焦粉落入塔底堵塞进料线。
延迟焦化装置放空系统改进与优化
延迟焦化装置放空系统改进与优化摘要：焦炭塔需进行小吹汽、大吹汽、小给水、大给水才能使塔内的焦炭冷透，同时能够充分回收塔内富裕的油气。
便造成进入放空塔的油气气速在较大的范围内波动，在小给水末期，给水量大幅提高，放空塔进料线入放空塔口处气速高达25-104m/s，容易造成气相携带焦粉，塔底重油气进入放空系统，造成塔顶冷却系统焦粉堵塞、挂蜡等问题，采用高效汽液分布器同时借助先进的工艺流程模拟技术基本上可以解决全厂的污油脱水问题，并实现污油分质回炼。
关键词：放空系统分布器洗涤段背压1 流程简介延迟焦化装置中反应塔老塔吹汽、给水时产生的（150-420℃）大量蒸汽及少量油气进入放空冷却塔，重质油由放空冷却塔底泵升压后分为两部分，一部分经放空冷却塔底加热器加热后（停用）返回放空塔底部，另一部分至放空冷却塔底油及甩油冷却水箱冷却至90℃后分两路，一路作冷回流返回放空冷却塔顶，控制塔顶气相温度180℃，另一路出装置至油品污油罐或作为回炼；塔顶蒸汽及轻质油气经放空冷却塔顶空冷器、放空冷却塔顶水冷却器冷却至40℃后，进入放空冷却塔顶油气分离罐，不凝气进入火炬系统，污油由污油泵送至污油罐，污水由污水泵送至污水处理装置或切焦水池。
放空系统流程简图2.本文将主要进行以下优化：2.1.动力喷淋型液体分布器：传统流程采用塔底污油冷却后部分返回到放空塔上部做洗涤油，由于塔顶回流距离放空进料线相隔一段距离，常常因为洗涤换热效果不好造成塔顶温度超温，有时达150℃以上。
因此借助分馏塔洗涤段设计原理将放空塔内分为上下两个功能区，其下段为焦粉洗涤捕集区，采用塔底重质馏分油做洗涤油，洗涤油量大，可以有效地提高焦粉捕集效率。
采用动力喷淋型液体分布器，将洗涤油雾化成细小液滴后，依靠众多的分散液滴与逆向而行的携带了焦粉颗粒的气相充分接触，实现对其中大多数焦粉颗粒的捕集。
2.2.双列叶片式气体气体分布器：物料径向入塔后由导流板分两部分进入塔壁，内套筒与顶板组成的马蹄形通道，依次被弧形导流叶片导向塔底并折流向上，特点是先将气体径向气体沿水平方向分布开，故气速水平分布较均匀，液体夹带量少，阻力较少，同时对塔底液位扰动作用减小，避免了塔底液位的大幅波动。
焦炭塔检测系统
石油化工企业延迟焦化装置（焦炭塔）检测1.1.延迟焦化延迟焦化（1）什么是）什么是延迟焦化延迟焦化焦炭化过程(简称焦化)是提高原油加工深度，促进重质油轻质化的重要热加工手段。
它又是唯一能生产石油焦的工艺过程，是任何其它过程所无法代替的，焦化在炼油工业中一直占居着重要地位。
焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温(400℃~500℃)下进行的深度热裂化反应。
通过裂解反应，使渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品，由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。
一方面由于原料重，含相当数量的芳烃；另一方面焦化的反应条件更苛刻，因此缩合反应占很大比重，生成焦炭多。
炼油工业中曾经用过的焦化方法主要是釜式焦化，平炉焦化、接触焦化、延迟焦化、流化焦化等。
目前延迟焦化应用最广泛，是炼油厂提高轻质油收率的手段之一，在我国炼油工业中将继续发挥重要作用。
延迟焦化的特点是，原料油在管式加热炉中被急速加热，达到约500℃高温后迅速进入焦炭塔内，停留足够的时间进行深度裂化反应，使得原料的生焦过程不在炉管内而延迟到塔内进行，这样可避免炉管内结焦，延长运转周期，这种焦化方式就叫延迟焦化。
（2）延迟）延迟焦化焦化焦化过程过程原料经预热后，先进入分馏塔下部与焦化塔顶过来的焦化油气在塔内接触换热，一是使原料被加热，二是将过热的焦化油气降温到可进行分馏的温度(一般分馏塔底温度不宜超过400℃)，同时把原料中的轻组分蒸发出来。
焦化油气中相当于原料油沸程的部分称为循环油，随原料一起从分馏塔底抽出，打入加热炉辐射室，加热到500℃左右，通过四通阀从底部进入焦炭塔，进行焦化反应。
为了防止油在管内反应结焦，需向炉管内注水，以加大管内流速(一般为2米/秒以上)，缩短油在管内的停留时间，注水量约为原料油的2%左右。
进入焦炭塔的高温渣油，需在塔内停留足够时间，以便充分进行反应。
反应生成的油气从焦炭塔顶引出进分馏塔，分出焦化气体、汽油、柴油和蜡油，塔底循环油与原料一起再进行焦化反应。
延迟焦化焦炭塔系统
原因 预热油气量太小 油气循环线结焦或堵塞 温度测量或指示故障
塔底油甩不出去
新塔预热时顶温上不去
原因： 塔底进料线被焦堵塞 甩油泵不上量 甩油线流程有误
01
D106底过滤器堵塞
02
新塔预热时底温上不去
原因： 换塔是吹汽不及时或汽量太小，造成粘油堵塞焦炭孔道 给水阀门坏
给水泵出口压力表坏
冷焦水给不进去或进水量很小
焦炭塔塔壁变形示意图
胜利炼油厂3号焦炭塔塔壁变形的 间直径大，中下部变化大，顶部较小；中下部东西直径大，南北直径小，成为椭圆形状
01
塔体下封头筒体环焊缝以上第二至第四道圈板之间变形最大。
02
