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(yáng) 457001)

油漿系統(tǒng)的防結(jié)焦設(shè)計(jì)

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(yáng) 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?fàn)顩r，分析了其原因，針對(duì)分餾塔底抽出口和油漿上、下返塔分布器進(jìn)行了防結(jié)焦改造設(shè)計(jì)，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(zhǎng)周期運(yùn)行。

催化裂化；油漿；結(jié)焦；設(shè)計(jì)；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(yán)重，困擾著裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，裝置的生產(chǎn)能力下降，甚至導(dǎo)致被迫停工，影響了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成較大損失。

1 油漿系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)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(jī)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(yīng)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(shè)備表面，當(dāng)遇到催化劑時(shí)，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(dǎo)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(shí)間以及在油漿系統(tǒng)的總停留時(shí)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?fàn)顩r

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(gè)關(guān)鍵部位：

(1)分餾塔底抽出：分餾塔底結(jié)焦導(dǎo)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(jìn)行油漿循環(huán)，此時(shí)分餾塔底結(jié)焦多達(dá)4t。

(2)油漿下返塔：油漿下返塔的分布器被結(jié)焦堵住，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致對(duì)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(huì)導(dǎo)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(shè)備大檢修中，對(duì)上述油漿系統(tǒng)的3個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行了改造：

(1)分餾塔底抽出。油漿抽出濾焦器增高擴(kuò)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(shè)計(jì)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(dá)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(qiáng)了，如圖2所示。

增設(shè)塔底攪拌油漿線。在油漿抽出濾焦器底部周圍增設(shè)一直徑為Ф700mm環(huán)形分布器，分布器管線直徑Ф57mm，開有8個(gè)垂直向下直徑Ф20mm小孔，介質(zhì)是從油漿下返塔流量計(jì)與調(diào)節(jié)管之間引出來的一部分油漿，作用是對(duì)油漿抽出濾焦器及周圍進(jìn)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(kuò)徑。原下返塔分布器管線直徑為 Ф89 mm，上面分布有 60個(gè)直徑Ф10 mm的開孔，檢修時(shí)常發(fā)現(xiàn)此管線堵塞嚴(yán)重，絕大部分小孔被完全堵塞，由于時(shí)間長(zhǎng)久，里面結(jié)焦都很堅(jiān)硬。設(shè)計(jì)新下返塔分布器管線擴(kuò)徑為Ф108 mm，上面均勻分布著28個(gè)直徑Ф30 mm的小孔,管徑和孔徑的擴(kuò)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(gè)190mm×85mm的方孔，并在其正下方增設(shè)“王”字型分布槽，槽寬440mm，堰高100mm，堰頂是波浪形。這樣設(shè)計(jì)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(yīng)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(shí)，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(shí)，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(shè)計(jì)改造保證了催化裝置的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)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