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旋液分离器原理及投用

发表时间：2021/5/21 来源：《基层建设》2021年第2期作者：娄宇轩

[导读] 摘要：介绍了乙烯装置随着裂解炉运行周期的延长，辐射段炉管以及废热锅炉处的结焦增加，致使运行周期内部分焦粉脱落进入急冷系统，大量焦粉聚集在旋液分离器，过多的焦粉也为下游系统的运行带来了难度，针对急冷系统焦粉产生进行分析并提出了解决方案，确保急冷油系统的正常运行。

        天津石化烯烃部乙烯车间天津市 300270
        摘要：介绍了乙烯装置随着裂解炉运行周期的延长，辐射段炉管以及废热锅炉处的结焦增加，致使运行周期内部分焦粉脱落进入急冷系统，大量焦粉聚集在旋液分离器，过多的焦粉也为下游系统的运行带来了难度，针对急冷系统焦粉产生进行分析并提出了解决方案，确保急冷油系统的正常运行。
        关键词：裂解炉；焦粉；滤网；旋液分离器；分离效果差
        前言
        旋液分离器是根据离心沉降和密度差的原理，当急冷油从旋液分离器进口以切向进入设备后，产生强烈旋转运动，由于急冷油和胶粉的密度不同，在离心力、向心力、浮力和流体拽力的共同作用下，使密度低的急冷油上升，由出口进入后系统，密度大的焦粒和焦粉沉降在旋液分离器底部，进入小的旋液分离器分离罐，通过清理分离罐滤网将焦粉和胶粒清理出系统，从而达到除焦的目的。
        1.工艺流程
        由废热锅炉（TLE）来的裂解气在急冷器中经喷入的急冷油冷却到210摄氏度后，汽液混合物从汽油分馏塔下部进入，在汽油分馏塔中由循环急冷油和急冷水塔来的回流汽油把裂解气进一步冷却到105摄氏度后去急冷水塔。在汽油分馏塔中分离出裂解燃料油和裂解柴油，汽油及更轻组分由塔顶分出。由汽油分馏塔塔釜采出的循环急冷油首先分为一大一小两股，小股去裂解燃料油汽提塔，经裂解燃料油泵外送界区；另一大股经过旋液分离器分离出系统内焦粉以及焦粒，先分出一部分去循环碳二碳三裂解气急冷器，由急冷器的出口温度控制该股急冷油的量，然后去稀释蒸汽换热器来发生稀释蒸汽来回收热量。发生完稀释蒸汽的急冷油再分为两部分，一部分去其余裂解炉的急冷器来急冷裂解气，另一部分经工艺水汽提塔进料预热器（加旁路控制）及低压蒸汽发生器进一步冷却后返回到汽油分馏塔中部。裂解柴油从汽油分馏塔中部采出去燃料油汽提塔中部经LS汽提后，气相返汽油分馏塔上段，液相和减粘塔塔釜来的燃料油混合，用急冷水冷却后作为裂解燃料油产品采出。
        2.问题及原因分析
        2.1问题
        随着裂解炉运行周期的延长，辐射段炉管以及废热锅炉处的结焦增加，致使运行周期内部分焦粉脱落进入急冷系统，系统内焦粉及焦粒积聚，大量焦粉聚集在旋液分离器，超过旋液分离器的分离能力，即使频繁地清理入口滤网也无法满足分离要求，分离焦粉及焦粒的作用已大大降低（图1为施工人员清理堵塞的旋液分离器静置器滤网）。
        2.2原因分析
        乙烯生产过程中存在的一个突出问题是结焦会伴随着反应的进行而发生，在裂解炉炉管及换热器有焦炭沉积，即产生结焦。结焦不仅会使管壁热阻增加、导热率降低、能耗增加，还会使物流压降增大、烯烃收率降低。实际上裂解炉的结焦过程是个动态过程，炉管内表面不断发生着结焦，而炉管内表面沉积下来的部分焦又被高速流过的原料不断冲刷掉，伴随着裂解气进入汽油分馏塔内。进入汽油分馏塔塔釜内的一部分颗粒较大的焦粉的密度大于急冷油的密度会沉降在塔釜底部，但还有一部分密度较小的焦粉颗粒会悬浮在急冷油中，随着急冷油进入急冷油循环系统，在管线和换热器中沉降下来。沉降在汽油分馏塔内的焦粉会逐渐淤积在旋液分离器处，也会随着急冷油进入急冷油循环系统，造成管线磨损和换热器堵塞，最终影响稀释蒸汽的发生，所以及时脱除进入旋液分离器内的焦粉，就成为乙烯装置长周期运行的重要保障。

        3.处理措施
        2020年大修期间更换了新的旋液分离器，新的急冷油旋液分离过滤系统由急冷油旋液分离器及静置器组成，克服了老型号滤网容易堵塞的缺点，在很大程度上延长了设备维修周期，提高生产效益，从而增加经济效益，用于将急冷油中的焦炭颗粒分离出去。急冷油（含焦炭颗粒）进入旋液分离器的入口，在离心力的作用下，把焦粒推向旋液分离器器壁，焦粒便沿着器壁回转向下，从底流口流出，然后进入静置器入口，在静置器中进一步将焦粒稠化，被分离的焦粒收集于静置器底部，每三周清洗一次；在旋液分离过滤器中，向上流出的物流为循环急冷油主物流，急冷油由于离心力作用下回转向上，从旋液分离过滤器的溢流口流出进入主系统。其设备运行操作流程如下：1、启动电机，保证俯视电机时其转动方向为顺时针转动，刮刷的转速约为5转/分；2、关闭静置器所有阀门，打开进口处阀门，溢流口处阀门，关闭底流口处阀门，让急冷油充满旋液分离器；3、缓慢打开底流口，同时打开静置器进口，打开放空口，关闭出口，让急冷油充满设备排出空气；4、关闭放空口；5、打开出口处阀门，设备正常运行。
        4.结论
        随着裂解炉的长周期运行，急冷油系统内的焦粉将会不断增加，若不及时脱除，焦粉会被带到整个乙烯装置，对其造成不可逆的影响。分析了急冷油系统焦粉产生的原因，更换了处理能力更好的旋液分离器，减少管线的磨损和换热器的堵塞，为乙烯装置长周期运行提供重要保障。