油浆系统的防结焦设计

李青松，尚亚男

(1. 青岛中油华东院安全环保公司，山东 青岛 266071; 2. 中原油田石油化工总厂, 河南 濮阳 457001)

油浆系统的防结焦设计

李青松1，尚亚男2

(1. 青岛中油华东院安全环保公司，山东 青岛 266071; 2. 中原油田石油化工总厂, 河南 濮阳 457001)

介绍了中原油田石油化工总厂催化裂化装置油浆系统结焦状况，分析了其原因，针对分馏塔底抽出口和油浆上、下返塔分布器进行了防结焦改造设计，解决了催化装置油浆系统的结焦问题，保证了装置安全平稳长周期运行。

催化裂化；油浆；结焦；设计；改造

中原油田石化总厂催化裂化装置为 50×104t·a-1同轴式催化裂化。由于油浆系统的结焦较为严重，困扰着装置长周期运行，装置的生产能力下降，甚至导致被迫停工，影响了装置的平稳运行，给生产经营造成较大损失。

1 油浆系统运行状况

1.1 油浆循环系统流程

催化裂化油浆循环系统流程图见图1。

图1 催化裂化油浆循环系统流程

油浆从分馏塔(T201)底抽出后经油浆泵(P207)加压，经过换热后分为三路：一路为油浆上返塔，返回分馏塔“人”字挡板上部，洗涤高温反应油气；一路为油浆下返塔，返回分馏塔底做冷却油浆，控制分馏塔底温度；另一路为外甩油浆，经过油浆冷却器(C206)出装置。

1.2 油浆系统结焦机理

油浆中多环芳烃、胶质、沥青质等各类不饱和烃在高温下，由氧和金属引发催化作用，容易脱氢产生芳烃自由基，通过自由基链反应而产生高分子聚合物。随着聚合物和缩合物的分子量不断增大，在介质中的溶解度逐渐减小，析出后粘附在设备表面，当遇到催化剂时，更易聚集成颗粒，这些高分子的聚合物可起到粘合剂的作用，使颗粒的聚集大大加快，已经粘附在表面的聚合物也能起到捕获剂的作用，加快颗粒的沉积，直至生成焦炭。

导致油浆系统结焦的因素是多方面的，分馏塔底温度过高是油浆系统结焦的直接影响因素，还有油浆在分馏塔底停留时间以及在油浆系统的总停留时间，油浆性质和组成都是油浆结焦产生的重要因素。

1.3 油浆系统结焦状况

催化裂化装置油浆系统结焦造成油浆管线堵塞、系统压降增大、油浆循环量的不足，分馏塔底温度无法控制，加剧焦碳的生成，最终使油浆循环系统瘫痪。

油浆系统结焦主要集中了3个关键部位：

(1)分馏塔底抽出：分馏塔底结焦导致油浆抽出口的过滤网被堵塞，油浆泵不上量，油浆抽不出来，无法进行油浆循环，此时分馏塔底结焦多达4t。

(2)油浆下返塔：油浆下返塔的分布器被结焦堵住，导致冷却油浆量不足，分馏塔底温度不能控制而超高，油浆在超温下加速结焦，导致塔内大量结焦生成。

(3)油浆上返塔：油浆上返塔的分布器被结焦堵住，导致对高温油气的洗涤油浆量不足，且油浆分布不均而偏流，不仅影响塔上部的热量平衡，也会导致“人”字挡板上大量结焦。

2 油浆系统改造

在2007年5月的设备大检修中，对上述油浆系统的3个关键部位进行了改造：

(1)分馏塔底抽出。油浆抽出滤焦器增高扩孔。原滤焦器是直径为Ф350mm，高度为360mm筒体，筒体上面开有Ф9.5mm的孔。设计更换了新的滤焦器，新滤焦器直径不变，将筒体高度增加到900mm，且分为上下两段，上段高540mm，上段筒体的过滤孔增大为Ф20 mm，下段过滤开孔增大为Ф11 mm，顶部仍安装原来的帽板。采用新的滤焦器后，其下段开孔的增大，可以使更多小颗粒的焦块被抽出去，从油浆泵的过滤器清除。即使下段筒体被焦块完全堵塞了，由于上段筒体开有更大的开孔，也可以使油浆顺利被抽出。筒体高达900mm，允许分馏塔底有更大的空间容纳那些无法被抽出的焦块，其防止被焦块堵塞的能力比原滤焦器大大增强了，如图2所示。

增设塔底搅拌油浆线。在油浆抽出滤焦器底部周围增设一直径为Ф700mm环形分布器，分布器管线直径Ф57mm，开有8个垂直向下直径Ф20mm小孔，介质是从油浆下返塔流量计与调节管之间引出来的一部分油浆，作用是对油浆抽出滤焦器及周围进行冲洗和搅拌，防止催化剂、软焦块在分馏塔最低位置沉积而结成更大更硬的焦块。

图2 分馏塔的滤焦器和搅拌油浆

(2)油浆下返塔。油浆下返塔分布器扩径。原下返塔分布器管线直径为 Ф89 mm，上面分布有 60个直径Ф10 mm的开孔，检修时常发现此管线堵塞严重，绝大部分小孔被完全堵塞，由于时间长久，里面结焦都很坚硬。设计新下返塔分布器管线扩径为Ф108 mm，上面均匀分布着28个直径Ф30 mm的小孔,管径和孔径的扩大可以减少被堵塞的几率。

(3)油浆上返塔。上返塔分布器改型。原上返塔管线为直径Ф159 mm的树枝型分布器，上面开有Ф12的小孔，由于孔径过小，该管线也是很容易堵塞，每次检修都能发现大部分管线与小孔都被硬焦块堵死，新更换的上返塔管线是Ф219的直管子，下端开有5个190mm×85mm的方孔，并在其正下方增设“王”字型分布槽，槽宽440mm，堰高100mm，堰顶是波浪形。这样设计更利于油浆均匀分布，如图3所示。

图3 油浆上返塔的“王”字型分布器

3 应用效果

从2007年6月装置开工，油浆系统压降一直保持较低，油浆泵入口过滤网清理时，没有发现焦块，分馏塔底温度一直能控制在 320～330℃之间，生产平稳。2009年7月，催化装置停工检修时，发现油浆系统除“人”字挡板有轻微结焦外，其它部位基本没有焦块形成，油浆系统管线及换热器非常畅通。

油浆系统的防结焦设计改造保证了催化装置的安全、平稳、长周期运行。

Reformed to Prevent Caking In Slurry System

LI Qing-song, SHANG Ya-nan
(CPECC East-China Safe Environmental Protection Ltd., Qingdao 266071, China)

TE 624.41

B

1671-9905(2010)09-0061-02