一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法与流程

本发明涉及石油炼制领域中的延迟焦化技术，具体为一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法。

背景技术：

延迟焦化工艺是一种重要的劣质重油加工技术，其作为一种连续生产，间断操作的工艺，一般至少有两个焦炭塔，当一个焦炭塔处于在线生焦时，另外一个焦炭塔进行除焦的相关操作，两焦炭塔交替进行生焦和除焦操作。进行除焦的焦炭塔，需经过小吹汽、大吹汽、给水冷焦、放水、打开焦炭塔顶底盖、水力切焦、关闭焦炭塔顶底盖、蒸汽赶空气、蒸汽试压、油气预热、切换进料等步骤。延迟焦化装置的放空塔主要处理自大吹汽步骤开始，至给水冷焦时放空隔断阀关闭及呼吸阀打开步骤结束过程中除焦焦炭塔塔顶排放的气体,排放的气体中主要含有瓦斯气、轻污油、重污油和蒸汽。

如下结合附图1对现有的延迟焦化装置吹汽放空过程的工艺流程进行说明。

延迟焦化装置生焦焦炭塔a处于生焦阶段，四通阀k指向生焦焦炭塔a，焦炭塔a侧进料隔断阀l1打开、焦炭塔a侧甩油总阀m1关闭、焦炭塔a侧底部吹汽阀n1关闭、焦炭塔a侧底部给水阀o1关闭；焦炭塔a侧大油气隔断阀p1打开、焦炭塔a侧吹汽放空隔断阀r1关闭。来自焦化加热炉的焦化油1经四通阀k进入生焦焦炭塔a内，在焦炭塔内发生一系列裂解、缩合反应，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，反应生产的焦化油气2由焦炭塔顶流出，经急冷油冷却后通过大油气管线至焦化分馏系统分离出不同馏分。

除焦焦炭塔b处于大吹汽和给水冷焦阶段时，焦炭塔b侧进料隔断阀l2关闭、焦炭塔b侧甩油总阀m2打开、焦炭塔b侧大油气隔断阀p2关闭、焦炭塔b侧吹汽放空隔断阀r2打开。当除焦焦炭塔b进行大吹汽操作时，焦炭塔b侧底部吹汽阀n2打开、焦炭塔b侧底部给水阀o2关闭；当除焦焦炭塔b进行给水冷却操作时，焦炭塔b侧底部吹汽阀n2关闭、焦炭塔b侧底部给水阀o2打开。

除焦焦炭塔b在大吹汽、给水过程中，产生的高温(150～420℃)由大量蒸汽及少量油气组成的放空气体3由除焦焦炭塔b顶进入放空塔c下部，放空塔c内设有换热板，放空气体在塔内和塔顶进入的重污油6进行接触换热，油气中的重油馏分被冷凝吸收并落到放空塔底，放空塔底的重污油6由放空塔底泵g抽出，送经放空塔底冷却器f冷却后，一部分在重污油回流量控制阀j3控制下返塔作冷却吸收油，另一部分重污油在放空塔底液位控制阀j4控制下送出装置。放空塔顶排出的由蒸汽及油气组成的放空塔顶气7再至放空塔顶冷却器e冷却到约60℃后，再进入放空塔顶分液罐d，分离出污水8、轻污油9和不凝气10。不凝气10进入火炬排放系统，污水8经污水泵h送至酸性水汽提装置，轻污油9经污油泵i送出装置。

目前国内外延迟焦化装置普遍存在放空塔重油携带的问题，放空塔重油携带是指放空塔底的重油经冷却后至塔顶和高温油汽接触换热及吸收重油时，被气体携带到放空塔顶。重油携带的主要危害有：(1)重油由放空塔顶进入塔顶空冷器或水冷器，重油会在管束内壁不均匀凝固，降低传热系数，甚至堵塞管束，导致空冷器偏流、压降增加、气体冷却后温度高等。(2)油气冷却温度偏高，含有大量蒸汽的高温油气去火炬系统，影响火炬系统的正常运行。(3)重油馏分密度与水接近，放空塔顶气中含有重油馏分会引起放空塔顶分液罐内的油水乳化严重，污水和污油无法有效分离，污水含油率高，达不到外送酸性水汽提装置的要求；污油含水率高，回炼困难等。(4)放空塔底重油被携带到塔顶，减少了塔内向下回流的冷却油量，降低了放空塔内的接触冷却效果，放空塔底液位下降，易导致塔底泵抽空。总之，放空塔的重油携带问题会严重影响到放空系统甚至焦化装置的安全、平稳及长周期运行。

