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        油漿系統(tǒng)的防結(jié)焦設計

        2010-09-06 08:16:04李青松尚亞男
        化工技術(shù)與開發(fā) 2010年9期
        關(guān)鍵詞:油漿分餾塔結(jié)焦

        李青松,尚亞男

        (1. 青島中油華東院安全環(huán)保公司,山東 青島 266071; 2. 中原油田石油化工總廠, 河南 濮陽 457001)

        油漿系統(tǒng)的防結(jié)焦設計

        李青松1,尚亞男2

        (1. 青島中油華東院安全環(huán)保公司,山東 青島 266071; 2. 中原油田石油化工總廠, 河南 濮陽 457001)

        介紹了中原油田石油化工總廠催化裂化裝置油漿系統(tǒng)結(jié)焦狀況,分析了其原因,針對分餾塔底抽出口和油漿上、下返塔分布器進行了防結(jié)焦改造設計,解決了催化裝置油漿系統(tǒng)的結(jié)焦問題,保證了裝置安全平穩(wěn)長周期運行。

        催化裂化;油漿;結(jié)焦;設計;改造

        中原油田石化總廠催化裂化裝置為 50×104t·a-1同軸式催化裂化。由于油漿系統(tǒng)的結(jié)焦較為嚴重,困擾著裝置長周期運行,裝置的生產(chǎn)能力下降,甚至導致被迫停工,影響了裝置的平穩(wěn)運行,給生產(chǎn)經(jīng)營造成較大損失。

        1 油漿系統(tǒng)運行狀況

        1.1 油漿循環(huán)系統(tǒng)流程

        催化裂化油漿循環(huán)系統(tǒng)流程圖見圖1。

        圖1 催化裂化油漿循環(huán)系統(tǒng)流程

        油漿從分餾塔(T201)底抽出后經(jīng)油漿泵(P207)加壓,經(jīng)過換熱后分為三路:一路為油漿上返塔,返回分餾塔“人”字擋板上部,洗滌高溫反應油氣;一路為油漿下返塔,返回分餾塔底做冷卻油漿,控制分餾塔底溫度;另一路為外甩油漿,經(jīng)過油漿冷卻器(C206)出裝置。

        1.2 油漿系統(tǒng)結(jié)焦機理

        油漿中多環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等各類不飽和烴在高溫下,由氧和金屬引發(fā)催化作用,容易脫氫產(chǎn)生芳烴自由基,通過自由基鏈反應而產(chǎn)生高分子聚合物。隨著聚合物和縮合物的分子量不斷增大,在介質(zhì)中的溶解度逐漸減小,析出后粘附在設備表面,當遇到催化劑時,更易聚集成顆粒,這些高分子的聚合物可起到粘合劑的作用,使顆粒的聚集大大加快,已經(jīng)粘附在表面的聚合物也能起到捕獲劑的作用,加快顆粒的沉積,直至生成焦炭。

        導致油漿系統(tǒng)結(jié)焦的因素是多方面的,分餾塔底溫度過高是油漿系統(tǒng)結(jié)焦的直接影響因素,還有油漿在分餾塔底停留時間以及在油漿系統(tǒng)的總停留時間,油漿性質(zhì)和組成都是油漿結(jié)焦產(chǎn)生的重要因素。

        1.3 油漿系統(tǒng)結(jié)焦狀況

        催化裂化裝置油漿系統(tǒng)結(jié)焦造成油漿管線堵塞、系統(tǒng)壓降增大、油漿循環(huán)量的不足,分餾塔底溫度無法控制,加劇焦碳的生成,最終使油漿循環(huán)系統(tǒng)癱瘓。

        油漿系統(tǒng)結(jié)焦主要集中了3個關(guān)鍵部位:

        (1)分餾塔底抽出:分餾塔底結(jié)焦導致油漿抽出口的過濾網(wǎng)被堵塞,油漿泵不上量,油漿抽不出來,無法進行油漿循環(huán),此時分餾塔底結(jié)焦多達4t。

        (2)油漿下返塔:油漿下返塔的分布器被結(jié)焦堵住,導致冷卻油漿量不足,分餾塔底溫度不能控制而超高,油漿在超溫下加速結(jié)焦,導致塔內(nèi)大量結(jié)焦生成。