塔体环焊缝处变形较小，多年来基本无变化。
03
塔体变形量达一定数值后，渐趋缓慢。
延迟焦化焦炭塔
平常操作及异常处理
汇报日期
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生焦操作
除焦操作
除焦操作
除焦操作
、焦炭塔的塔体变形、开裂及可能产生的腐蚀
焦炭塔塔体变形 焦炭塔塔体由于长期处于冷、热交变的操作下，受热应力影响，易发生塔体鼓胀变形，经对国内八家炼厂的焦炭塔进行调查(88年秋)有5家有明显变形，变形部位多在塔体下部，塔壁径向鼓凸，呈糖葫芦状。塔壁的鼓凸变形过程如下图。
冲塔
原因： 炉出口温度偏低，泡沫层升高 处理量大，生焦超过安全高度 系统压力波动波动太大 新塔预热温度不够 换塔时，新塔油没有甩净 原料性质变化 注汽量太大
四通阀切换不过去或油线蹩压
原因： 方向搞错 四通阀没给汽封或汽封过小，阀内结焦 切换方向错误或配合不当 管线堵塞或隔断阀未开
炉出口温度变化太大
04
塔体变形的规律
底盖泄露或着火
焦化反应机理及延迟焦化装置的工艺原理流程
第二章焦化反应机理及延迟焦化装置地工艺原理流程2.1 石油烃类地热化学反应2.1.1 烃类热裂化地反应机理烃类热加工过程包括减粘裂化、热裂化和焦化等多种工艺过程,其反应机理基本上是相同地,只是反应深度不同而己.重质渣油地组成十分复杂,除了各种烃类之外,还含有较多地胶质和少量沥青以及碱金属、重金属、氮化物等杂质.所以,其热转化反应机理十分复杂.b5E2RGbCAP热转化机理可用自由基理论来解释,烃分子热裂化是在高温下键能较弱地化学键断裂生?和C?等较小地自由基可以从其他烃分子抽取一个氢自由基而生成氢HCHH?、成自由基532气或甲烷及一个新地自由基.较大地自由基不稳定,会很快再断裂成为烯烃和小地自由基.这一系列地连锁反应最终生成小分子地烯烃和烷烃.除了甲基自由基外,其他自由基虽然也能从烃类中抽取氢自由基<或甲基自由基）生成烷烃,但是速度很慢.约有10﹪地自由基互相结合生成烷烃,终止反应.以下分别用烷烃、芳香烃说明热转化地反应机理.p1EanqFDPw(1>烷烃地热转化①大烃分子地C—C键断裂生成两个自由基：CH→2CH? 1734168②生成地大分子自由基在β位地C—C键再继续断裂成更小地自由基和烯烃：CH?→H+CH? 9841784 CH?→H+CH? 594422CH?→H+CH? 34396 CH?→CH+H? 4522③小地自由基<例如甲基自由基,氢自由基）与其他分子碰撞生成新地自由基和烃分子：CH?+CH→CH+CH? 3316334416H?+CH→H+CH? 333421616④大地自由基不稳定,再断裂生成小地自由基和烯烃： CH?→CH+CH? 1716163388⑤自由基结合生成烷烃连锁反应终止：H?+H?→HCH+H?→CH4→CH 181788CH?+CH→CH 2093817异构烷烃地热转化反应机理与正构烷烃基本相同.3CH?+H?(2>芳烃地热转化在热转化过程中,带侧链芳烃中地烷基侧链会发生与烷烃相似地键断裂,但芳环不断裂,形成稳定地芳环自由基.芳环自由基可以再断裂或发生缩合反应生成多环芳烃和稠环芳烃.DXDiTa9E3d①芳烃地大分子侧链分裂：CHCH1→CHCH?+CH? 172665810254②生成地自由基再分裂：CHCH?→CH+CH? 524465622个或多个苯环<萘环,蒽环）缩合物,逐步转化为稠环芳烃.缩合程度越深,环上地氢原子数越少.裂化气中含,正构烷烃热分解时,例如.自由基反应机理可以解释烃类热反应地许多现象．C、C低分子烃较多,所以很难生成异构烷烃和民构烷烯烃等.RTCrpUDGiT各种烃类地热化学反应212.1.2烃类在高温<400～550℃）地作用下主要发生两类反应：一类是裂解反应,它是吸热反应；另一类是缩合反应,它是放热反应.至于异构化反应,在不使用催化剂地条件下一般是很少发生地.5PCzVD7HxA(1>烷烃烷烃地热化学反应主要有两类：①C—C键断裂生成较小分子地烷烃和烯烃.②C—H键断裂生成碳原子数不变地烯烃及氢.上述两类反应都是强吸热反应.烷烃地热反应行为与其分子中地各键能大小有密切地关系.表2-1-1列出了各种键能<kj/mol）地数据.jLBHrnAILg表2-1-1烷烃中地键能断裂地键键能/<kJ/mol）断裂地键键能/<kJ/mol）CH—H 431 CH—CH335 5 2523CH—H 410 CH—CH339 3 7523CH—H 398 CH—CH 335 372235n-CH—H 394n-CH-n-CH318 7 79334i-CH—H 390 n-CH-n-CH310 9 99444t-CH—H 373 i-CH-n-CH364 9 94449CH—CH 360 33由表2-1-1地键能数据可以看出烷烃热分解反应地一些规律性：①C—H键地键能大于C—C键地,故C—C键更易断裂.②长链烷烃中,越靠近中央地C—C键能较小,越易断裂.③随烷烃分子增大,烷烃中地C—H键及C—C键地键能都呈减小趋势,即它们地热稳定性逐渐下降.④异构烷烃中地C—H键和C—C键地键能都小于正构烷烃,说明异构烷烃更易断链和脱氢.