技术实现要素：

本发明提供了一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法，此方法可有效减少放空塔内的重油携带，改善延迟焦化装置吹汽放空和冷焦系统的操作，延长装置运行周期，提高装置的运行安全性。

本发明提供的一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法，通过如下技术方案实现：

(1)在焦炭塔出口的放空气体管道上设置注水雾化器，当焦炭塔处于大吹汽和给水冷焦阶段时，通过注水雾化器向放空气体管道内注入雾化水，利用水的气化热冷却管道内的高温放空气体，实现放空气体的降温和重污油的冷凝。

(2)所述注水雾化器由雾化喷头、接管、法兰和支撑架组成，雾化器的安装位置位于焦炭塔顶至放空塔的放空气体总管上，并尽量远离放空塔入口位置，雾化器的喷头位于放空气体管道的轴心位置，喷射方向与放空气体流动方向一致。

(3)放空气体流动方向上雾化器下游的放空气体管道上部设置测量温度热电偶，热电偶安装位置在雾化器安装位置下游至少10倍放空气体管道直径的距离。温度热电偶测量放空气体管道内气相温度。设置注水流量控制阀，通过注水流量控制放空气体管道内气相温度为150-250℃。注水首先选用放空塔顶分液罐分离出的污水，也可采用炼油厂内可提供的其他污水或净水。

(4)放空塔内部设置重污油分配器和伞型+倾斜圆环型组合换热板，重污油通过重污油分配器向下喷淋，经过组合换热板对放空气体进行冷却和洗涤吸收。伞型+倾斜圆环型组合换热板应有足够的强度和换热效果。

(5)在放空塔顶气液分离罐不凝气管道上设置压力控制阀，根据焦炭塔大吹汽和给水冷焦阶段时的大吹汽和冷焦给水量，调节放空塔顶气液分离罐的压力，大吹汽和冷焦给水流量较大且焦炭塔顶气体出口温度较高时，控制较高压力；反之，大吹汽和冷焦给水流量较小且焦炭塔顶气体出口温度较低时，控制较低压力。

(6)为避免放空塔底油带水导致水突沸冲塔或塔底泵抽空，设置放空塔底油循环加热器，放空塔底油由泵抽出在流量调节阀的控制下经加热介质加热后，返回放空塔入口管线，再自流至放空塔。在放空塔入口管道下部设置液相热电偶，用于测量进放空塔物流液相的温度，通过液相温度控制加热介质流量。

本发明为一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法：

在延迟焦化装置焦炭塔进行吹汽放空操作时，焦炭塔大吹汽和冷焦产生大量高温(250～420℃)的由油气和蒸汽组成的放空气体从焦炭塔顶流出。放空塔顶罐内的污水由污水泵抽出，增压后被送至上述安装于放空气体管道上的注水雾化器，污水在放空气体管道内被雾化并和放空气体充分换热，放空气体被冷却。通过自动调节污水的流量，控制进放空塔气体的温度在150-250℃，以降低放空塔的空塔气速。

放空塔底的重污油由放空塔底泵抽出，一部分在重污油回流量控制阀控制下作为吸收洗涤油返塔；一部分至放空塔底油加热器经加热介质加热后，返回放空塔入口管线，再自流至放空塔，通过调节加热介质流量控制放空塔入口物流液相温度为150-250℃，避免放空塔底污油带水；另一部分经放空塔底冷却器冷却后，在放空塔底液位和重污油流量串级控制下送出装置。

作为吸收洗涤油的重污油通过重污油分配器进行分配，再通过塔内的伞型+倾斜圆环型组合换热板再次分配、接触和吸收洗涤，减少放空塔顶气相的重油含量。

放空塔顶气液分离罐不凝气管道上的压力控制是根据焦炭塔大吹汽和给水冷焦阶段时的大吹汽和冷焦给水量调节，大吹汽和冷焦给水流量较大且焦炭塔顶气体出口温度较高时，控制压力为0.15-0.2mpag；大吹汽和冷焦给水流量较小且焦炭塔顶气体出口温度较低时，控制压力为0.05-0.15mpag。

本发明所述的一种减少延迟焦化装置放空塔重油携带的方法，来自焦炭塔的高温放空气体和雾化的污水充分换热，降低了进入放空塔的放空气体的温度，一是放空气体中的气相重油馏分由于温度的降低被冷凝为液相，气液两相通过放空气体管道进行初步分离，进入放空塔物流中的液相重油馏分直接落入塔底，进入放空塔物流气相中的重油馏分大为减少；二是由于温度的降低，在相同压力下气体密度增大，体积流量减少，降低了空塔气速，减少了重油携带。

