焦化分馏塔底循环油系统结焦及堵塞原因分析及预防措施郭小安（中国石油大庆石化公司炼油厂延迟焦化车间，大庆163714）摘要针对焦化分馏塔底循环油系统结焦和堵塞问题进行了分析，并对换热器E1105CD 进行了检修，由于分馏塔底过滤器无法检修，车间对分馏及焦炭塔系统采取了相应的操作调整，对实现装置长周期运行提供了有力保障。
关键词：循环油结焦堵塞预防措施1 前言大庆石化公司延迟焦化装置于2008年9月建成投产，设计加工能力为120万吨/年，采用一炉两塔的工艺路线和“可灵活调节循环比”流程[1]，该流程在常规的流程基础上，增加循环油抽出设施，循环比的调节直接采用循环油与减压渣油混合的方式，反应油气热量采用循环油中段回流方式取走。
由于取消了反应油气在塔内直接与减压渣油换热的流程，不但循环比可以灵活调节，而且可以大大降低在低循环比下分馏塔下部的结焦倾向。
同时，由于进料的减压渣油不直接与含有焦粉的反应油气接触，辐射进料泵的焦粉含量可以大幅度减少，因而可以减缓辐射进料泵的磨损，延长辐射进料泵的使用寿命。
此流程和原料进分馏塔底预热的老流程相比，其优点是生产方案调整灵活，加热炉和分馏塔底结焦倾向小，其缺点是分馏塔底焦粉置换量小，大部分焦粉在循环油系统中，很容易造成循环油系统被焦粉堵塞问题[2]。
图1-1 焦化分馏塔底循环油系统流程图2 基本情况介绍及存在问题2.1 分馏塔底过滤器检修情况2011年7月检修期间对分馏塔底过滤器进行检修，发现堵塞非常严重，几乎被堵死。
检修期间由于焦炭塔油气入分馏塔口法兰未进行拆卸，导致油气线清焦时产生的大量小焦块进入分馏塔底，这样就加速了循环油系统的堵塞。
2011年8月底分馏塔底泵频繁发生抽空后，对塔底过滤器和泵入口过滤器分别进行了清焦。
2.2 换热器检修前后对比焦化车间原料-循环油换热器E1105A～D自焦化装置2008年开工至2011年未进行检修，已累计运行3年。
2011年11月对换热器E1105AB进行切除过程中，发现管程入口阀不严，无法进行检修，副线阀开度约6扣左右，随后车间对换热器E1105CD进行了检修，检修前后运行参数及照片见。
表2-1 E1105A～D运行数据对比情况图2-1 E1105CD检修图片车间通过对堵塞换热器的焦块进行分析，发现堵塞换热器管束的焦块有一部分为质地较密的焦块；还有一部分为质地松散且内部含有油迹的结焦物，为后进入分馏塔底的泡沫层物质和焦粉聚结的结焦物。
2.3 存在问题⑴2012年2月初分馏塔底泵又出现抽空现象，由于分馏塔底过滤器出入口阀（均2道阀门）被焦块卡住无法关闭，过滤器堵塞后无法清焦，车间被迫打开塔底过滤器副线，并定期对泵入口过滤器进行清理。
⑵分馏塔底过滤器副线打开后，导致换热器E1105A～D管程堵塞更加严重，由于东北地区气候影响，换热器无法检修，只能维持生产。
为了保证塔底循环油量，车间只能打开E1105A～D管程副线阀，导致分馏塔底循环油与渣油换热量减少，塔底循环油的冷却温度进一步升高，分馏塔底温度升高，从而导致分馏塔底容易发生结焦。
目前分馏塔底热偶已经出现结焦，结焦前热偶温度为363℃，结焦后热偶温度仅为274℃。
⑶打开E1105A～D管程副线阀后，原料与循环油换热量减少，原料进加热炉入口温度也降低，加热炉热负荷增加，瓦斯消耗增大，炉管表面温度升高，严重影响装置的长周期生产。
加热炉进料温度由310℃降至285℃。
