焦炭塔油气携带泡沫焦专题讲座PPT

1、1 焦炭塔油气携带泡沫焦的焦炭塔油气携带泡沫焦的 分析与抑制分析与抑制 胡尧良胡尧良 2010-10上海上海 2 焦炭塔油气携带泡沫焦的焦炭塔油气携带泡沫焦的 分析与抑制分析与抑制 1. 前言前言 2. 油气携带泡沫焦至分馏塔的后果油气携带泡沫焦至分馏塔的后果 3. 油气携带泡沫焦的因素分析油气携带泡沫焦的因素分析 4. 油气携带泡沫焦的抑制措施油气携带泡沫焦的抑制措施 5. 结语结语 3 1 前前 言言 炼油厂加工的原油的性质越来越差炼油厂加工的原油的性质越来越差 含硫含酸原油和重质原油的比例逐年上升含硫含酸原油和重质原油的比例逐年上升 4 焦化的减压渣油原料变得越来越重焦化的减压渣油原料变

2、得越来越重 原油减压蒸馏深拔技术的应用，减压重蜡油的切割点从原油减压蒸馏深拔技术的应用，减压重蜡油的切割点从 540提高到提高到565，甚至到，甚至到580以上以上 减压渣油中减压渣油中500前的馏出量降到前的馏出量降到3.0以下以下 5 焦化原料变重时焦化原料变重时 还变得更差更杂还变得更差更杂（含水，含盐，含固体）（含水，含盐，含固体） 有些焦化装置需加工有些焦化装置需加工 回收的污油和污泥回收的污油和污泥 催化裂化油浆催化裂化油浆 丙烷脱沥青装置的脱油沥青丙烷脱沥青装置的脱油沥青 糠醛抽提的抽出油糠醛抽提的抽出油 6 焦化加工负荷逐年上升焦化加工负荷逐年上升 （中国石化）（中国石化） 年

3、度年度套数套数 能力能力加工量加工量负荷率负荷率残炭残炭轻收轻收焦炭焦炭 万吨万吨/ /年年万吨万吨/ /年年% % % % % 200420042323205020501876.81876.891.55 91.55 16.4216.4241.9841.9823.27 23.27 200520052424237023702357.52357.599.47 99.47 18.2518.2545.8145.8126.54 26.54 200620062828283028302767.22767.297.78 97.78 18.3518.3547.0947.0927.10 27.10 2007200

4、72828300030003017.33017.3100.58 100.58 18.1718.1746.5446.5427.52 27.52 200820083535395539553671.23671.292.82 92.82 19.3419.3446.0546.0528.30 28.30 7 焦化装置的操作模式和工况焦化装置的操作模式和工况 操作模式操作模式 挖掘加热炉和焦炭塔的潜能挖掘加热炉和焦炭塔的潜能 短生焦周期和低循环比短生焦周期和低循环比 生产工况生产工况 新鲜进料量增加、油气线速增加新鲜进料量增加、油气线速增加 焦高上升、泡沫层增厚焦高上升、泡沫层增厚 除焦工况除焦工况 吹汽、

5、给水、冷焦、除焦、暖塔等工序紧张。吹汽、给水、冷焦、除焦、暖塔等工序紧张。 焦炭塔的操作：焦炭塔的操作： 过去过去 “从容和灵活从容和灵活”，现在，现在“紧张而脆弱紧张而脆弱”。 8 国内外焦化装置的操作模式和工况比较国内外焦化装置的操作模式和工况比较 国内国内国外国外差距差距 生焦周期，生焦周期，h24181812处理量处理量 循环比循环比0.40.150.20.05液体产品收率液体产品收率 焦炭塔压力，焦炭塔压力，mpa0.150.20.10.15液体产品收率液体产品收率 最高油气线速，最高油气线速，m/s0.150.21处理量处理量 安全空高，安全空高，m3-51-3处理量处理量 9 焦

6、化装置的操作风险焦化装置的操作风险 最大处理量最大处理量 x 最高液体产品的收率最高液体产品的收率=最大效益最大效益 最大限度地提高焦炭塔的容积利用率最大限度地提高焦炭塔的容积利用率 调整操作参数：调整操作参数： 缩短生焦周期缩短生焦周期 降低循环比降低循环比 降低操作压力降低操作压力 低空高低空高 高油气线速高油气线速 潜伏着操作风险：焦炭塔油气携带泡沫焦潜伏着操作风险：焦炭塔油气携带泡沫焦冲塔冲塔 10 “冲塔冲塔”的诱发因素的诱发因素 外界干扰外界干扰 如进料流量和原料质量的改变如进料流量和原料质量的改变 水电汽风等公用工程系统的异常水电汽风等公用工程系统的异常 监控仪器和调节回路的故障