放空塔内设置重污油分配器，使重污油在塔截面范围内分配更均匀；配合伞型+倾斜圆环型组合换热板，放空塔内气、液两相多次再分配、接触吸收，强化重污油对塔内气相的洗涤效果，以减少重油携带。

现有的延迟焦化装置吹汽放空过程，放空塔顶分液罐的不凝气不经压控直接排至火炬系统，放空塔顶分液罐的压力约0.05mpag。本发明通过在大吹汽和冷焦给水流量较大且焦炭塔顶气体出口温度较高时，提高放空塔顶分液罐的压力到0.15-0.2mpag，提高放空塔压力使得放空塔内气相密度增加，空塔气速降低约50％，有利于重油的沉降和洗涤吸收，也有利于减少油气的重油携带。

通过放空塔底加热器加热一股放空塔底油，用以维持放空塔底油的温度，避免因为冷的放空塔底油作为洗涤油使蒸汽局部过冷成为水滴落入塔底，待塔底油快速升温时，引起水突沸冲塔，使重油馏分大量携带到放空塔顶系统，导致塔顶系统堵塞和塔底泵抽空，影响装置正常运行。

本方法通过以上综合手段达到减少放空塔重油携带的目的。

附图说明

附图1：现延迟焦化装置吹汽放空阶段工艺流程示意图

附图2：本发明的一种减少延迟焦化装装置放空塔重油携带的方法的流程示意图

附图标记说明：

设备：a、生焦焦炭塔b、除焦焦炭塔c、放空塔d、放空塔顶分液罐

e、放空塔顶冷却器f、放空塔底冷却器g、放空塔底泵h、污水泵

i、污油泵j1、气相热电偶j2、放空塔入口气相温度—污水流量控制阀j3、重污油回流量控制阀j4、放空塔底液位—重污油出装置量流量控制阀j5、给汽流量控制阀j6、给水流量控制阀j7、放空塔顶罐压控阀j8、液相热电偶j9、液相温度—加热介质控制阀j10、循环油流量控制阀k、四通阀l1、焦炭塔a侧进料隔断阀l2、焦炭塔b侧进料隔断阀m1、焦炭塔a侧甩油总阀m2、焦炭塔b侧甩油总阀n1、焦炭塔a侧底部吹汽阀n2、焦炭塔b侧底部吹汽阀o1、焦炭塔a侧底部给水阀o2、焦炭塔b侧底部给水阀p1、焦炭塔a侧大油气隔断阀p2、焦炭塔b侧大油气隔断阀r1、焦炭塔a侧吹汽放空隔断阀r2、焦炭塔b侧吹汽放空隔断阀s、注水雾化器t、放空塔底加热器

物流：1、焦化油2、焦化油气3、放空气体4、蒸汽5、冷焦水6、重污油7、放空塔顶气8、污水9、轻污油10、不凝气11、加热介质

具体实施方式

下面结合附图2对本发明的一种减少延迟焦化装装置放空塔重油携带的方法作进一步详细描述：

如图2所示：在焦炭塔出口的放空气体管道上设置注水雾化器s，当焦炭塔处于大吹汽和给水冷焦阶段时，通过注水雾化器s向放空气体3管道内注入雾化水8，利用水的气化热冷却管道内的高温油汽，实现气体的降温和重污油的冷凝。

所述注水雾化器s由雾化喷头、接管、法兰和支撑架组成，雾化器s的安装位置位于焦炭塔顶至放空塔c的放空气体3总管上，并尽量远离放空塔c入口位置，雾化器s的喷头位于放空气体管道的轴心位置，喷射方向与放空气体流动方向一致。

放空气体3流动方向上雾化器s下游的放空气体3管道上部设置测量温度热电偶j1，热电偶j1安装位置在注水雾化器s安装位置下游至少10倍放空气体管道直径的距离。温度热电偶j1测量放空气体3管道内气相温度。设置注水流量控制阀j2，通过注水流量控制放空气体管道内气相温度为200℃。注水首先选用放空塔顶分液罐分离出的污水，也可采用炼油厂内可提供的其他污水或净水。

放空塔c内部设置重污油分配器和伞型+倾斜圆环型组合换热板，重污油通过重污油分配器向下喷淋，经过组合换热板对放空气体进行冷却和洗涤吸收。伞型+倾斜圆环型组合换热板应有足够的强度和换热效果。