加热炉热负荷增加量=160000kg/h×（310-285）℃×3.071kj/kg.℃=1.228×107kj/h，焦化自产瓦斯热值为 4.8294×104kj/kg，加热炉多消耗瓦斯=1.228×107kj/h÷4.8294×104kj/kg=254.28kg/h，影响加热炉瓦斯消耗多增加=254.28kg/h÷160000kg/h×950（系数）=1.51kg.oil/t。
3 原因分析3.1 分馏塔底是整个分馏塔焦粉聚集的地方，循环油的作用就是洗涤油气中携带的焦粉，因此分馏塔底循环油中不可避免的带有焦粉，这些焦粉在换热器内发生沉降，经过长时间的积累后导致管束堵塞。
3.2 通过检修过滤器及换热器，发现焦炭塔油气线内的结焦物质、分馏塔底部和人之挡板上的结焦与堵塞换热器的焦块质地相似，这三处的结焦也都是由于油温过高而形成结焦物质。
由于焦炭塔切塔、污油回炼等操作，造成油气线温度大幅度变化，使部分结焦脱落进入分馏塔底循环油系统。
3.3 2011年装置检修期间对焦炭塔挥发线进行了清焦，由于油气线分馏塔入口段未进行拆卸，导致清焦时产生的小焦块进入分馏塔底部，这样就加速了循环油系统的堵塞。
4 预防措施焦化装置作为重油加工装置，结焦和焦粉是最大的生产隐患，焦炭塔顶油气携带焦粉至分馏系统是不可避免的，而分馏塔底温度过高又能引发结焦，关键是如何防止和控制结焦发生，一方面防止分馏塔底结焦，另一方面防止焦炭塔油气携带焦粉到分馏系统[3]。
4.1 优化分馏系统操作⑴控制分馏塔底焦粉量严格控制分馏塔底循环油上回流量来保证分馏塔人字挡板的洗涤效果和防止循环油上回流分布器偏流，一般循环油上回流量控制在40～60t/h。
根据分馏塔进料量的大小对循环油上回流量进行相应的调整，焦粉基本被洗涤到分馏塔底循环油系统，通过分馏塔底循环油过滤器取出。
⑵防止分馏塔底器壁或人字挡板结焦严格控制分馏塔底循环油下回流量来保证分馏塔底温度，一般循环油下回流量控制在20～40t/h，分馏塔底液相温度控制在365℃以内，气相温度控制在370℃以内，防止分馏塔底器壁结焦。
控制分馏塔底上下循环油回流总量在60t/h以上，确保循环油在人字挡板上分布均匀，以防止换热段人字挡板干板结焦。
另外，通过循环油搅拌线，保证分馏塔底循环油的搅动状态防止分馏塔底聚结生焦。
⑶控制装置大循环比降低焦化循环油在分馏塔底的停留时间也有利于减少结焦，原因是停留时间长，芳烃热聚合反应生成焦炭的可能性就大，而且胶质沥青质等高沸点大分子的物质在塔底结焦的机会就会增加。
因此需要加大分馏塔底循环油的抽出量，减少塔底油的停留时间。
对于“可灵活调节循环比”的焦化装置，适当的循环比还可以提高分馏塔底焦粉的抽出，减缓分馏塔底结焦，目前我装置油量控制在26t/h，循环比控制在0.2左右。
4.2 优化焦炭塔系统操作减少焦炭塔油气焦粉携带有利于减缓分馏塔底结焦，原因是沉积到分馏塔底的焦粉颗粒对焦化循环油具有吸附作用，加速形成焦粉，因此减少焦粉携带对分馏塔底的长周期运行运行具有重要意义。
⑴控制焦炭塔压力在焦炭塔切塔后，老塔小吹汽期间的压力控制是非常重要的，老塔顶压力一旦出现大幅度下降，在焦炭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管线和分馏塔，并在大油气管线和分馏塔底聚结生焦，会导致循环油换热器堵塞或分馏塔底泵抽空等事故。
我装置在切塔后老塔压力控制上采取利用预热瓦斯阀控制的方法，焦炭塔切换同时联系现场操作人员，关小老塔瓦斯阀控制老塔压力，使老塔压力与切塔前保持一致（控制在切塔前老塔压力±0.003MPa）。