7、监控仪器和调节回路的故障 一些设备的故障一些设备的故障 操作不慎操作不慎 操作人员的素质和经验的不足操作人员的素质和经验的不足 发生焦炭塔发生焦炭塔“冲塔事故冲塔事故” 油气携带泡沫油气携带泡沫 焦焦 11 2 油气携带泡沫焦至分馏塔的后果油气携带泡沫焦至分馏塔的后果 严重携带装置被迫停工严重携带装置被迫停工 经常携带塔底过滤器切换频经常携带塔底过滤器切换频 繁繁 微量携带下游操作困难微量携带下游操作困难 12 2 油气携带泡沫焦至分馏塔的后果油气携带泡沫焦至分馏塔的后果 严重携带严重携带 某厂的一次焦炭塔某厂的一次焦炭塔“冲塔冲塔”3， 大量泡沫焦被带至分馏塔，大量泡沫焦被带至分馏塔， 辐射

8、进料泵上量不好后抽空，辐射进料泵上量不好后抽空， 塔底循环系统短时间内瘫痪，塔底循环系统短时间内瘫痪， 装置被迫停工装置被迫停工。 其它厂，近年里又曾发生其它厂，近年里又曾发生 13 分馏塔分馏塔 第第1个人孔个人孔: 分馏塔底约分馏塔底约7m高的空间，已结焦堵死高的空间，已结焦堵死 14 分馏塔分馏塔 第第2 人孔人孔: 人字档板表面覆满油泥状焦粉，底部结成的三角形焦炭人字档板表面覆满油泥状焦粉，底部结成的三角形焦炭 15 分馏塔分馏塔 蜡油集油箱处结焦情况，底部油泥焦粉堆积高度达蜡油集油箱处结焦情况，底部油泥焦粉堆积高度达0.3-0.5米米 16 分馏塔分馏塔 塔底循环线淤积焦粉，失去流通

9、塔底循环线淤积焦粉，失去流通 重蜡油入口和出口管线和原料换热器被焦堵死重蜡油入口和出口管线和原料换热器被焦堵死 中段回流的中段回流的11-17层塔盘上，条形导向塔盘表面有层塔盘上，条形导向塔盘表面有 焦粉，条阀已无法自由升降焦粉，条阀已无法自由升降 24-27层的塔盘，有细小焦粉沉积，浮阀粘连后无层的塔盘，有细小焦粉沉积，浮阀粘连后无 法自由升降法自由升降 17 油气线油气线 18 油油 气气 线线 顶部短节结焦严重顶部短节结焦严重 直径由直径由350mm, 缩小到缩小到150mm 大油气线集合管内壁结焦大油气线集合管内壁结焦 厚度厚度3050mm 隔断阀关不死隔断阀关不死 阀板难以落下阀板难

10、以落下 阀道内阀道内 油泥软焦粉油泥软焦粉100mm 19 本次本次“冲塔冲塔”的后果的后果 装置紧急停工装置紧急停工 10 天天 影响加工量影响加工量30000吨吨 焦化装置职工前后苦战近半月焦化装置职工前后苦战近半月 清出焦炭总量估计达清出焦炭总量估计达50-60吨之多！吨之多！ 20 2 油气携带泡沫焦的后果油气携带泡沫焦的后果 经常携带经常携带 某厂大油气线结焦某厂大油气线结焦 引发引发焦炭塔顶安全阀跳开焦炭塔顶安全阀跳开4 油气出口接管结焦，直径油气出口接管结焦，直径600mm变成变成100200mm 油气经常携带泡沫焦油气经常携带泡沫焦 沥青胶状颗粒冷凝聚结，变成粘度很高的物质，沥

11、青胶状颗粒冷凝聚结，变成粘度很高的物质， 附着在油气挥发线管壁，逐渐形成焦炭，附着在油气挥发线管壁，逐渐形成焦炭， 挥发线结焦后，流通面积减小，憋压使安全阀跳，挥发线结焦后，流通面积减小，憋压使安全阀跳， 被迫对油气挥发线清焦处理被迫对油气挥发线清焦处理 21 2 油气携带泡沫焦的后果油气携带泡沫焦的后果 经常携带经常携带 塔底过滤器塔底过滤器频繁切换和清理，每周频繁切换和清理，每周1-2次。次。 不安全，不环保，劳动强度大。不安全，不环保，劳动强度大。 塔底油中焦粉含量高塔底油中焦粉含量高 机泵机泵的叶轮和泵体的磨损和冲蚀加剧，的叶轮和泵体的磨损和冲蚀加剧， 炉进料泵上量不好，压力和流量不稳