因此产物中异构烷烃量远远少于正构烷烃.xHAQX74J0X⑤烷烃分子中步碳上地氢最容易脱除,其次是仲碳上地,而伯碳上地氢最难脱除.从热力学判断,在500℃左右,烷烃脱氢反应进行地程度不大.(2>环烷烃环烷烃地热稳定性比烷烃高,裂解时主要是烷基侧链断裂和环烷环地断裂,前者生成较小分子地烯烃或烷烃,且侧链越长,断裂地速度越快；后者生成较小分子地烯烃及二烯烃.LDAYtRyKfE单环环烷烃地脱氢反应须在600℃以上才能进行,但双环环烷烃在500℃左右就能进行脱氢反应,生成环烯烃,再进一步脱氢生成芳烃.Zzz6ZB2Ltk<3）芳香烃芳香烃是各种烃类中热稳定性最高地一种.各种芳烃分解难易程度地顺序是：带侧链地芳烃>带甲基地芳烃>无侧链地芳烃.一般条件下芳环不会断裂,但在较高温度下会进行脱氢缩合反应,生成环数较多地芳烃,直至生成焦炭.烃类热反应生成地焦炭是H/C原子比很低地稠密环芳烃,具有类石墨状结构.dvzfvkwMI1带烷基侧链地芳烃在受热条件下主要是发生侧链断裂或脱烷基反应.至于侧链地脱氢反应则须在更高地温度<650～700℃）时才能发生.rqyn14ZNXI环烷芳香烃地反应按照环烷环和芳香环之间地联接方式而异.联苯型环烷芳烃分子裂解时首先是在环烷环和芳环之间地键断裂,生成环烯烃和芳香烃,在更苛刻地条件下,环烯烃能环烷环脱,缩合型分子地热反应主要有三种：环烷环断裂生成苯地衍生物.进一步破裂开环氢生成荼衍生物,以及缩合生成高分子地多环芳香烃.EmxvxOtOco<4）烯烃虽然在直馏馏分油和渣油中几乎不含有烯烃,但是从各种烃类热反应中可能产生烯烃.这些烯烃在加热地条件下进一步裂解,同时与其他烃类交叉地进行反应,于是使反应变得极其复杂.SixE2yXPq5在温度不高时,烯烃裂解成气体地反应远不及缩合成高分子叠合物地反应来得快.但是,由于综合作用所生成地高分子叠合物也会发生部分裂解,这样,缩合反应和裂解反应就交叉地进行,使烯烃地热反应产物地馏锃范围变得很宽,而且在反应产物中存在有饱和烃、环烷烃和芳香烃.烯烃在低温、高压下,主要进行叠合反应.当温度升高到400℃以上时,裂解反应开始变得重要,碳链断裂地位置一般在烯烃双键地β位置.6ewMyirQFL烯烃地分解反应有两种形式：大分子烯烃→小分子烯烃+小分子烯烃大分子烯烃→小分子烯烃+小分子二烯烃其中二烯烃非常不稳定,其叠合反应具有链锁反应地性质,生成分子量更大地叠合物,甚至缩合成焦炭.当温度超过600℃时,烯烃缩合成芳香烃、环烷烃和环烯烃地反应变得更为明显.<5）胶质和沥青质胶质、沥青历在高温条件下除了缩合反应生成焦炭外,还会发生断侧链子、断链桥等反应,生成较小地分子.由以上地讨论可知,烃类在加热地条件下,反应基本上可以分成裂解与缩合<包括叠合）两个方向.裂解方向产生较小地分子,而缩合方向则生成较大地分子.烃类地热反应是一种复杂地平行顺序反应.这些平行地反应不会停留在某一阶段上,而是不断地进行下去.随着反应时间地处长,一方面由于裂解反应,生成分子越来越小、沸点越来越大地稠环芳香烃.高度缩合地结果就产生胶质、沥青质,最后生成碳氢比很高地焦炭.kavU42VRUs<6）含硫化合物原油中含硫化合物主要有硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩等,在重油中噻吩类硫含量约点总硫含量地三分之二.硫醚类化合物中C—S键能远比C—C键为小,因此它们地热稳定性低于同碳数地烃类,在受热条件下C—S键很容易断裂,这是延迟焦化过程能部分脱硫地原因之一.y6v3ALoS89不同结构硫醚地热稳定性不同,芳基硫醚比较稳定,环硫醚<硫杂环烷）次之,烷基硫醚最不稳定.烷基硫醚和环硫醚受热转化地产物主要是不饱和烃类和HS如：M2ub6vSTnP—S—CHCHRˊ→RCH＝CH+RˊCH＝CH+HS 222222R—2RCH和芳香环相类似,噻吩环地热稳定性相当高,一般情况下环不易破裂.重质油中含有噻吩衍生物,而且多半属于苯并噻吩系、二苯并噻吩系和萘并噻吩系,受热条件下它们会产生烷基或环烷取代基地断裂反应,而芳香环和噻吩环并合地稠环系则基本保留.所以重质油热转化过程所生成地渣油中地硫大部分为噻吩硫.延迟焦化所生成地高硫石油焦中硫地前身也应该是噻吩硫.0YujCfmUCw<7）含氮化合物渣油中地氮含量也是比较高地,所含地氮化物主要存在于五员地吡咯系或六员地吡啶系地杂环中,它们具有芳香性,这种热稳定环不易破裂.渣油中地氮杂环一般是与苯环或萘环相并合地.在热转化条件下,它们往往会缩合为更大地芳香环系,从而富集于热反应后地残渣油中.eUts8ZQVRd它们和一般烷基芳香烃一样会发,在受热时.这些含氮环系分子上大多还带有烷基侧链生侧链断裂反应.由于氮地存在,与氮杂环并合地芳香环上地烷基侧链与芳香环之间地C—C键会被活化,从而使侧链更容易断裂,导致重质油热转化反应速率地增大.sQsAEJkW5T<8）含氧化合物原油中所含地氧主要存在于羧基和酚基中,羧酸主要是环烷酸.此外,还有少量地脂肪酸和芳香酸.羧酸对热不稳定,容易发生脱羧基反应生成烃类和CO,如：GMsIasNXkA→RH+CO 2综上所述,渣油地烃类和非烃类在热反应过程中都是朝着两个方向进行,一个是2RCOOH裂解,一个是缩合.