消泡劑在延遲焦化裝置的應(yīng)用

張寶龍

〔中石化股份天津分公司聯(lián)合四車間〕

摘要：本文對中石化股份天津分公司聯(lián)合四車間延遲焦化使用消泡劑的原因進(jìn)行了分析，以及從對消泡劑的使用原理、方法和標(biāo)定情況進(jìn)行了介紹，同時也介紹了T型消泡劑在延遲焦化中試用的情況，并對其效果進(jìn)行評價。

關(guān)鍵詞：延遲焦化

消泡劑

泡沫層

焦炭塔

標(biāo)定

前言

延遲焦化工藝是將渣油經(jīng)深度熱裂化轉(zhuǎn)化為氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭的加工工藝，它是煉廠渣油加工及提高輕質(zhì)油收率的重要手段，它投資和操作費用低，對不同原料適應(yīng)性強，技術(shù)成熟。

中石化股份天津分公司的100萬t/a延遲焦化裝置是分公司的主要渣油加工裝置，裝置設(shè)計原料為減壓渣油，采用兩爐四塔工藝，生焦周期為24小時，主體包括焦化、分餾、吸收穩(wěn)定、加熱爐、放空系統(tǒng)、氣壓機等幾個局部。該裝置于1996年12月試車一次成功。

隨著處理量的逐步加大，焦炭塔泡沫層及空高與平安生產(chǎn)的矛盾更為突出，帶來的直接后果是焦炭塔霧沫夾帶嚴(yán)重，把來不及沉降下的焦粉帶到分餾塔內(nèi)，進(jìn)入分餾塔底部后，又經(jīng)過加熱爐管，焦炭在爐管內(nèi)形成結(jié)焦因子，加劇輻射爐管的結(jié)焦，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。攜帶的大量焦粉不僅導(dǎo)致焦炭塔頂油汽線的結(jié)焦傾向加大，而且不斷在分餾塔底沉積，堵塞過濾器，進(jìn)而導(dǎo)致分餾塔底和進(jìn)料段嚴(yán)重結(jié)焦，甚至導(dǎo)致焦化加熱爐爐管結(jié)焦，嚴(yán)重影響焦化裝置的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行。

為了適應(yīng)目前延遲焦化大處理量的生產(chǎn)要求，有效抑制焦炭塔泡沫層高度，降低焦粉攜帶量，我們采用江蘇某廠生產(chǎn)T型消泡劑〔用T代表其產(chǎn)品名稱〕，將其注入塔內(nèi)。2000年大修期間增設(shè)了消泡劑設(shè)施，注入點位置在四通閥前轉(zhuǎn)油線。經(jīng)過一段時間的使用，經(jīng)調(diào)研得知消泡劑從焦炭塔頂部注入效果要比焦炭塔底部注入的消泡效果好。于是在2002年大修過程中又增設(shè)了消泡劑注入焦炭塔頂部的設(shè)施〔保存了原來塔底注入設(shè)施〕，并開始投入使用。如圖-1所示。2002年9月18、20和22日裝置對焦炭塔注消泡劑進(jìn)行了標(biāo)定試驗，試驗結(jié)果說明：延遲焦化大處理量條件下，T型消泡劑能有效降低油中焦粉攜帶量和降低泡沫層高度。

2003年該焦化裝置始終保持著滿負(fù)荷運行，全年共加工減壓渣油112萬噸，約超過設(shè)計負(fù)荷的12%左右，該裝置對提高煉油廠的輕油收率、柴汽比以及產(chǎn)品質(zhì)量起到了非常重要的作用。

圖-1

消泡劑簡介

2.1

T型消泡劑性質(zhì)

該消泡劑為低硅消泡劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,低毒,無腐蝕性,適用于延遲焦化工藝中抑制及防止焦炭塔生焦過程中汽液體的發(fā)泡。其規(guī)格如下見表1。

表1

工程

T型消泡劑

外觀

白色乳狀液

運動粘度〔40℃〕，mm2/s

200～350

密度〔20℃〕，g/ml

0.97±0.1

開口閃點，℃

≥300

抗泡性試驗

合格

離心試驗〔3000r/min〕

不分層

2.2

消泡原理

消泡劑是一些外表張力和溶解度很低的物質(zhì)，當(dāng)消泡劑微粒接觸氣泡外表時，會降低接觸點上液膜的外表張力，致使液膜變薄；同時使氣泡之間合并，最終導(dǎo)致破裂。同時消泡劑的疏液性不會形成泡沫穩(wěn)定的定向排列，而是不均勻的吸附在液膜上或頂替汽液界面上的發(fā)泡基因，使汽液界面張力局部下降，到達(dá)消泡的目的。因此，在焦炭塔的生焦過程中注入消泡劑，可以抑制甚至消除焦炭塔內(nèi)的泡沫，從而降低焦炭塔內(nèi)泡沫層高度。

消泡性能良好的消泡劑應(yīng)具備以下性質(zhì)：〔1〕在相關(guān)的工藝條件下不溶于發(fā)泡介質(zhì)；〔2〕比發(fā)泡介質(zhì)更低的外表張力；〔3〕在發(fā)泡介質(zhì)中有很好的分散性；〔4〕與發(fā)泡介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反響；〔5〕化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,低毒,無腐蝕性。只有具備上述性能的消泡劑才能適用于延遲焦化工藝，抑制和防止焦炭塔內(nèi)汽液體的發(fā)泡。

