陈继东
中国石油乌鲁木齐石化公司 新疆 乌鲁木齐 830019
摘要：作为一种间歇性工艺技术，延迟焦化工艺在生产运行中要经过多项流程，包括气体排查以及试压、放水、除焦等流程。由于该工艺较特殊，结合焦炭在焦塔内部聚集，焦炭塔内部的积料位置会升高， 当整个材料位置上升过快，内部出现严重起泡现象时，焦粉会从油气顶端带走，整个料面达到焦炭塔2/3 距离时会停止放料。但油气在运行中会携带一部分焦粉在分馏塔中。可见对延迟焦化装置技术更新，有助于减少焦粉携带不利影响。结合研究分析，采取主要技术措施和方式有利于减少焦粉携带等问题。
关键词：减少延迟焦化装置焦粉携带的技术措施
前言：在延迟焦化装置运行过程中，由于焦炭塔空塔气速过高等原因，焦炭塔油气会携带大量焦粉进人分馏塔。一方面由于焦粉的种子效应，造成焦化炉及分馏塔底结焦；另一方面焦粉携带量增加后，影响分馏塔分馏段的正常操作，同时焦化干气、液化石油气、汽油、柴油、蜡油等携带焦粉会对后续加工处理过程造成较大困难，给装置长周期安全生产带来了一定的风险。
一、焦粉携带威胁分析
1.1 沉淀问题。沉淀问题是焦粉携带的最关键问题之一，通过焦化馏反应，油分中的二烯烃会和不饱和烃统一发生化学反应，且细小的交锋颗粒之间存在一定的吸附性，很容易产生聚合反应生产独立的大分子化合物。这些有机的大分子化合物粘结在一起，很容易产生焦垢而形成堵塞设备。
1.2 卡住阀门。分析整个工艺流程，当焦粉进入换热器时候，很容易会发生换热器结垢问题，影响整个装置的换热效果。严重时候甚至需要停工清理，在整个装置处理过程中，下游的酸性液体很有可能上升到汽提塔塔盘上方，造成对应的沉淀或者是堵塞现象，最终会影响整个装置的长期运行。
1.3 催化剂问题。经过长时间的分馏处理，焦化反应堆很容易会形成结垢堵塞的问题，严重影响整个装置的换热效果，随着下游的汽油加氢以柴油等问题，最终会导致催化剂表面问题，让整个反应器的床层升高或者降低，会严重导致催化剂失去活性。焦炭塔内发生高温裂解反应时，裂解出的高温油气与缩合反应形成的细小焦粉将在焦炭塔内形成一定高度的泡沫层。焦炭塔安全空高在3 m以下时，焦粉和泡沫焦极易被携带进入油气大管线和分馏塔，泡沫层中的焦粉易沉积在管壁形成“焦核”。因此，泡沫层高度的控制是防止油气中焦粉携带量的关键。焦化加热炉出口温度与泡沫层高度有直接关系，炉出口温度高，泡沫层高度降低；反之泡沫层高度增加。泡沫层高度与焦化原料性质也有一定关系。环烷基原料中含有表面活性物质，易产生较高的泡沫层；随着油田开发的持续，原油的性质已经越来越差，由于渣油中含有较高的元素，也易造成其在焦炭塔内发泡。由于泡沫层升高，大量的焦粉将被携带进入到油气管线。
二、减少延迟焦化装置焦粉携带的技术措施
1.减少焦粉输入。减少焦粉携带的最有效方式就是减少其投入量，提升延迟焦化的运行质量，按照加热炉辐射运行以及炉出口温度以及炉管注气量改善，可以优化整个焦炭塔的塔顶冷油量以及对应的操作，改善焦炭塔内部的内焦层高度和气流速度，对整个操作流程进行对应的优化分析。利用反冲洗过滤方式建议使用反冲洗过滤器方式去除焦粉，针对过滤器常见的若干组并联的过滤装置组合，采用含焦粉颗粒运行中，若整个过滤器装置的压强差较大，且清洁原料以对应的过滤器运行质量存在问题， 结合对应几组的过滤分析，可以结合反冲洗方式处理组装顺序。
2.旋流分离方式。
旋流分离方式针对的是离心沉降原理，在整个延迟焦化装置运行中，多会存在冷焦水的除油处理，这种处理方式适合油品以及对应的含硫污水处理，其运用空间较为广泛，也是一种新型的处理技术。但是小直径处理方式会产生较大的离心力，这个为旋流器也适合微小颗粒。因此这种技术也广泛运用到污水的焦粉处理中。中国石化公司延迟焦化装置分馏塔塔顶酸性水送至下游酸性水汽提装置加工，由于其含焦粉，在汽提塔塔盘上沉积、堵塞、卡住阀孔，影响酸性水汽提装置的正常运行。为解决此问题，采用某技术公司