前者为较大分子经热分解和脱烷基后成为较小地分子；后者则为较小地分子脱氢缩聚成为较大地分子.TIrRGchYzg2.1.3反应热烃类地热反应包括分解、脱氢等吸热反应以及叠合、缩合等放热反应.由于分解反应占据主导地位,因此,烃类地热反应通常表现为吸热反应.7EqZcWLZNX渣油地热转化反应地反应热通常是以生成每千克汽油或每千克“汽油+气体”为计算基准.反应热地大小随原料油地性质、反应深度等因素地变化而在较大范围内变化,其范围在500～2000kJ/kg 之间.重质原料油比轻质原料油反应热<指吸热效应）大,而在反应深度增大时吸热效应降低.lzq7IGf02E2.2延迟焦化过程地反应机理延迟焦化过程地反应机理复杂,无法定量地确定其所有地化学反应.但是,可以认为在延迟焦化过程中,渣油热转化反应是分三步进行地：zvpgeqJ1hk①原料油在加热炉中很短时间内被加热至450～510℃,少部分原料油气化发生轻度地缓和和裂化.②从加热炉出来地、已经部分裂化地原料油进入焦炭塔.根据焦炭塔内地工艺条件,塔内物流为气-液相混合物.油气在塔内继续发生裂化.NrpoJac3v1③焦炭塔内地液相重质轻,在塔内地温度、时间条件下持续发生裂化、缩合反应直至生成烃类蒸气和焦炭为止.2.2.1焦炭地生成机理焦化过程中,渣油中地沥青质、胶质和芳烃分别按照以下两种反应机理生成焦炭：①沥青质和胶质地胶体悬浮物,发生“歧变”形成交联结构地无定形焦炭.这些化合物还发生一次反应地烷基断裂,这可以从原料地胶质-沥青质化合物与生成地焦炭在氢含量上有很大差别得到证实<胶质—沥青质地炭氢比为8～10,而焦炭地炭氢比为20～24）.胶质-沥青质生成地焦炭具有无定形性质和杂质含量高,所以这种焦炭不适合制造高质量地电极焦.1nowfTG4KI②芳烃叠合和缩合,由芳烃叠合反应和缩合反应所生成地焦炭具有结晶地外观,交联很少,与由胶质-沥青质生成地焦炭不同.使用高芳烃、低杂质地原料,例如热裂化焦油、催化裂化澄清油和含胶质-沥青质较少地直馏渣油所生成地焦炭,再经过焙烧、石墨化后就可得到优质电极焦.fjnFLDa5Zo选用不同性质地焦化原料油就可以生产不同性质和产率地焦炭.例如几种焦化原料按不同比例调合,改变原油品种或调整原油地混合比例,就可以改变焦化原料地性质.根据焦化装置地设计条件,可以在一定程度上通过改变操作条件来调整焦炭地产率及其性质.在设计新地焦化装置时,应考虑原料地性质和焦炭地可能用途来设定装置地操作参数.tfnNhnE6e5焦化原料油地康氏残炭值是测定生焦倾向地最主要性质.康氏残炭值与生焦量地相对关系如图2-2-1.实验室测得地残炭值就是渣油在蒸发和裂解过程生成地含炭残渣.这种残渣在化学结构上与延迟焦化过程生成地焦炭相似.各种烃和非烃物质在反应过程生成焦炭地相沥青质生成地无定形焦炭比例-由胶质,随着原料康氏残炭值地增大.中2-2-1对量也示于图也逐渐增大.例如对于康氏残炭什为8﹪地原料,无定形焦炭约占总生焦量地16﹪；对康氏残炭什为24﹪地原料,此值约为40﹪.HbmVN777sL应该指出,图2-2-1中生焦线所示地焦炭产率略高于常规延迟焦化装置地生焦率.关于焦炭收率地计算参见本书6.1地内容.V7l4jRB8Hs2.2.2热转化反应地集总模型已经发表地许多预测焦化反应产品分析地经验公式,均有一定地使用局限性和误差.若要求精确预测减压渣油在不同反应条件下地热转化产物分布,就必须采用研究复杂地反应动力学所使用地集总方法.于是,把减压渣油分为6个反应集总组分<饱和烃、轻芳烃、重芳烃、软胶质、硬胶质和沥青质）,把热转化产物分为5个集总组分<气体、汽油、瓦斯没1、瓦斯油2和焦炭）,就可以建立减压渣油热转化11集总反应动力学模型.这套反应动力学模型地假设包括：83lcPA59W9①饱和烃之外地5个集总组分生成瓦斯油2和焦炭；②6个反应集总组分之间不相互发生反应；③所有地反应均符合一级反应动力学方程；④饱和烃集总组分裂解生成地中间馏分油与其他5个集总组分生成地中间馏分油进一步裂解时反应性能并不相同；⑤不同渣油地各个组分热转化动力学特性是接近于恒定地.减压渣油11集总反应动力学模型网络共包括了28个反应动力学参数.用大庆、鲁宁管输减压渣油地饱和烃、轻芳烃、重芳烃、较胶质、硬胶质和沥青质6个组分为原料,分别进行热转化反应实验.然后用实验地结果求取11集总反应动力学模型地参数,就可以用计算机预测热转化过程地产品分布.mZkklkzaaP用大庆、鲁宁管输减压渣油为原料,进行热裂解反应实验.比较实验结果与用集总模型计算结果证实,两种结果十分吻合.AVktR43bpw2.3延迟焦化地工艺流程延迟焦化装置由焦化、分馏<包括气体回收）、焦炭处理和放空系统几个部分组成.2.3.1焦化—分馏部分典型延迟焦化装置地焦化—分馏部分工艺流程如图2-3-1.焦化原料油先与焦化瓦斯油换热,然后进入焦化主分馏塔底问好地缓冲段,在塔底与循环油混合.由此用加热炉进料泵送入加热炉.混合原料在炉中被迅速加热并有部分汽化和轻度裂化.为保持所需地流速、控制停留时间和抑制炉管内结焦,需向炉管内注入蒸汽.加热炉出料后快速进入处于生焦过程地焦炭塔中.