焦炭塔预热期间生产塔压力也要进行控制，预热期间预热塔的瓦斯阀每次开关不要大于10%，现场要留人保证预热塔瓦斯阀少开勤开，同时与主操及时联系，主操根据焦炭塔压力控制情况及时联系外操调整预热阀的开度，确保预热期间生产塔的压力控制平稳。
通过对焦炭塔压力的控制，在2011年检修过程中分馏塔内焦粉明显减少，说明有效地降低了焦粉或泡沫层物质向后路的携带。
⑵控制焦炭塔油气线速首先控制加热炉注汽量。
加热炉炉管注汽是国内延迟焦化装置普遍采用的防止炉管结焦的重要手段之一，在实际生产过程中，根据渣油在炉管内线速度来确定注气量，在保证渣油经过炉管过程中不结焦的最低线速度的情况下，所需要的注气量即是最小注汽量。
我车间加热炉注汽量控制在加热炉进料量的1.2%左右。
其次控制焦炭塔小量吹汽量。
焦炭塔小量吹汽目的是为了汽提回收焦炭塔中的残余油气，小吹汽量控制的是否合适对于装置长周期运行也有很大影响。
小量吹汽过大会大幅增加焦炭塔油气线速，势必造成大量未反应的泡沫层物质和焦粉被携带到后路系统中。
经过反复摸索，我装置目前小量吹汽量控制在3t/h左右，时间约为1h。
4.3 控制系统压力平稳，防止焦炭塔冲塔焦炭塔切塔、改放空过程中，要通过压缩机对系统压力进行控制，如果操作不当，压力波动较大，会加重焦炭塔内的泡沫产生，从而导致泡沫失控并溢出，引发焦炭塔冲塔，将大量焦粒带入油气线中，造成油气线严重结焦。
因此，焦炭塔吹汽、冷焦过程也应缓慢进行，避免给汽、给水速度过快，将泡沫带入油气线中，从而减缓油气线结焦速度。
4.4 控制好原料性质和处理量原料组成偏轻或者加工量过高，都会造成焦炭塔内油气线速过高，因此当原料组分变轻时要适当降低装置加工量，根据装置的实际情况控制合理的加工量，以确保焦炭塔线速不过高。
6 结论车间对循环油系统存在的问题进行了处理，并对分馏和焦炭塔各种操作进行了相应的调整。
通过控制分馏塔底上、下回流量、温度和循环比的大小，以及对加热炉注汽量和焦炭塔操作及系统压力的控制进行了优化和调整，延缓了分馏塔底循环油系统堵塞和结焦的速度，力争保证装置实现4年一检修的目的。
参考文献[1] 李和杰，徐江华，甘丽琳等.延迟焦化装置的大型化扩能改造设计.炼油技术和工程.2003，33（8）：5-9[2] 瞿国华，延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2008，475-476[3] 瞿滨，延迟焦化装置技术问答[M].北京：中国石化出版社，2007，96-100Abstract Coking fractionator cycle oil system coking and plugging problems, and the heat exchanger E1105CD maintenance workshop on the fractionation and coke drum system, fractionation bottom filter can not overhaul of operations to adjust to the realizationthe device long period to run provided a strong guarantee.Key Words：Circulating oil；coking；block；precaution作者：郭小安（1981-），男，助理工程师，2006年毕业于宁夏大学化学工程与工艺专业，本科，现从事延迟焦化装置技术管理工作，已发表论文2篇。