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1、延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分1延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分0 1. 焦炭塔系统概述0 2.焦炭塔系统的生焦操作0 3.焦炭塔系统的除焦操作0 4.针对焦炭塔系统的几点建议 目 录2延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分1、 焦炭塔系统概述1.1 焦炭塔的作用1.2 焦炭塔的生焦1.3 焦炭塔的冷焦和除焦返回目录3延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分1.1 焦炭塔的作用焦炭塔是焦化装置的核心设备，焦化的裂解和缩 合生焦反应在焦炭塔内进行，焦炭塔是焦化装置的 反应器。通常一台加热炉对应两个焦炭塔，一台在 生焦操作，另一台则在除焦操作，一般1824小时切 换一次
2、。4延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分1.2 焦炭塔的生焦 焦炭塔的操作分为生焦和除焦两部分。生焦操作 时，焦化原料油在加热炉中被快速加热到500左右进 入焦炭塔，在焦炭塔内适宜的温度、压力条件下发生 裂解、缩合反应，生成富气、汽油、柴油、蜡油、循 环油组分和焦炭，高温油气进入分馏塔，焦炭停留在 塔内。该操作过程主要和加热炉及分馏塔密切相关， 加热炉及分馏塔的操作会对焦炭塔产生影响，同样焦炭塔的操作也会影响到加热炉及分馏塔。 5延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分1.3 焦炭塔的冷焦和除焦除焦操作的工序主要有：向焦炭塔内少量吹汽； 向焦炭塔内大量吹汽；向焦炭塔内少量给水；向焦 炭
3、塔内大量给水；排放焦炭塔内的水；拆卸塔顶、 塔底出焦口法兰；采用高压水切除焦炭塔内的焦炭； 安装塔顶、塔底法兰；对焦炭塔进行蒸汽试压； 引另一个焦炭塔的油气对该塔预热。这十个操作工序是 焦化装置特有的操作，是需要人工实现的间断操作。为 此焦化装置特别配置了冷焦吹汽放空系统、冷切焦水处 理系统、水力除焦系统和焦炭储运系统，这些系统的设 计和操作对焦炭塔的操作都会产生影响。因此针对焦炭 塔，降低循环比、缩短生焦时间提高加工负荷应从整个 焦炭塔系统考虑。6延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作 2.1 反应过程描述为防止加热炉管结焦，焦化炉出口的反应转化率一 般不大，大部
4、分的反应延迟到焦炭塔内进行。缩合反 应生成的焦炭停留在塔内，并由塔壁向中心扩展，中 心形成进料通道，在焦炭层以上为主要反应区，即泡 沫层。泡沫层分油相泡沫和气相泡沫，气相泡沫在上 部，其密度约为30100kg/m3，油相泡沫在焦层以上 ，其密度约为100700 kg/m3，焦化反应主要在泡沫层 ，一般为450460，泡沫层高度和原料性质及操作 条件有关，一般约为35米。裂解反应生成的气体、汽 油、柴油、蜡油、循环油组分，由焦炭塔顶流出并经 过急冷油冷却后进入分馏塔。7延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.1 反应过程描述 随着原料的不断进入，产生的焦炭量增加，焦
5、炭层高 度增加，泡沫层也随之升高。塔内反应示意图如下：底部进料 侧面进料8延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.2 焦炭塔直径的确定 焦炭塔的单塔处理量越大，要求的焦炭塔直径和高度越大， 焦炭塔直径主要由焦炭塔塔内的允许气速决定。 焦炭塔塔内的允许气速可以按如下公式计算： u 允许=0.048C(泡沫-油气)/油气0.5u 允许塔内的允许气速；m/s泡沫泡沫层的密度； kg/m3油气油气的密度； kg/m3C 系数。 (0.81.0) 由此可以看出，焦炭塔塔内的允许气速和泡沫层的密度及油 气的密度有关，泡沫层的密度又和原料性质、反应温度、操 作压力及是否注入消泡