12、，炉进料泵上量不好，压力和流量不稳， 加热炉加热炉炉管结焦速度加快炉管结焦速度加快。 炉管烧焦或清焦的频次增加炉管烧焦或清焦的频次增加 从每年一次可能下降到数月一次，从每年一次可能下降到数月一次， 甚至发生过甚至发生过1-2月就要烧焦或清焦的案例。月就要烧焦或清焦的案例。 影响装置加工量和长周期安全运行。影响装置加工量和长周期安全运行。 22 焦粉带到分馏塔中部，使焦化腊油、柴油含焦粉焦粉带到分馏塔中部，使焦化腊油、柴油含焦粉 导致后续的导致后续的蜡油加氢和柴油加氢装置蜡油加氢和柴油加氢装置 过滤器压降上升，频繁反冲洗；过滤器压降上升，频繁反冲洗； 反应器催化剂床层压降上升，短期内被迫撇反应器

13、催化剂床层压降上升，短期内被迫撇 头。头。 导致导致催化裂化装置催化裂化装置 再生温度升高，被迫降低掺渣比；再生温度升高，被迫降低掺渣比； 催化剂上重金属含量升高，干气产率上升，催化剂上重金属含量升高，干气产率上升， 液收下降。液收下降。 2 油气携带泡沫焦的后果油气携带泡沫焦的后果 23 2 油气携带泡沫焦的后果油气携带泡沫焦的后果 在在分馏塔顶部塔盘、降液管、受液槽处分馏塔顶部塔盘、降液管、受液槽处 焦粉与焦粉与nh4cl结成固体盐垢，导致结成固体盐垢，导致 塔内汽液流动受阻，压力波动，塔内汽液流动受阻，压力波动， 塔顶回流抽出不畅，塔顶回流抽出不畅， 汽柴油分割不好，质量变差。汽柴油分割

14、不好，质量变差。 焦粉在塔顶空冷和水冷器中形成盐垢焦粉在塔顶空冷和水冷器中形成盐垢 使系统压降增加，使系统压降增加， 冷却效果变差，冷却效果变差， 气压机工况变差，能耗增加等。气压机工况变差，能耗增加等。 24 2 油气携带泡沫焦的后果油气携带泡沫焦的后果 塔顶油气带焦粉，直径塔顶油气带焦粉，直径5000 41 含硅消泡剂含硅消泡剂 ch3 ch3 ch3 ch3 si - - - o si - - - o si ch3 ch3 ch3 n ch3 n=1- 5000 分子链越长，分子量越大，粘度越高分子链越长，分子量越大，粘度越高 粘度：粘度：1.25，6，10，60，100，600 万万c

15、st 42 含硅消泡剂含硅消泡剂 pdms的热稳定性的热稳定性 国外实验室测定国外实验室测定6，起始分解温度，起始分解温度 600f (315.6c) 裂解裂解+环化环化 (me2sio)n 产物产物 d3 d4 d5 d6 d7 d8 沸点沸点c 134 175 210 245 154 175 mmhg 760 760 760 760 20 20 小分子小分子pdms：易挥发：易挥发, 溶于汽油、柴油溶于汽油、柴油-si 低于临界分子量的消泡剂低于临界分子量的消泡剂- 低效低效/无效！无效！ 43 含硅消泡剂含硅消泡剂 pdms的替代化学品，如聚醚等，但都因其分解温度的替代化学品，如聚醚等，

16、但都因其分解温度 低、不稳定和易挥发而始终未被使用低、不稳定和易挥发而始终未被使用 pdms的深度开发的深度开发 粘度粘度 1.2561060100 万万cst 小分子小分子 大分子大分子 消泡剂消泡剂 （高硅高硅低硅低硅） 粘度越高分子量越大分解物越少，消泡持久性越好粘度越高分子量越大分解物越少，消泡持久性越好 pdxs取代取代pdms，消泡剂研发公司已开发出用，消泡剂研发公司已开发出用“烷基烷基” 取代取代“甲基甲基”而制成的硅烷，作为新型焦化消泡剂而制成的硅烷，作为新型焦化消泡剂 10 44 无硅消泡剂无硅消泡剂 化学名化学名: 聚醚类或高碳醇类化合物聚醚类或高碳醇类化合物 其热分解温度