焦炭塔内地油蒸汽发生热裂化反应,重质液体则连续发生裂化和缩合反应,最终转化为轻烃和焦炭.全部油气从焦炭塔顶部逸出并进入主分馏塔.焦炭塔为间歇操作,交替进行生焦、除焦操作.需要有两组<2台或4台）焦炭塔进行轮换操作,即一组焦炭塔为生焦过程；另一组为除焦过程.ORjBnOwcEd从焦炭塔顶出来地油气进入焦化主分馏塔底部地缓冲段,用从上部洗涤段来地重瓦斯油冲洗和冷却,使循环油冷凝下来,循环油与新鲜原料油在塔底混合,用泵送入加热炉.焦化主分馏塔下部设重瓦斯油循环回流段,从循环回流塔盘抽出重瓦斯油,取出地回流热量用于预热原料油,发生蒸汽和<或）作为气体回收部分重沸器地热源.主分馏塔上部为轻瓦斯油精馏段从此抽出轻瓦斯油,经过在汽提塔内用蒸汽汽提后作为产品.塔顶产品为石脑油和焦化富气经过冷凝冷却和油水分离后,分出地富气经过焦化富气压缩机升压后送入气体回收部分,分离为液化石油气及燃料气.分离出地石脑油除了用做塔顶回流外,其余部分作为焦化石脑油产品送出装置.为了有效回收热量,也可用上部循环回流代替塔顶冷回流.分离出地含硫污水送至污水处理场进行处理.2MiJTy0dTT除焦周期地操作包括切换、吹汽、水24h.～16每一切换周期为,焦炭塔为周期操作冷、放水、开盖、切焦、闭盖、试压、预热和切换几道工序.gIiSpiue7A焦炭塔采用水力除焦,使用使用15～30Mpa地高压水进行焦炭层地钻孔、切割和切碎.将焦炭由塔底排入焦炭池中,经过脱水后运出装置.uEh0U1Yfmh焦化加热炉是装置地关键设备,对提高装置地运行周期、降低装置能耗起着重要作用.大型焦化加热炉分为几个管程.每组炉管设有独立地燃烧器和独立地流量温度控制系统等措施来保证加热炉地正常运转和延长操作周期.IAg9qLsgBX焦化气体回收一般采用吸收-稳定流程,其任务是进行油气分离,脱硫得到焦化干气、液化石油气和焦化石脑油<汽油）.WwghWvVhPE来自焦化主分馏塔顶回流油罐地油气经过用富气压缩机压缩后,送入吸收脱吸塔回收液+化石油气和石脑油.吸收脱吸塔用石脑油吸收富气中地C组分.吸收脱吸塔顶地物料是<C23++轻烃,也含水量少量地C组分,故需要在再吸收塔中用轻油吸收C组分.再吸收塔顶物料为33焦化干气<<C轻烃）,累过胺液脱硫后作为炼厂燃料气送出装置.吸收脱吸塔底地物料直接2进入脱丁烷塔.塔顶地液化石油气经过用胺液脱硫后送出装置或是再用C/C分离塔把C/C4334组分分离开来.脱丁烷塔底部地焦化石脑油<汽油）经过冷却后直接作为产品送出装置.典型地气体回收部分工艺流程见图2-3-2asfpsfpi4k2.3.2放空系统放空系统用于处理焦炭塔切换过程中从塔内排出地油气和蒸汽.为控制污染和提高气体收率,延迟焦化装置设有气体放空系统.典型地密闭式放空系统流程图如图2-3-3.焦炭塔生焦完毕后,开始除焦之前,需泄压并向塔内吹蒸汽,然后再注水冷却.此过程中从焦炭塔汽提出来地油气、蒸汽混合物排入放空系统地放空塔下部,用经过冷却地循环油从混合气体中回收重质烃经脱水后,可以将之送回焦化主分馏塔或作焦炭塔急冷油.放空塔顶排出地油气和蒸汽混合物经过冷凝、冷却后,在沉降分离罐内分离出污油和污水,分别送出装置.沉降分离罐分出地轻烃气体经过压缩后送入燃料气系统.ooeyYZTjj12.3.3焦炭处理系统<1）直接装车从焦炭塔排出地焦炭和除焦水直接落入装运焦炭地铁路货车中,除焦水和焦炭粉末从车底部流入污水池.污水由此进入澄清池从水中除去焦粉,净化后地水再循环使用.图2-3-4为直接装车和脱水系统地流程.BkeGuInkxI<2）焦池装车焦池装车系统流程如图2-3-5.除焦过程排出地焦炭和水经过溜槽排入一个混凝土制地储焦池中,在储焦池一侧设一个集水坑,流出地水经过一些可拆卸地篮筐<内装焦炭）把水中地焦粉收集下来.另外用循环水总产搅拌集水坑内地焦粉,用泥浆泵把集水坑内地粉浆排出.最后从折流沉降出地洁净水送入除焦水缓冲罐,以使循环使用.储焦池中经过脱水地焦炭用吊车装车外运.储焦池地尺寸根据焦炭塔地个数和出焦量确定.PgdO0sRlMo<3）储焦坑装车除焦过程排出地焦炭和水直接排入地下式混凝土储焦坑中.储焦坑地一侧或两侧有除焦水排出口.在排水口之前地底层焦炭起着过滤焦粉地作用,以便把从储焦坑排出水中地大部分焦粉过滤出去.然后,水中残存地焦粉在折流池内进行最后净化.净化地水送回除焦水罐,再重复使用.储焦坑内经过脱水地焦炭用高架式抓斗起重机装车运出.储焦坑地容量根据焦炭塔地生焦能力和需要地储焦天数设计.储焦坑装车系统流程见图2-3-6.3cdXwckm15上述几种焦炭处理系统均为敞开式系统,操作条件差,环境污染严重.<4）脱水罐脱水罐为全封闭焦炭脱水系统.焦炭塔排出地焦炭和除焦水首先经过焦炭塔下部地粉碎.分离出地水经过净化后循环使用.或直接落入）脱水罐进行沉降脱水<然后送入,机形成泥浆．脱水后地焦炭从脱水罐中放出,经过运输机送入运焦车中.根据焦炭塔和脱水罐相对位置地不同,可有两种布置形式：h8c52WOngM①泥浆式脱水罐.焦炭塔和脱水罐为并列式布置.从焦炭塔底部排出地焦炭和水经过粉碎机破碎成焦粉后直接排入位于焦炭塔下部地泥浆池中.由此再用泥浆泵把焦粉和水形成地泥浆送入与焦炭塔并列布置地脱水罐中.