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        延遲焦化裝置焦炭塔頂油氣線異常結(jié)焦的原因分析及對(duì)策

        2021-09-10 00:41:56侯繼承王樂毅
        四川化工 2021年4期

        侯繼承 王樂毅

        (中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽分公司,河南洛陽,471012)

        延遲焦化工藝是重油加工的主要工藝,在原油加工中發(fā)揮著重要的作用。延遲焦化裝置焦炭塔大油氣線結(jié)焦現(xiàn)象是國(guó)內(nèi)同類裝置中普遍存在的一個(gè)問題[1]。洛陽石化延遲焦化裝置為一爐兩塔,可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程。大檢修后開工兩個(gè)月時(shí)間,焦炭塔A塔頂急冷油注入口附近出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)焦,而B塔同樣位置未出現(xiàn)結(jié)焦。對(duì)A塔結(jié)焦清理半月后,A塔壓力又逐步升高,再次出現(xiàn)異常結(jié)焦現(xiàn)象。本文結(jié)合焦化工藝的操作特點(diǎn),對(duì)結(jié)焦過程進(jìn)行分析推理,找出異常結(jié)焦原因和處理方法。

        1 A塔壓力上升情況

        2020年6月24日焦化裝置大檢修后開工,兩個(gè)焦炭塔生產(chǎn)時(shí)壓力均為0.12MPa。自2020年7月15日開始,A塔壓力由0.12MPa逐步上升,至2020年8月30日達(dá)到0.16MPa。如圖1所示,通過焦塔內(nèi)和油氣線的壓力測(cè)量?jī)x表和現(xiàn)場(chǎng)壓力表顯示,判斷油氣線結(jié)焦;從現(xiàn)場(chǎng)聽聲音,在油氣三通處有氣流阻塞聲音,判斷在此處有結(jié)焦堵塞。

        圖1 焦炭塔油氣系統(tǒng)流程示意圖

        2020年8月30日,將A塔頂油氣三通盲蓋打開,如圖2所示,在油氣三通垂直段,急冷油注入口上方與水平管口沿下方位置結(jié)焦;油氣三通的水平管沒有結(jié)焦現(xiàn)象。如圖3所示,油氣線管徑為DN600,目測(cè)結(jié)焦后剩余最小通徑約30cm,說明位置判斷正確和清焦處理及時(shí)。清焦后A塔壓力恢復(fù)到開工初期的正常值0.12 MPa。

        圖2 焦炭塔頂管線示意圖

        圖3 焦炭塔A塔頂油氣線結(jié)焦形態(tài)

        從2020年9月17日開始,發(fā)現(xiàn)A塔壓力又開始逐步上升,至2020年10月9日,A塔壓力已達(dá)到0.14 MPa。從現(xiàn)場(chǎng)聽聲音,在A塔油氣三通處有氣流阻塞聲音,可以判斷在原來結(jié)焦位置又有結(jié)焦造成堵塞。出現(xiàn)了和上次結(jié)焦同樣的現(xiàn)象,從壓力上升情況分析,結(jié)焦速度仍很快。

        2 油氣線異常結(jié)焦危害

        2.1 設(shè)備超壓

        本次油氣三通處異常結(jié)焦速度快,焦炭塔壓力上升快,引起結(jié)焦原因未找出,沒有應(yīng)對(duì)結(jié)焦的措施,擔(dān)心下一步油氣線結(jié)焦向其他位置發(fā)展,易造成生產(chǎn)時(shí)焦炭塔超壓,嚴(yán)重時(shí)安全閥起跳,引發(fā)重大生產(chǎn)事故。

        2.2 效益損失

        延遲焦化工藝設(shè)計(jì)趨勢(shì)是通過降低操作壓力,以提高液體產(chǎn)品的收率,焦炭塔壓力每降低0.05MPa,液體產(chǎn)品收率平均增加1.3%,焦炭產(chǎn)率下降1%[2]。焦炭塔生產(chǎn)壓力長(zhǎng)期處于高值,石油焦收率上升,對(duì)裝置經(jīng)濟(jì)效益影響很大。

        3 引起結(jié)焦因素分析

        延遲焦化裝置因?yàn)樗?nèi)油氣線速超設(shè)計(jì)值造成焦粉夾帶、生焦安全空高低、急冷油品質(zhì)差和操作不精細(xì)等因素,這些因素均會(huì)造成油氣線結(jié)焦,通常會(huì)在塔頂油氣三通處垂直和水平位置,但結(jié)焦速度會(huì)緩慢,而且是兩個(gè)塔同時(shí)出現(xiàn)結(jié)焦[3]。本次開工后,油氣線結(jié)焦只出現(xiàn)在A塔,B塔壓力一直維持0.12 MPa,未出現(xiàn)異常結(jié)焦現(xiàn)象。根據(jù)能引起油氣線結(jié)焦的因素逐項(xiàng)進(jìn)行分析,排查結(jié)焦原因。

        3.1 工藝操作

        裝置大檢修前后,一直執(zhí)行原有的《焦炭塔標(biāo)準(zhǔn)化操作60步》,切塔、冷焦、除焦和預(yù)熱等步驟操作沒有改變;檢查職工現(xiàn)場(chǎng)操作方法和參數(shù)調(diào)整進(jìn)行監(jiān)控未發(fā)現(xiàn)異常。每個(gè)班組輪流對(duì)兩個(gè)塔進(jìn)行操作,如果是人為操作原因引起的,兩個(gè)塔油氣線均會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。

