油气线结焦原因.

油气线结焦原因

1.前言

近年来，由于市场经济的影响和投资的限制，各石油化工公司新建、改扩建延迟焦化装置，给企业带来了可观的经济效益，为企业的发展做出了巨大的贡献。

为了提高经济效益，大部分炼油厂的焦化装置都满负荷生产，有的甚至是超负荷生产，结果带来了一系列的问题，其中之一就是焦炭塔顶大油气线结焦，管线压力降过大，致使装置不能正常运行。另外分馏塔各抽出线夹带焦粉，设备、管线磨损、腐蚀严重，影响产品质量和操作周期。这在国内大部分炼油厂都发生过，如上海石化、武汉石化、荆门石化、济南石化、锦西五厂等都发生过油气管线结焦严重的现象。因此，仔细分析一下原因，找出解决处理的措施是十分必要的。

2.油气线结焦原因

焦炭塔顶大油气线结焦的主要原因归纳起来主要有以下三点：

2.1焦粉(或泡沫)的夹带

焦炭塔焦粉的夹带主要和塔内的油气线速及安全空高有关，在确定焦炭塔直径时一般按允许线速＜0.15m/s计算，当装置处理能力提高时，油气线速增大，目前有的焦化装置的操作线速已超过0.15m/s，导致焦粉和泡沫不能沉降而带到出口线。

在确定焦炭塔高度时应留有一定的安全空高，安全空高一般为塔顶切线离泡沫层顶部的距离，一般安全空高为3~5米，国外也有2~3米的设计。空高越大，焦炭塔的利用率越低，但油气在塔内的停留时间延长，对减少油气线和分馏塔内结焦有利。国内设计一般在5米左右，但在操作中，由于是满负荷或超负荷运行，使得焦炭塔的安全空高减少，油气在塔内的停留时间缩短，焦粉和大量未完全反应的蜡油被夹带到大油气线内，裂化和缩合反应在大油气线内继续进行，焦粉慢慢越结越多，使得DN350~DN500的管径后来只剩下φ40~φ100的油气流通面积了。

2.2焦粉的沉积

一般情况下，延迟焦化装置都设有焦炭塔顶油气线注急冷油措施，如果急冷油的温度、流量选择的合适，则急冷后的油气温度在420℃左右。如果急冷油的温度偏高或注入量过小，急冷后的油气温度会高于420℃，那么油气在管线内就会有残余反应，若急冷油的注入位置不合适，也会导致冷却效果不理想，油气携带的焦粉不能有效洗涤，使被冷却的油气中的液体未及时排除，停留在出口管线中，并且会有大量的焦粉沉积在管壁上，随着操作时间的延长，焦粉越集越多，最后导致大油气线堵塞，压力降升高，操作难以进行。

2.3原料性质变差

随着世界原油的开采，原油的性质越来越差：比重、粘度增大，杂质、重金属含量升高，水和盐的含量增加，这就需要在加工前做好预处理。众所周知，焦化装置在炼油厂就象我们城市的一个“垃圾桶”，这也是焦化装置的一个特点：能加所有的其它装置无法加工的原料。这样一来，从油田开采或者输送过来的原料越来越差，进焦化装置的渣油就更差了。渣油中盐含量增加，在焦炭塔内就容易发泡，泡沫层升高，携带大量的焦粉进入油气管线，焦粉进一步的沉积，造成大油气线结焦。

3. 减少大油气线结焦的几点措施

只有正确的分析，才能找到正确的解决方法。从以上的分析基本了解了结焦的主要原因，针对油气线结焦问题提出如下措施。

3.1 控制生产负荷

一般情况，设计是严格按着装置的规模和原料性质及产品要求来确定设备的规格、型号的。原料及处理量一定，所确定的焦炭塔的塔径和高度也就随之而定。富裕量即操作弹性一般为60%~110%。如果超过装置的最大弹性范围就会引发一系列的问题，大油气管线结焦就是其中之一。因此不能盲目的追求大处理量，应根据加工的原料性质对焦炭塔进行核算，使焦炭塔内的气速空高在安全范围之内，或采用缩短生焦时间的办法来增加焦炭塔的处理能力。

3.2 选择适宜的急冷油

常用的急冷油有三种：柴油、中段油和蜡油。选择急冷油可以从两个

方面考虑：一是急冷效果，就是急冷后的油气温度。急冷后的油气温度稳定，油气线内残余反应继续的可能性就小，管线结焦的程度越低。反之则结焦越严重。用这三种油品作急冷油的急冷效果是柴油＞中段油＞蜡油。二是经济效益，用柴油作急冷油，大量的柴油被注入焦炭塔，分离出来的高品质油品又被注入焦炭塔，循环运转，分馏塔分离出来的大量柴油携带的热量无法充分利用，大量的低温位热源只能通过空冷器或水冷器将热量取走。而用蜡油作急冷油，蜡油不易汽化，急冷后油气易冷凝，造成管线结焦。综合考虑，选择中段油作为急冷油比较适合。

3.3 确定最佳的急冷油注入位置

在早期的设计中，一般在大油气线出口加三条急冷油注入管线，管径

气温度将低到420℃以下，这样在注急冷油前的一段管线非常容易结焦。而且管线内结的焦又不能清除，经过长期的经验总结，设计了一种新的注入位置。将急冷油的注入位置降低到油气线刚刚出焦炭塔的根部，而且急冷油管线也增大到DN40，并采用内置环行喷雾管注入，有效的防止了油气线结焦。

3.4 及时判断管线结焦情况和方便结焦清除的措施

过去焦炭塔顶是安装一支压力表，并在油气出口线的后部，当压力表前的管线结焦后，该压力表的压力仍会是正常值，无法判断结焦情况，经常出现安全阀起跳而压力不高的现象。本文提出了在安全阀入口增加压力指示，通过该压力表的指示值和出口管道上压力表指示值的差值可明显判断油气出口线的结焦情况，在除焦过程中把管线中的结焦清除。过去油气出口采用大弯头连接，不方便清焦。本文提出改用三通或四通连接，上面

比塔底注入的消泡效果明显，塔顶注入应采用特殊的喷头使消泡剂分布均匀。消泡剂的注入量一般为塔进料的20~50ppm，用柴油稀释到合适的浓度。注入消泡剂可明显降低泡沫层高度，减少油气中的焦粉夹带，从而减少油出口管线的结焦。

4.小结

焦炭塔是焦化装置的核心设备，在工程设计时不仅要考虑焦炭塔本身结构尺寸、操作温度、操作压力、泡沫层高度、生焦时间等因素，还要考虑到与设备相关的每一个细节，如焦炭塔顶出口线的结构形式等，这样才能保证装置安全、可靠、稳定、长周期的运行。