2.3設(shè)施情況

延遲焦化消泡劑設(shè)施主要設(shè)備包括：1臺消泡劑貯存罐、1臺消泡劑進(jìn)料活塞泵、2臺消泡劑注入活塞泵。

標(biāo)定方案

3.1

標(biāo)定流程

圖-2

3.2標(biāo)定方法

在延遲焦化的實際生產(chǎn)中，焦炭塔的焦高是通過Co60料位計來確定的。我裝置焦炭塔的有效塔高為31.5m，Co60料位計安裝在22.4m，對焦高進(jìn)行監(jiān)控。由于每個焦炭塔僅有一個Co60料位計，所以不能顯示出塔內(nèi)泡沫層高度，只能從料位計在DCS內(nèi)顯示的開停切換來確定塔內(nèi)介質(zhì)高度是否到達(dá)Co60料位計這一高度。鑒于此種原因，我裝置采用標(biāo)定的方法是：

〔1〕恒定加熱爐進(jìn)料量及進(jìn)料溫度，即保持輻射量為40t/h〔分支〕，輻射出口溫度設(shè)定495?C，這兩個參數(shù)在單塔生焦過程中不變，將影響焦炭塔生焦高度的因素恒定。

〔2〕選定1號焦炭塔作為標(biāo)定塔，在到達(dá)生產(chǎn)條件后，標(biāo)定塔開始進(jìn)料，生產(chǎn)過程持續(xù)到Co60料位計報警，立即停止進(jìn)料，此時焦炭塔內(nèi)物料高度已到達(dá)Co60料位計這一高度，而塔內(nèi)物料組成實際為位于下層的焦炭和位于上層熱態(tài)泡沫層。然后進(jìn)行冷焦操作，到達(dá)除焦條件后，測量塔內(nèi)焦炭的高度，這個實測的高度與Co60料位計的高度之差即為泡沫層高度，如圖－3所示：

圖-3

〔3〕為了便于比照消泡劑的消泡效果，消泡劑的注入方式分為三種：

①

在焦炭塔正常生產(chǎn)時不注入，以便取得原始數(shù)據(jù)。

②

在焦炭塔正常生產(chǎn)時將消泡劑由四通閥前注入，注入量為40ppm。

③

在焦炭塔正常生產(chǎn)時將消泡劑由焦炭塔頂部注入，注入量為40ppm。

標(biāo)定過程

9月18、20和22號在1號焦炭塔的塔頂和塔底四通閥前進(jìn)行注入消泡劑試驗。首先對消泡劑注入泵進(jìn)行調(diào)試。18號標(biāo)定先不注入消泡劑進(jìn)行測試；20號標(biāo)定由四通閥處注入消泡劑，注入量為40ppm；22號標(biāo)定由1號焦炭塔頂處注入消泡劑，注入量為40ppm。

標(biāo)定分析

5.1

標(biāo)定數(shù)據(jù)

T型消泡劑標(biāo)定取得泡沫層的數(shù)據(jù)，如表-2；

表-2

日期

注入方式

至報警時生產(chǎn)時間

實測焦高

泡沫層高度

9.18

不注入消泡劑

23h20min

17.9m

4.5m

9.20

焦炭塔底部注入消泡劑

24h30min

19.4m

3.0m

9.22

焦炭塔頂部注入消泡劑

25h30min

19.9m

2.5m

T型消泡劑注入后各后續(xù)產(chǎn)品固溶物含量，如表-3；

表-3

產(chǎn)品

9月18號〔不注入〕

9月20號〔底部注入〕

9月22號〔頂部注入〕

上午

下午

上午

上午

下午

上午

汽油

0.4%

0.3%

0.2%

0.4%

0.3%

0.2%

頂循油

0.4%

0.4%

0.2%

0.4%

0.4%

0.2%

柴油

0.1%

0.1%

0

0.1%

0.1%

0

中段油

0.6%

0.5%

0.4%

0.6%

0.5%

0.4%

蠟油

0.6%

0.8%

0.4%

0.6%

0.8%

0.4%

5.2

標(biāo)定分析

標(biāo)定試驗數(shù)據(jù)〔表-2〕說明，消泡劑通過焦炭塔底部注入能夠減少塔內(nèi)泡沫層高度為1.5m〔相對于塔內(nèi)不注消泡劑〕，消泡劑通過焦炭塔頂部注入能夠減少塔內(nèi)泡沫層高度2.0m，這對于降低焦粉攜帶，增大有效生焦空間十分有利。從生焦時間上看焦炭塔從頂部注入消泡劑比從底部注入消泡劑及不注入消泡劑生產(chǎn)可以提高單塔的生產(chǎn)時間近2h。

T型消泡劑對各后續(xù)產(chǎn)品固溶物含量的影響分布如表-3所示，可以看出T型消泡劑在對產(chǎn)品中固溶物含量的降低起到了積極作用。

結(jié)論

通過對消泡劑的標(biāo)定試驗可以看出，消泡劑在正常生產(chǎn)的過程中可以起到抑制焦炭塔內(nèi)泡沫層高度的作用，而且注入位置不同對減小泡沫層高度的效果也不相同，從焦炭塔頂部注入要比底部注入效果好。注入消泡劑可以起到降低焦化產(chǎn)品中固溶物含量的作用。

作者簡介：張寶龍

28歲，助理工程師，主要從事煉油生產(chǎn)工藝管理方面的工作。