浅析延迟焦化装置分馏塔底结焦原因及措施

2012-02-08石军计王亦成

化学工程师 2012年2期

石军计，王亦成

（玉门油田炼化总厂a.重油车间；b.常减压车间，甘肃玉门 735200）

1 延迟焦化装置概况

玉门炼化延迟焦化装置加工能力为30万t·a-1，自1993年建成投产，至今运行近19年，近年来我厂延迟焦化装置一直处于高负荷运行，延迟焦化装置现面临着全厂重油平衡的巨大压力。目前，延迟焦化装置处理量最高能力达到960t·d-1，当日负荷高达117%。2011年1～12月份加工量已达到33.32万t，负荷率为111%，已经超过了设计值的最大负荷，为保证全厂的渣油平衡，延迟焦化还将长期处于超负荷运行状态。

超负荷运行状态下，由于焦炭塔气速增加和生焦后期焦层较高，大量粉焦会随高温油气进入分馏塔底，这些粉焦停留在分馏塔底会粘附在塔壁上，不断结焦，粉焦量大的时候甚至可以堵塞辐射抽出过滤器，造成辐射泵抽空，影响正常生产。因此如何确保分馏塔正常生产严防分馏塔底结焦就显得尤为重要。

表1 延迟焦化装置加工情况Tab.1 Process of delayed coking unit

2 各因素对分馏塔底结焦的影响

2.1 加热炉辐射出口温度的影响

加热炉辐射出口温度是延迟焦化裂解缩合反应的关键参数，玉门延迟焦化炉出口温度控制在492±1℃，加热炉辐射出口温度降低亦焦化反应深度下降，焦炭泡沫层有所增加，易引发泡沫夹带现象，焦粉携带入分馏塔底而引起结焦。为了降低泡沫层高度，缓解分馏塔底结焦，可适当提高加热炉辐射出口温度。若加热炉辐射出口温度偏高将导致加热炉负荷增大，炉管表皮温度过高，部分炉管局部过热而引发辐射炉管氧化剥皮同时也加重了辐射炉管结焦的倾向。

日常生产中我们可以根据延迟焦化原料的性质变化，在原料变轻时，提高加热炉出口温度1～2℃；在原料变重时，降低加热炉出口温度1～2℃。防止因原料性质的变化，造成反应深度不够，泡沫层增高，加大生焦后期粉焦携带入分馏塔的几率，引起分馏塔底结焦。同时，可以在切换四通阀前2h，提高炉出口温度1～2℃,有利于降低泡沫层高度,减缓焦粉携带。

2.2 分馏塔底温度的影响

分馏塔底温度控制一般不能过高，也不能过低。过高，分馏塔底容易结焦；过低，加热炉负荷加重。我装置原料温度180℃左右，一般塔底温度控制在360℃左右。生产中采用上下部进料和蒸发段温度来调节和控制塔底温度，控制上部进料量不小于50%，保证分馏换热段三层塔板有足够的液体流量，将高温油气中的焦粉洗涤下来，防止焦粉带到塔上部。分馏塔底液面设定在50%左右，分馏塔底液位不宜维持过高，这样不但增加塔底存液量，也使塔底循环油流动困难，增大了分馏塔底油停留时间，循环油转化率上升，生焦可能性增强。

装置在在在处理量较大时，分馏塔底温度会相应升高，根据设计要求，分馏塔底温度控制在380℃以下，如果温度过高会加速分馏塔底及蒸发段结焦，堵塞分馏塔底的舌形塔盘，造成油气上升通路不畅，危害分馏塔的正常运行。

2.3 焦层偏高的影响

玉门延迟焦化装置在超负荷运行情况下，焦层高度过高，基本在17～18.5m之间，甚至出现了高达18.9m的情况，而焦化装置原设计的安全高度为16m，目前装置生焦高度已超过安全高度，极易发生冲塔事故。当焦层高度超过安全高度时，油气中焦粉携带量会增大，分馏塔底过滤器前后压降会明显增大，将造成辐射泵入口过滤器堵塞和分馏塔塔底被焦粉结死等一系列问题。

我们装置根据实际生产经验，根据原料性质变化，严格控制分支流量，要求严格控制焦层高度，严防冲塔事故的发生。同时，按照阶梯式加入消泡剂，初加入时间为切塔前8h，并且在切换前4h已到生焦后期加大消泡剂泵流量，该方式能够有效降低泡沫层高度。

2.4 焦炭塔切换和改放空时，压力波动的影响

焦炭塔在切换四通阀、改放空操作过程中，不可避免地会对分馏塔的操作带来周期性的压力波动，稳定系统压力，减缓焦炭塔顶压力剧烈波动，从而能够有效避免粉焦因压力波动而被携带入分馏塔系统，引发冲塔事故的发生。在切塔初期,新塔的油气量不足，老塔小吹汽目的是为了回收炭塔中的残余油气，老塔给汽时应尽量小而缓慢,避免老塔压降损失过大，目前我装置小给汽时间控制在40min，保证老塔进料管线，阀门吹扫干净，以避免结焦，同时确保系统压力稳定。切塔后老塔压力一旦出现大幅度下降，在焦碳塔生焦末期没有来得及进行生焦反应的泡沫层物质由于二次汽化进入大油气线以及分馏塔系统，并在大油气线和分馏塔底（或塔底循环系统）聚结生焦，会导致焦炭塔顶油气线、分馏塔底循环线、分馏塔辐射抽出线等多处过滤器堵塞以及辐射泵、塔底循环泵抽空等事故的发生。在低压瓦斯管网系统压力波动较大时，焦炭塔憋压、失压容易造成携带大量焦粉的泡沫层冲入分馏塔，造成冲塔事故的发生。

2.5 原料性质劣质化的影响

我厂原油已向高硫、高沥青质劣质原油发展，原油的减压渣油大部分进入我延迟焦化装置加工，焦化装置在超负荷运行的情况下加工这些残炭、沥青质高的劣质原料时，焦炭塔生焦高度变高，空塔余量较少，油气容易夹带更多的粉焦，造成焦炭塔塔顶挥发线和分馏塔底过滤器的堵塞以及易引发分馏塔底结焦。日常工作中加大对减压渣油性质及时跟踪分析，通过控制原料残炭不大于20%，可有效防止原料因残炭和沥青质含量高而引起焦炭塔冲塔，造成粉焦携带，引起分馏塔底结焦。