        (3)油漿上返塔:油漿上返塔的分布器被結(jié)焦堵住,導致對高溫油氣的洗滌油漿量不足,且油漿分布不均而偏流,不僅影響塔上部的熱量平衡,也會導致“人”字擋板上大量結(jié)焦。

        2 油漿系統(tǒng)改造

        在2007年5月的設備大檢修中,對上述油漿系統(tǒng)的3個關(guān)鍵部位進行了改造:

        (1)分餾塔底抽出。油漿抽出濾焦器增高擴孔。原濾焦器是直徑為Ф350mm,高度為360mm筒體,筒體上面開有Ф9.5mm的孔。設計更換了新的濾焦器,新濾焦器直徑不變,將筒體高度增加到900mm,且分為上下兩段,上段高540mm,上段筒體的過濾孔增大為Ф20 mm,下段過濾開孔增大為Ф11 mm,頂部仍安裝原來的帽板。采用新的濾焦器后,其下段開孔的增大,可以使更多小顆粒的焦塊被抽出去,從油漿泵的過濾器清除。即使下段筒體被焦塊完全堵塞了,由于上段筒體開有更大的開孔,也可以使油漿順利被抽出。筒體高達900mm,允許分餾塔底有更大的空間容納那些無法被抽出的焦塊,其防止被焦塊堵塞的能力比原濾焦器大大增強了,如圖2所示。

        增設塔底攪拌油漿線。在油漿抽出濾焦器底部周圍增設一直徑為Ф700mm環(huán)形分布器,分布器管線直徑Ф57mm,開有8個垂直向下直徑Ф20mm小孔,介質(zhì)是從油漿下返塔流量計與調(diào)節(jié)管之間引出來的一部分油漿,作用是對油漿抽出濾焦器及周圍進行沖洗和攪拌,防止催化劑、軟焦塊在分餾塔最低位置沉積而結(jié)成更大更硬的焦塊。

        圖2 分餾塔的濾焦器和攪拌油漿

        (2)油漿下返塔。油漿下返塔分布器擴徑。原下返塔分布器管線直徑為 Ф89 mm,上面分布有 60個直徑Ф10 mm的開孔,檢修時常發(fā)現(xiàn)此管線堵塞嚴重,絕大部分小孔被完全堵塞,由于時間長久,里面結(jié)焦都很堅硬。設計新下返塔分布器管線擴徑為Ф108 mm,上面均勻分布著28個直徑Ф30 mm的小孔,管徑和孔徑的擴大可以減少被堵塞的幾率。

        (3)油漿上返塔。上返塔分布器改型。原上返塔管線為直徑Ф159 mm的樹枝型分布器,上面開有Ф12的小孔,由于孔徑過小,該管線也是很容易堵塞,每次檢修都能發(fā)現(xiàn)大部分管線與小孔都被硬焦塊堵死,新更換的上返塔管線是Ф219的直管子,下端開有5個190mm×85mm的方孔,并在其正下方增設“王”字型分布槽,槽寬440mm,堰高100mm,堰頂是波浪形。這樣設計更利于油漿均勻分布,如圖3所示。

        圖3 油漿上返塔的“王”字型分布器

        3 應用效果

        從2007年6月裝置開工,油漿系統(tǒng)壓降一直保持較低,油漿泵入口過濾網(wǎng)清理時,沒有發(fā)現(xiàn)焦塊,分餾塔底溫度一直能控制在 320~330℃之間,生產(chǎn)平穩(wěn)。2009年7月,催化裝置停工檢修時,發(fā)現(xiàn)油漿系統(tǒng)除“人”字擋板有輕微結(jié)焦外,其它部位基本沒有焦塊形成,油漿系統(tǒng)管線及換熱器非常暢通。

        油漿系統(tǒng)的防結(jié)焦設計改造保證了催化裝置的安全、平穩(wěn)、長周期運行。

        Reformed to Prevent Caking In Slurry System

        LI Qing-song, SHANG Ya-nan
        (CPECC East-China Safe Environmental Protection Ltd., Qingdao 266071, China)

        TE 624.41

        B

        1671-9905(2010)09-0061-02

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