焦炭在脱水罐内沉降下来,分离出来地水排入泥浆池.系统内需用大量地水进行循环.脱水地焦炭最后从脱水罐底部经输送机运出或直接装车.在一台澄清罐内从水中最后分出残余地焦粉.净水再用于除焦.泥浆式脱水罐系统流程见图2-3-7.v4bdyGious②重力式脱水罐.焦炭塔排出地焦炭和除焦水经粉碎后直接靠重力流入位于焦炭塔下部地脱水罐内.焦炭和水混合物在罐内沉降后,水被排出.脱水地焦炭从脱水罐地底部排出,经带式运输机运出装车.排出地水仍含少量地焦粉.在澄清罐中进行最后地净化.重力式脱水罐系统流程见图2-3-8.J0bm4qMpJ9上述两种形式地脱水罐均为密闭式地洁净操作规程,污染少.其差别是泥浆式脱水罐需使用泥浆泵,用大流量循环水.重力式脱水罐则不需用泥浆泵,不需要大流量地循环水.但是,需要很高地焦炭塔框架构筑物.重力式脱水罐系统和泥浆式脱水罐地竖向布置分别见图2-3-9和图2-3-10.XVauA9grYP。
延迟焦化装置放空系统存在的问题及优化改造
延迟焦化装置放空系统存在的问题及优化改造延迟焦化装置放空系统运行过程中普遍存在放空塔底泵汽蚀抽空、放空塔顶分液罐内油水分离效果差等主要问题。
青岛炼化延迟焦化装置通过优化改造，包括增加了塔顶回流洗涤流程、改造了放空塔顶分液罐内部结构、优化了放空塔入口及塔底温度控制方式、增加了污油回炼流程等。
经过优化改造后，实现了放空塔底泵平稳运行，装置零污油出装置，并满足连续回炼装置内或系统外污油的要求。
放空塔顶分液罐内含硫污水含油率降低了90%左右，加工损失率降低了0.17%，每年为企业增效2000多万元，具有较好的经济效益和环保效益。
标签：延迟焦化；放空塔；油水分离；污油回炼；环保延迟焦化装置焦炭塔在吹汽、给水等冷焦过程中会产生大量的高温蒸汽及油气[1]，放空系统的作用就是冷却这部分油气和蒸汽，回收不凝气、污油并外送含硫污水。
青岛炼化公司的延迟焦化装置于2008年建成投产，2011年大检修期间进行了扩能改造，加工量由2.5Mt/a提高至2.9Mt/a。
放空系统采用塔式油吸收接触冷却技术，即焦炭塔在吹汽、给水时产生的油气进入放空塔，经过降温分离处理，分离为不凝气、含硫污水和污油，其中塔顶不凝气排放至火炬，塔顶分液罐中含硫污水至污水汽提装置或排入冷、切焦水系统作为补水，塔顶分液罐中污油外送至污油罐。
塔底污油经水箱冷却后一部分返回放空塔作为冷凝介质，一部分装置内回炼或送出装置。
在实际运行中，放空系统塔顶分液罐中油水存在高度乳化，油水无法有效分离，冷切焦水水质差、异味大的问题。
同时，放空塔底泵易汽蚀抽空，影响装置的平稳运行。
针对以上问题，2015年大检修期间，提出了对放空塔系统进行优化改造的思路，因施工时间原因，仅增加了本次优化改造的管线甩头。
2017年，继续按照优化改造思路，将各条优化改造流程进行了实施。
改造后，能够实现对装置自产及全厂污油回炼、放空塔顶分液罐中油水分离效果大大改善、塔底泵不再出现汽蚀抽空，实现了良好环保及经济效益。
延迟焦化装置焦炭塔顶油气隔断阀故障分析与改进
延迟焦化装置焦炭塔顶油气隔断阀故障分析与改进徐 伟（中国石化塔河炼化有限责任公司，新疆库车８４２０００）摘要：某炼油厂延迟焦化装置焦炭塔顶大油汽线隔断阀生产时出现卡涩导致电动头与执行机构连接杆断裂的问题。
对隔断阀解体检查，发现阀体内部构件波纹管结焦，导致阀门开关卡涩。
对故障原因分析，未控制回炼常压装置电脱盐污油和隔断阀吹扫蒸汽压力是焦炭塔顶大油汽线隔断阀卡涩故障的两个主要原因。
通过优化隔断阀运行环境，一方面控制电脱盐污油回炼温度不低于１３０℃、回炼量不大于５ｔ／ｈ，并在焦炭塔大油汽隔断阀开关时禁止回炼污油，阻止隔断阀波纹管结焦；另一方面提高隔断阀吹扫蒸汽压力至０．８０ＭＰａ，降低结焦物质在隔断阀球面及波纹管停留时间，避免波纹管结焦。
通过以上措施，实现了装置关键设备的长周期运行。
关键词：延迟焦化装置 焦炭塔 隔断阀 波纹管结焦 污油回炼 吹扫蒸汽 某炼油厂延迟焦化２号装置设计加工塔河常压渣油，该装置设计处理能力为２．２Ｍｔ／ａ，设计循环比为０．８，装置由分馏、焦化、吸收稳定、吹气放空及切焦水、冷焦水处理、除焦系统等部分组成。
该焦化反应采用三炉六塔的工艺路线及可灵活调节循环比的工艺流程。
２０１９年１０月３１日，焦炭塔Ｔ３０１Ｃ油气隔断阀出现卡涩，无法打开，装置被迫停炉。
１ 焦炭塔高温阀门使用情况延迟焦化装置焦炭塔系统共计高温阀门２８个，球阀１６个，环阀３个，旋塞阀１２个，其中Ｔ３０１Ｃ和Ｔ３０１Ｄ油气隔断总阀旋塞阀为２０１８年大检修期间新增。
各阀门规格及参数见表１。
表１ 阀门参数Ｔａｂｌｅ１ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｖａｌｖｅｓ２ 焦炭塔Ｔ３０１Ｃ油气隔断球阀故障延迟焦化装置焦炭塔Ｔ３０１Ａ－Ｄ油气隔断阀是高温防结焦球阀，阀门规格：ＤＮ６００，ＰＮ５．０。
从２０１９年８月开始，在焦炭塔预热、放空期间，焦炭塔Ｔ３０１Ｃ和Ｔ３０１Ｄ油气隔断阀开关存在卡涩现象，特别是焦炭塔Ｔ３０１Ｃ油气隔断阀卡涩最为严重。
延迟焦化装置焦炭塔与加热炉岗位技术问答