在放空塔顶气液分离罐d不凝气管道上设置压力控制阀j7，根据焦炭塔大吹汽和给水冷焦阶段时的大吹汽和冷焦给水量，调节放空塔顶气液分离罐d的压力，大吹汽和冷焦给水流量较大且焦炭塔顶气体出口温度较高时，控制较高压力0.15-0.2mpag；反之，大吹汽和冷焦给水流量较小且焦炭塔顶气体出口温度较低时，控制较低压力0.05-0.15mpag。

为避免放空塔底油7带水导致水突沸冲塔或塔底泵g抽空，设置放空塔底油循环加热器t，放空塔底油7由泵抽出在流量调节阀j10的控制下经加热介质11加热后，返回放空塔入口管线，再自流至放空塔。在放空塔入口管道下部设置液相热电偶j8，用于测量进放空塔物流液相的温度，通过液相温度控制加热介质流量。

生焦焦炭塔a处于生焦阶段，四通阀k指向生焦焦炭塔a，焦炭塔a侧进料隔断阀l1打开；焦炭塔a侧甩油总阀m1关闭；焦炭塔a侧底部吹汽阀n1关闭；焦炭塔a侧底部给水阀o1关闭；焦炭塔a侧大油气隔断阀p1打开；焦炭塔a侧吹汽放空隔断阀r1关闭。来自焦化加热炉的焦化油1经四通阀k进入生焦焦炭塔a内，在焦炭塔内发生一系列裂解、缩合反应，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，反应生产的焦化油气2由焦炭塔顶流出，经急冷油急冷后至分馏系统分离出不同馏分。

除焦焦炭塔b生焦处于吹汽放空阶段时，焦炭塔b侧进料隔断阀l2关闭；焦炭塔b侧甩油总阀m2打开；焦炭塔b侧大油气隔断阀p2关闭；焦炭塔b侧吹汽放空隔断阀r2打开。当除焦焦炭塔b进行大吹气操作时：焦炭塔b侧底部吹汽阀n2打开；焦炭塔a侧底部给水阀o2关闭；当除焦焦炭塔b进行给水冷却操作时：焦炭塔b侧底部吹汽阀n2关闭；焦炭塔b侧底部给水阀o2打开。

除焦焦炭塔b大吹汽和冷焦产生的大量高温(250～420℃)放空气体3从焦炭塔顶流出。污水8通过注水雾化器s注入至放空气体3中，冷却放空气体3。通过放空塔入口气相温度—污水流量控制阀j2调节污水8流量，控制进放空塔油气的温度为200℃。放空气体3中的气相重油馏分被冷却为液相，气、液两相通过放空塔c入口管线进行分离，进入放空塔3后，液相重油馏分直接落入塔底，使得放空塔内气相中的重油馏分大为减少；放空塔c内的气相经重污油6进一步洗涤其中的重油馏分。

放空塔底的重污油6由放空塔底泵g抽出，一部分在重污油回流量控制阀j3控制下作为洗涤油返塔；一部分至放空塔底油加热器t经加热介质11加热后，返回放空塔入口管线，再自流至放空塔c，通过液相温度—加热介质控制阀控制被重污油被加热至200℃；另一部分经放空塔底冷却器f冷却后，在放空塔底液位—重污油出装置量流量控制阀j4控制下出装置。

放空塔顶排出的由蒸汽及油气组成的放空塔顶气7再至放空塔顶冷却器e冷却到约60℃，再进入放空塔顶分液罐d，分离出污水8、轻污油9和不凝气10。通过放空塔顶罐压控阀j7控制放空塔顶罐的压力为0.18mpag，不凝气10经压控后排至火炬泄放系统。轻污油9经污油泵i送出装置。污水8经污水泵h一部分送至冷焦水池或酸性水汽提装置，另一部分送至放空气体线上的注水雾化器s，控制放空塔入口物流气相温度。

实施例

国内某炼厂100万吨/年延迟焦化装置放空塔存在严重的重油携带问题，造成放空塔顶空冷结蜡，放空塔顶冷却能力不足，放空塔顶分液罐顶的不凝气无法排放至火炬，严重影响了延迟焦化装置的正常生产，以至于装置每半年被迫停工一次给空冷器清焦。该炼厂采用本发明所述的一种减少延迟焦化装装置放空塔重油携带的方法改造后，放空塔的重油携带的问题得到有效解决，放空塔顶空冷器清焦频率由半年/次，降低为每操作周期三年/次，放空塔顶冷却能力可有效发挥，放空塔顶分液罐油水乳化现象得到有效缓解，保障了装置长周期安全、平稳运行。