17、低其热分解温度低 （250c），）， 国内某厂称其产品国内某厂称其产品460c？ 用于中低温环境，不能应用于焦化用于中低温环境，不能应用于焦化 在焦炭塔的高温环境下：在焦炭塔的高温环境下： 不稳定，易裂解，易挥发！不稳定，易裂解，易挥发！ 45 消泡剂在延迟焦化使用现状消泡剂在延迟焦化使用现状 国外焦化装置：国外焦化装置： 使用著名公司生产的高粘度使用著名公司生产的高粘度pdms， 用统一的用统一的粘度粘度表征其性能，表征其性能，60或或100 万万cst 不用无硅消泡剂不用无硅消泡剂 46 消泡剂在延迟焦化使用现状消泡剂在延迟焦化使用现状 国内焦化用消泡剂国内焦化用消泡剂 研究者研究者寥若晨

18、星，寥若晨星， 生产厂和供应商生产厂和供应商如春秋列国，如春秋列国， 自定消泡剂的规格标准，夸大其性能用途自定消泡剂的规格标准，夸大其性能用途, 山寨型号的消泡剂充斥市场，鱼目混珠，以假乱真山寨型号的消泡剂充斥市场，鱼目混珠，以假乱真 短链的短链的pdms，低温用的聚醚类消泡剂，低温用的聚醚类消泡剂 无统一的质量标准和检测方法，难以对各种消泡剂无统一的质量标准和检测方法，难以对各种消泡剂 进行科学的检测和比较，很难综合评价应用效果，进行科学的检测和比较，很难综合评价应用效果， 有些炼厂以价格低为选择消泡剂的原则，其效果只有些炼厂以价格低为选择消泡剂的原则，其效果只 能是用者自知。能是用者自知。

19、可能其中不乏因使用劣质消泡剂而可能其中不乏因使用劣质消泡剂而 引起浪费和造成事故的案例。引起浪费和造成事故的案例。 47 消泡剂在国内焦化使用现状消泡剂在国内焦化使用现状 abcdefghj 1 2 3 4 5 6 7 8 9 48 消泡剂的应用方式消泡剂的应用方式 稀释剂稀释剂/携带剂携带剂 注入部位注入部位 注入量注入量 注入速度注入速度 注入时刻和时间注入时刻和时间 消泡剂储罐系统的管理消泡剂储罐系统的管理 49 稀释剂稀释剂 稀释剂稀释剂 国外生产厂：国外生产厂： 在出厂时已将其稀释到粘度在出厂时已将其稀释到粘度1000 cst， 有专用罐和注入泵有专用罐和注入泵 国内中间厂商：国内中

20、间厂商： 买买pdms/聚醚聚醚 + 稀释剂稀释剂 = -消泡剂消泡剂 ? + ? -消泡剂消泡剂 ($) （柴油（柴油/废机油废机油） 报告：粘度报告：粘度: 50-100-250- cst 密度密度: 0.83-1.05 50 携带剂携带剂 携带剂携带剂 国外普遍用国外普遍用焦化轻蜡油焦化轻蜡油 沸程较高，不易被闪蒸，沸程较高，不易被闪蒸， 可携带消泡剂直达泡沫层表面，消泡作用较快较可携带消泡剂直达泡沫层表面，消泡作用较快较 好。好。 有称改用有称改用煤油煤油作携带剂后，消泡效果变得更好。作携带剂后，消泡效果变得更好。 10 国内普遍用国内普遍用焦化柴油。焦化柴油。 51 注入部位注入部位

21、 塔底的四通阀前或进料线上塔底的四通阀前或进料线上 消泡剂先遇到消泡剂先遇到490500的高温的高温 进料，发生分解，进料，发生分解，消泡效果差消泡效果差 塔顶油气管线上塔顶油气管线上 消泡剂随油气去分馏塔，经塔底消泡剂随油气去分馏塔，经塔底 泵加热炉后从底部进焦炭塔泵加热炉后从底部进焦炭塔 消泡效果则更差消泡效果则更差 塔顶穹顶上塔顶穹顶上 直达泡沫层表面直达泡沫层表面 消泡效果最好消泡效果最好7,8,9 塔侧壁注入塔侧壁注入 效果好于塔顶注入，但影响除焦，效果好于塔顶注入，但影响除焦， 因此弃而不用因此弃而不用10 油气油气 泡沫层泡沫层 焦炭层焦炭层 焦炭层焦炭层 52 塔顶穹顶上注入位