        3.2 急冷油品質(zhì)

        一般認(rèn)為渣油臨界反應(yīng)溫度是380℃,焦炭塔頂油氣線溫度控制420℃,急冷油中含有渣油組分會(huì)引起急冷油進(jìn)口和油氣三通水平管處結(jié)焦[4]。同類裝置為了避免急冷油引起的結(jié)焦,不斷開發(fā)各種新型的注入裝置。本裝置采用的急冷油為焦炭塔預(yù)熱初期產(chǎn)生的重污油和自產(chǎn)蠟油,對(duì)作為急冷油的重污油分析如表1,蠟油組分含量99.6%,可以排除是急冷油品質(zhì)造成的結(jié)焦。

        表1 2020年9月2日急冷油餾程分析

        3.3 安全空高和油氣線速

        焦炭塔安全空高為塔頂切線離泡沫層頂部的距離??崭咴酱螅蜌鈯A帶焦粉越少,對(duì)減少油氣線結(jié)焦有利[5]。本次開工后焦化裝置一直低負(fù)荷生產(chǎn),負(fù)荷率為設(shè)計(jì)的50%—55%,焦炭塔內(nèi)允許油氣線速遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值;實(shí)施36小時(shí)生焦周期,安全空高>8米。

        4 確定結(jié)焦原因

        4.1 結(jié)焦形態(tài)

        如圖3所示,從本次從結(jié)焦形態(tài)看,結(jié)焦外壁不是圓滑狀,焦體的上部趨于平面,中間部分還有蓬松、架空現(xiàn)象,三通水平管段處沒有結(jié)焦。從文獻(xiàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知,在高溫油氣不斷流動(dòng)時(shí)結(jié)焦,結(jié)焦外壁應(yīng)為光滑流線型、結(jié)焦致密;結(jié)焦體與管線接觸面應(yīng)有過渡,同時(shí)會(huì)在油氣三通水平段處結(jié)焦[6]。可以推理本次不是在油氣線速大時(shí)結(jié)焦,應(yīng)是油氣線內(nèi)靜態(tài)時(shí)結(jié)焦。

        4.2 溢流時(shí)結(jié)焦

        確定了本次A塔結(jié)焦是在非生產(chǎn)期間造成的,從整個(gè)焦炭塔操作分析,唯一焦粉能到達(dá)結(jié)焦部位的時(shí)間是溢流操作,如圖2所示,這時(shí)溢流水面恰好位于結(jié)焦部位。在溢流操作2小時(shí)內(nèi),水面浮焦進(jìn)入DN600油氣線內(nèi)。如圖1所示,油氣線上的旋塞閥、油氣球閥、放空閥均有多點(diǎn)閥門注汽,注汽介質(zhì)為1.0MPa蒸汽,以防止閥門盤根處向外泄漏和內(nèi)密封面結(jié)焦故障,正常情況會(huì)有一定量的蒸汽泄漏到管線內(nèi),泄漏的高溫蒸汽沿油氣線逆向返塔,與進(jìn)入油氣線內(nèi)的浮焦相接觸。浮焦是焦粉和未反應(yīng)完全的渣油混合物,特別是回?zé)捜嗪?,浮焦中粘稠狀組分增加。逆向返塔的高溫蒸汽將浮焦中的輕組分汽提走,焦粉和重油組分粘在管壁上并固化。趕空氣試壓排汽時(shí)由于線速低,不能把固化的焦吹走,預(yù)熱時(shí)緩慢進(jìn)入A塔420℃高溫油氣將結(jié)的焦再次固化,使生產(chǎn)時(shí)油氣流速?zèng)_刷不掉。這樣每塔溢流時(shí)均有部分泡沫焦結(jié)在油氣線處,導(dǎo)致結(jié)焦速率很快。

        5 處理方法

        兩個(gè)焦炭塔的操作方法和參數(shù)控制一樣,與大檢修前唯一不同的是所有特閥檢修過,閥門注汽內(nèi)漏量可能有變化。如圖1所示,推理大檢修前油氣線上A、B塔油氣旋塞閥、油氣球閥和放空閥注汽內(nèi)漏量大,當(dāng)溢流時(shí)水面上漲接近塔內(nèi)油氣線入口時(shí),返回蒸汽氣速能將油氣入口處的浮焦吹走,避免了浮焦進(jìn)入到油氣線中。本周期檢修后A塔上述3個(gè)閥門注氣內(nèi)漏量減小,不足以吹走油氣入口處的浮焦。

        焦炭塔油氣旋塞前的壓力表為防止引壓線堵塞,均有DN20反吹掃蒸汽線,定期進(jìn)行反吹。找到A塔油氣線異常結(jié)焦原因后,規(guī)定每次A塔溢流前關(guān)放空閥時(shí),全開壓力表反吹蒸汽閥,人為加大逆向返塔的蒸汽量,避免浮焦進(jìn)入到油氣線內(nèi),放水后關(guān)閉壓力表反吹掃蒸汽閥,節(jié)能降耗。

        6 結(jié)論

        自規(guī)定溢流前開大壓力表反吹掃蒸汽后,溢流時(shí)浮焦進(jìn)不到油氣線內(nèi),A塔壓力不再有上升趨勢(shì),并經(jīng)過1個(gè)月時(shí)間,壓力從0.14MPa逐步下降到0.13MPa,原來管壁結(jié)的稍蓬松的焦也不斷脫落。

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