延迟焦化装置焦炭塔与加热炉岗位技术问答1、什么是延迟焦化?答：重质油品经管式加热炉加热到焦化反应所需要的温度，并使之迅速离开加热炉管，在焦炭塔内油品进行裂解和缩合反应，生成的油气由焦炭塔顶逸出，生成的焦炭留在塔内。
在这一过程，焦化反应被推迟到焦炭塔中进行，因此，称为延迟焦化过程。
2、什么是石油焦?答：石油焦是原料在焦化装置中进行深度裂解缩合得到的残余物。
它是一种黑色带有金属光泽的多孔固体，主要成分是炭单质。
石油焦的性质与原料有很大的关系，沥青基所得的焦炭，挥发分小、质量好。
如果原料含硫高，则焦炭含硫量大。
含芳烃的原料生产的焦炭灰分含量极少。
3、什么是针状焦?答：针状焦是延迟焦化过程的特殊产品，为多孔固体，有银灰色金属光泽，焦孔略呈椭园形，孔的定向均匀，表面上有针状纹理结构。
针状焦的主要物理特点是密度大、纯度高、杂质少，烧蚀量及热膨胀系数均较低。
针状焦的含硫量、灰分和重金属含量也比普通石油焦低。
4、延迟焦化的产品有哪些?答：焦化干气、液态烃、汽油、柴油、蜡油、重蜡油、石油焦等。
5、渣油的四组分是指什么?答：饱和烃、芳烃、胶质、沥青质。
6、延迟焦化中渣油热转化反应是如何进行的?答：延迟焦化过程的反应机理复杂，无法定量地确定所有化学反应。
但是，可以认为在延迟焦化过程中，渣油热转化反应是分三步进行的：(1)原料油进入加热炉在很短时间内被加热至450～510℃。
少部分原料油气化发生轻度的缓和裂化。
(2)从加热炉出来的，已经部分裂化的原料油进入焦炭塔。
根据焦炭塔内的工艺条件，塔内物流为气一液相混合物，油气在塔内继续发生裂化。
(3)焦炭塔内的液相重质烃，在塔内的温度、时问条件下持续发生裂化、缩合反应直至生成烃类蒸气和焦炭为止。
7、焦炭的生成机理是什么?答：焦化过程中，渣油中的沥青质、胶质和芳烃分别按照以下两种反应机理生成焦炭： (1)沥青质和胶质的胶体悬浮物，发生“歧变”形成交联结构的无定形焦炭。
这些化合物还发生一次反应的烷基断裂，这可以从原料的胶质一沥青质化合物与生成的焦炭在氢含量上有很大差别得到证实(胶质一沥青质的碳氢比为8～10，而焦炭的碳氢比为20～24)。
延迟焦化焦炭塔系统长周期运行分析
延迟焦化焦炭塔系统长周期运行分析张 塞（中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司，北京市１０２５００）摘要：焦炭塔是延迟焦化装置的核心设备，日常生产中，经常遇到焦炭塔系统设备故障，如焦炭塔特阀故障，顶阀、底阀在运行中出现开关异常，ＸＶ阀铜套磨损等，导致装置非计划停工。
对设备故障原因进行了分析并提出了整改措施，如增大关键球阀防焦蒸汽量、定期检查特阀执行机构力矩、ＸＶ阀门预知维修、改进底阀排污阀门形式等，有效降低了此类故障的发生率。
关键词：延迟焦化 焦炭塔 长周期运行 中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油部延迟焦化装置于２００７年７月投产，生产能力为１．４Ｍｔ／ａ，生焦周期２０ｈ，生产焦炭、汽油、柴油、蜡油、液化石油气和干气等产品。
其中焦炭塔系统设备较多，包括特阀、ＸＶ阀、顶阀、底阀、底阀排污球阀、水力除焦设备中的切焦器、水马达、电马达等。
日常生产过程中，多次遇到相关设备故障，分析了故障原因，总结了焦炭塔系统长周期运行对策和方案，为装置长周期运行奠定了基础［１ ３］。
１ 焦炭塔系统长周期运行影响因素与对策１．１ 特 阀１．１．１ 特阀及故障分析焦炭塔系统共有８台特阀，其使用介质一般为含有焦粉的油品、减压渣油和蒸汽，工作温度５００℃左右，工作压力０．５ＭＰａ左右。
日常运行过程中特阀主要出现过３种故障：阀体结焦阀门开关不动作、电动执行机构故障以及力矩过大导致电动执行机构损坏［４］。
特阀包括电动头、执行机构和球阀，其中执行机构包括齿轮机构，蜗轮蜗杆机构等。
电动头驱动执行机构动作，执行机构驱动球阀开关动作。
阀球通过两端阀座固定，一端通过波纹管弹性提供补偿力，阀球与阀座之间为硬密封。
阀门加工精度、密封面划伤以及阀门长期在高低温温变载荷的作用下发生变形，为杂质进入空腔并结焦提供了条件。
由于吹扫口位置设置等原因，加之蒸汽品质及注入量的影响，介质及焦粉无法被彻底吹扫干净，会在阀体空腔及波纹管内壁、外壁发生沉积，产生结焦。
延迟焦化焦炭塔操作安全控制系统
延迟焦化焦炭塔操作安全控制系统
李和杰;杜翔
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2013(043)009
【摘要】焦炭塔操作包括多个步骤,涉及的设备、机械、阀门、仪表数量众多,容易发生误操作、造成严重的人员伤害和设备损坏.中石化洛阳工程有限公司成功开发了一套焦炭塔操作安全控制系统(Co-PCIS),涵盖焦炭塔操作的全部过程及相关的机械设备、阀门和仪表,通过程序引导、判断和操作员确认的运行方式,对焦炭塔操作实现安全可靠的控制,可以有效防止误操作、禁止未经授权的操作,提高焦化装置的安全性.目前Co-PCIS已在洛阳、天津、青岛、塔河、荆门、胜利等石化企业的延迟焦化装置上成功应用,未发生任何故障或紧急切除.