22、置塔顶穹顶上注入位置 美国美国“最佳操作法最佳操作法”研讨会推荐：在塔顶与油气出口管成研讨会推荐：在塔顶与油气出口管成 180的位置，但距离塔壁至少应有的位置，但距离塔壁至少应有1m的距离。的距离。 除焦口除焦口消泡剂注入口消泡剂注入口油气出口油气出口 53 注入量注入量 注入量与消泡剂的质量和注入位置有直接关系注入量与消泡剂的质量和注入位置有直接关系 国外国外 pdms, 60 000 cst，510 ppm pdms, 600 000 cst，1ppm 国内国内 消泡剂品种不同，注入方式差异消泡剂品种不同，注入方式差异 100ppm-10ppm，很难作优劣比较，很难作优劣比较 54 注入速

23、度注入速度 与注入口的管径和携带载体的用量，泵出口的压与注入口的管径和携带载体的用量，泵出口的压 力有直接关系。力有直接关系。 注入速度太低，不是喷射状而是滴漏状注入，消注入速度太低，不是喷射状而是滴漏状注入，消 泡剂就可能被油气带出焦炭塔。泡剂就可能被油气带出焦炭塔。 消泡剂必须随携带剂喷至泡沫层表面，并能快速消泡剂必须随携带剂喷至泡沫层表面，并能快速 地分散到整个泡沫层的横截面上，这样才能达到地分散到整个泡沫层的横截面上，这样才能达到 最佳的消泡和阻泡效果。最佳的消泡和阻泡效果。 美国焦化网站美国焦化网站: 喷入速度应为喷入速度应为58 ft/s, (1.5-2.5m/s)。 55 注入时

24、刻和时间注入时刻和时间 间断注入：间断注入： 见到料位后注入，换塔后见到料位后注入，换塔后0.51.0小时停止注入小时停止注入, 注入时间共注入时间共57小时。小时。 降低消泡剂的耗量，节省费用。降低消泡剂的耗量，节省费用。 局限性局限性: 适用于焦炭塔负荷不大的装置适用于焦炭塔负荷不大的装置 连续注入：连续注入： 加工负荷较高，油气线速处于临界值的装置加工负荷较高，油气线速处于临界值的装置 短生焦周期，低循环比操作，焦炭塔满短生焦周期，低循环比操作，焦炭塔满/超负荷工况超负荷工况 进料初期，泡沫层很厚，油气线速高，泡沫焦仍然进料初期，泡沫层很厚，油气线速高，泡沫焦仍然 可能被油气携带可能被油

25、气携带 资料介绍资料介绍11 ，连续少量加入消泡剂的效果好于当中子料位，连续少量加入消泡剂的效果好于当中子料位 计见料位后再加入的效果，而且消泡剂中的计见料位后再加入的效果，而且消泡剂中的si带入加氢装置的带入加氢装置的 问题较少。问题较少。“抑制泡沫的生成比消除生成的泡沫更容易些，抑制泡沫的生成比消除生成的泡沫更容易些， 泡沫在破裂的时刻，会产生许多雾沫被油气携带至分馏塔泡沫在破裂的时刻，会产生许多雾沫被油气携带至分馏塔”。 56 消泡剂储罐系统的管理消泡剂储罐系统的管理 消泡剂储罐消泡剂储罐 消泡剂难溶于消泡剂难溶于, 重于柴油或蜡油，可能分层，重于柴油或蜡油，可能分层， 要确保罐内混合均

26、匀要确保罐内混合均匀 注入泵注入泵 出口压力和流量要控制调节准确，出口压力和流量要控制调节准确， 保证消泡剂的注入量和喷出口的速度保证消泡剂的注入量和喷出口的速度 文献文献6推荐用图中的流程推荐用图中的流程b 57 消泡剂稀释流程消泡剂稀释流程 消泡剂消泡剂 携带剂携带剂 消泡剂消泡剂 携带剂携带剂 流程流程b流程流程a 58 上例冲塔事故的具体原因上例冲塔事故的具体原因 油气线速高、焦高高、泡沫层厚油气线速高、焦高高、泡沫层厚 处理量大处理量大： 0.6mt/a设备能力，实际进料量达到设备能力，实际进料量达到3200- 3300t/d 炉管注水流量计失灵炉管注水流量计失灵: 无法判断大小无法判断大小 新型消泡剂，减少注入量试验：新型消泡剂，减少注入量试验：消泡效果差消泡效果差 仪表故障：仪表故障：辐射出口热电偶、油气温度热电偶套管结焦，辐射出口热电偶、油气温度热电偶套管结焦， 指示偏低指示偏低 除焦设备故障除焦设备故障