6、剂等有关，油气的密度和产品分布、 产品性质、操作温度及操作压力等有关。 9延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.2 焦炭塔直径的确定取气相泡沫密度：30100kg/m3，油气的密度： 56kg/m3，计算焦炭塔塔内的允许气速在：0.0960.21 m/s， 即塔内的油气气速大于0.096 m/s时，就有低密度的泡沫油被 油气携带，如果塔内的油气气速大于0.21 m/s时，较高密度的 泡沫油就会被油气携带，并且携带量大大增加。国内外焦炭 塔塔内的操作气速大部分在0.090.21 m/s之间,因此携带焦粉 是不可避免的,关键是如何减少焦粉携带和对携带到油气管线 及分
7、馏塔内的焦粉如何及时清除。基于国内的设计和油气管 道的清焦措施，空塔气速控制在0.15m/s以内为宜，尽量避免 油气管道和分馏塔底结焦保证装置长周期生产。10延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作 2.3 实际生产中空塔气速的计算将所有物料按照操作条件下焦炭塔温度、压力等 条件还原为实际体积，得到焦炭塔的气速，具体 计算方法如下： 1）急冷油不计算在内；加工损失计算在焦炭中； 2）T-焦炭塔平均温度=（T1塔顶+T2塔底）/2； 3）P-焦炭塔压力=10*（塔顶实测压力P1+0.1）； kg/cm2（A） 4）根据产品分布和循环比求取每个焦炭塔的每个产 品的流量，G
8、:Kg/h； 5）根据产品分析数据求取每个产品的分子量，M：Kg/Kmol；11延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.3 实际生产中空塔气速的计算 6）列表计算每个焦炭塔产物的总摩尔数，N=G/M： Kmol/h；7）每个焦炭塔的体积流量：V=22.4*N*（273+T）/273*P*3600； m3/s; 8) 焦炭塔截面积S= 0.785D2； m2 9）焦炭塔气速：U=V/S ； m/s;12延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.4 焦炭塔的高度的计算焦炭塔的高度根据焦炭产率、生焦时间、泡沫层高 度来确定。焦炭塔内的泡沫层高
9、度约为35米，当在 焦炭塔内注入消泡剂后，泡沫层的高度一般减少1米以 上。安全空高一般为塔顶切线离泡沫层顶部的距离， 或最顶部中子料位计到塔顶切线的距离，国内设计的 焦炭塔一般安全空高为35米，国外焦炭塔的安全空高 一般为2米左右。空高越大，焦炭塔的利用率越低，但 油气在塔内的停留时间延长，有利于泡沫层气泡的破裂，对减少油气线和分馏塔内结焦有利。 13延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2.4 焦炭塔的高度的计算 空高的计算公式如下：其中： H切焦炭塔筒体切线高度, m；G焦焦炭生焦速率, kg/h；焦生焦时间, hr；焦塔内焦炭堆密度, kg/m3(800900 kg/m3)；V锥焦炭
10、塔锥体体积, m3；D塔焦炭塔直径, m；H泡沫泡沫层高度, m。 其中塔内焦炭堆密度和原料性质及操作条件有关，在设计时 通常采用热态的堆密度。2、焦炭塔系统的生焦操作14延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.5 实际生产中空高的确定目前国内焦化装置操作测量的空高是指钻焦口法兰 离焦炭层的距离，是焦炭冷却后通过尺子测量的，和设 计的空高有一定的区别。一是焦炭塔的封头高度和钻焦 口高度各装置不同，球型封头比椭圆封头的高度多一倍 ，大直径焦炭塔的封头比小直径焦炭塔的封头高，二是 由于原料性质的不同导致塔内泡沫层高度各装置不同， 因此采用目前的空高来判断焦炭塔的利用率