开发的旋流分离技术进行了技术改造，增设酸性水除焦粉系统。该技术具有封闭运行、无工艺污水排放、旋流器内部流场均匀、分离效率高等优点，对粒径≥10焦粉颗粒物脱除效果良好。来自装置分馏塔塔顶回流罐的酸性水经酸性水泵输送至旋流分离器，经分离后，焦粉浓缩至分离器下部，形成酸性水浊液进入焦粉缓冲罐，控制酸性水浊液量为酸性水原料量的2％(叫)左右，分离器顶部酸性水清液出装置去酸性水汽提装置加工，焦粉缓冲罐中酸性水浊液收集到一定液位时，在焦炭塔给水冷焦过程中，由酸性水浊液泵输送至焦炭塔，随冷焦水进入焦炭塔。增加酸性水除焦粉系统后，系统运行稳定，酸性水中焦粉质量浓度可由24．50～42．70 mg／L降至2．13～2．75 mg／L，焦粉脱除率达到91％以上，脱除效果良好，减小了携带焦粉对酸性水汽提装置的影响，装置运行平稳。旋流分离法除焦粉具有投资少、流程简单、操作可靠、分离效率高、焦粉脱除效果好等优点。与自动反冲过滤技术进行溶液中细微粒子的分离是可行的。南京洗过滤器除焦粉相比，该技术无需切换，运行及维护费用低，压降小且运行稳定，具有良好的应用前景。
3.陶瓷膜过滤法除焦粉。陶瓷膜具有耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐高温、机械性能好的优点，可进行高压反冲再生，采用陶瓷膜错流靠、分离效率高、焦粉脱除效果好等优点。与自动反冲过滤技术进行溶液中细微粒子的分离是可行的。南京洗过滤器除焦粉相比，该技术无需切换，运行及维护费用低，压降小且运行稳定，具有良好的应用前景。实验室研究结果表明，采用高分子水处理药剂处理含硫废水，采用陶瓷膜分离技术脱除焦化废水中的焦粉，并对不同孔径膜的处理效果进行了分析，结果表明，氧化锆陶瓷膜可有效除去废水中的焦粉，废水采用絮凝剂预处理后，氧化铝陶瓷膜也可达到脱除焦粉的目的，渗透液清澈透明，且过滤通量显著提高，过滤通量是之前的10倍；采用表面活性剂和酸对污染的陶瓷膜进行清洗，并伴有间歇的反向脉冲，可使陶瓷膜得到有效再生，恢复膜的过滤通量。陶瓷膜过滤法除焦粉目前还处于研究阶段，且已见报道的研究不多，要实现工业化应用还需从提高陶瓷膜的过滤通量、开发简单易行、清洁环保的再生方法等方面开展大量研究工作。
4.絮凝沉降法除焦粉。絮凝沉降法除焦粉是武汉理工大学开发的一种焦化废水除焦粉方法，采用阳离子型高分子絮凝剂、高分子助凝剂和破乳剂，化学药剂与焦化废水混合后，进行絮凝、沉降分离，焦粉沉人设备底部排出，与焦粉分离的焦化废水进入缓冲罐，由提升泵提升到汽提装置加工。
结束语：综上所述，作为一种间歇性的工艺技术，延迟焦化工艺在生产运行中要经过多项流程，其中包括试压以及放水、除焦等处理流程。焦粉携带严重干扰着延迟焦化生产以及运行，采用有效的处理方式，能够保证下游装置的平稳运行，在整个生产操作过程中，针对焦化粉的特点，做好焦炭塔的处理以及优化，能够综合焦粉的产生，能够减少后续焦粉系统的运行问题。不过对应的陶瓷膜处理技术依旧还处于研究阶段，较为流行的技术有自动反冲洗过滤器以及旋流分离除焦技术，最终保证含硫污水中携带大量的焦粉颗粒。最终在整个焦粉技术和方法使用中，提升旋流分离技术。
参考文献：
[1]何健, 孙宇, 韩少锋. 延迟焦化装置冷焦工艺技术分析[J].石油化工技术与经济,2019,35(03):26-29.
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