【总页数】4页(P40-43)
【作者】李和杰;杜翔
【作者单位】中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003;中石化洛阳工程有限公司,河南省洛阳市471003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.延迟焦化焦炭塔顺序控制系统的开发与应用 [J], 袁泉
2.延迟焦化装置焦炭塔焦化炉的平面布置及配管设计 [J], 方长生;张培合
3.延迟焦化装置焦炭塔控制系统的升级改造 [J], 赵彦伟;王锐
4.延迟焦化装置焦炭塔四通阀故障分析及处理措施 [J], 魏希超;侯丽娜
5.延迟焦化装置焦炭塔锥体裂纹产生原因与修复 [J], 田庆;徐伟
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冲塔
①原因： ②炉出口温度偏低，泡沫层升高 ③处理量大，生焦超过安全高度 ④系统压力波动波动太大 ⑤新塔预热温度不够 ⑥换塔时，新塔油没有甩净 ⑦原料性质变化 ⑧注汽量太大
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四通阀切换不过去或油线蹩压
原因： ①方向搞错 ②四通阀没给汽封或汽封过小，阀内结焦 ③切换方向错误或配合不当 ④管线堵塞或隔断阀未开 ⑤炉出口温度变化太大
• 焦炭塔塔体由于长期处于冷、热交变的操
作下，受热应力影响，易发生塔体鼓胀变 形，经对国内八家炼厂的焦炭塔进行调查 (88年秋)有5家有明显变形，变形部位多在 塔体下部，塔壁径向鼓凸，呈糖葫芦状。 塔壁的鼓凸变形过程如下图。
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焦炭塔塔壁变形示意图
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冷焦水给不进去或进水量很小
原因： ①换塔是吹汽不及时或汽量太小，造成粘油
堵塞焦炭孔道 ②给水阀门坏 ③给水泵出口压力表坏
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冷焦后放水不畅通
原因： ①呼吸阀未开 ②给水冷焦不当造成炸焦，塔底管线被焦堵
塞 ③放水线被堵 ④焦孔被粘油堵塞
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二 、焦炭塔的塔体变形、开裂及可 能产生的腐蚀
（一）焦炭塔塔体变形
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新塔预热时顶温上不去
原因 ①预热油气量太小 ②油气循环线结焦或堵塞 ③温度测量或指示故障 ④塔底油甩不出去
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新塔预热时底温上不去
原因： ①塔底进料线被焦堵塞 ②甩油泵不上量 ③甩油线流程有误 ④D106底过滤器堵塞
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胜利炼油厂3号焦炭塔塔壁变形的 检查结果
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塔体变形的规律
• 一般规律是环缝处直径小，而环缝之间直
径大，中下部变化大，顶部较小；中下部 东西直径大，南北直径小，成为椭圆形状
• (1)塔体下封头筒体环焊缝以上第二至第四
道圈板之间变形最大。
• (2)塔体环焊缝处变形较小，多年来基本无
变化。
• (3)塔体变形量达一定数值后，渐趋缓慢。
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异常情况及处理
1.底盖泄露或着火
① 预热和生产中发生泄露，应及时汇报车间，在经车间领导 同意后，做好热紧工作
② 泄露不严重时用保护蒸汽掩护 如焦炭塔底盖泄露着火，首先要用消防蒸汽或消防器材扑 救；焦炭塔顶油气适当放空泄压，火势大处理不了时，请 示车间即作切换处理，切换塔后老塔改放空，防止火灾进 一步扩大。如无法换塔。可降温降量打循环。如果是刚换 新塔漏油着火，在条件许可情况下，经请示车间，做好安 全防范措施，再换回老塔，新塔及时处理后再切换过来
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完
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延迟焦化焦炭塔
平常操作及异常处理
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1
生焦操作
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除焦操作
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除焦操作
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除焦操作
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紧急换塔
原因 ①遇到“四停”事故处理无效 ②焦炭塔头盖严重泄漏着火处理无效 ③焦炭塔焦层过高有冲塔危险 ④其他岗位发生重大事故无法继续生产
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正常生产时焦炭塔安全阀跳开
原因： 系统压力过高；炉注水量过大；挥发线结焦
严重；汽封量或小吹汽量过大；冷焦是串 水；大吹汽时串汽过大；升温时，生焦塔 出口阀关得太多或甩油罐顶循环阀没开大 ；操作失误，将焦炭塔后路阀门关死