11、不十分合理。 15延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2.5 实际生产中空高的确定建议使用焦炭塔空高为筒体切线离冷态焦层顶部的距 离，安全空高应充分考虑泡沫层高度、冷态焦层和热态焦 层的密度差别，避免泡沫冒顶而冲塔，安全空高可以通过 先实测除焦口到焦层距离，再用实测值减去焦炭塔封头高 度、钻焦口高度和生产状态下泡沫层高度（通过标定得到 ）的办法得到实际的焦炭塔安全空高：H安全空高=H实 测空高-H封头高度-H钻焦口高度-H泡沫层高度。焦炭塔 空高应控制在5-7米，安全空高应控制在2米左右。最好安 装焦炭塔料位计，通过焦炭塔料位判断泡沫层的位置，以 确定注消泡剂的时间和切四通阀的时间。2、
12、焦炭塔系统的生焦操作16延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2.6 降低循环比对生焦操作的影响 循环比对焦化装置的处理量，产品分布及产品性质都有较大的影 响。在原料相同的条件下，循环比降低，气体、汽油、柴油和焦 炭的收率降低，蜡油收率增加。原料和处理量相同的条件下，焦 炭塔的空塔气速降低，焦层高度降低，反之，在同样允许气速和 安全空高的条件下，可以提高焦炭塔的加工负荷。 但是循环比降低，加热炉和焦炭塔的进料变差，易导致弹丸焦的 产生。根据国外资料报道和国内经验：API小于7或残碳/沥青质 =1.681.45的劣质渣油可能产生弹丸焦，国内操作经验是采用较 大循环比操作、较低的空塔气速，尽可
13、能避免产生弹丸焦，保证 安全生产。如果不考虑弹丸焦的影响和蜡油质量，可采用低循环 比操作，国外许多焦化装置是允许产生弹丸焦的，但是他们大部 分都采用了自动卸盖机，其他系统也配套完善。建议没有安装自 动底盖机的装置，为防止生成弹丸焦，可适当提高循环比。2、焦炭塔系统的生焦操作17延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响设计时按照进料量、生焦率和生焦时间确定焦炭塔 的容积，针对现有的焦化装置，焦炭塔的容积已经限定 ，要提高进料量必须降低生焦率和缩短生焦时间，缩短 生焦时间是最有效的措施。在焦炭塔的油气线速不受限 制的条件下，缩短生焦时间
14、和提高处理量基本成比例， 如生焦时间由24小时缩短到18小时，焦炭塔的处理量提 高约25%。有资料报道，缩短生焦时间焦炭的收率会有 所生高。18延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响缩短生焦时间提高处理量，焦炭塔进料和出料的 管道及阀门操作更加频繁，其可靠程度应提高。焦炭 塔进料阀、四通阀、甩油阀和塔顶油气隔断阀等特阀 应采用可靠度高的防结焦动力球阀，上述阀门和除焦 操作的给汽阀、给水阀、放水阀、放空阀相结合，采 用安全联锁及顺序自动控制，可降低劳动强度，保证 操作安全。进料管线及塔顶大油气管线的震动也应引 起重视，应全面进行应力
15、计算，改变配管结构防止震 动，保证安全操作。 19延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作 2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响焦炭塔的材质应选用14CrMo，裙座连接处应采用整体型 ，已检测到焦炭塔裙座焊缝开裂，筒体鼓包、开裂、倾斜等存 在明显缺陷的装置尽量不缩短生焦时间.塔体材质比较材料15CrMo14CrMo许用应力475 MPa107116高温屈服强度475 MPa176.5185.5裙座连接处的应力值和疲劳寿命比较型式堆焊型整体型加热时 的应力值（psi）5438447262冷却时的应力值（psi）2183413824计算疲劳寿命 (周期)55031070420延迟焦化装置提负荷操作指导意见-焦炭塔部分2、焦炭塔系统的生焦操作 2.7 缩短生焦时间对生焦操作的影响为减少油气出口管道结焦 和方便清焦， 建议采用专利
