油漿系統的防結焦設計

李青松，尚亞男

(1. 青島中油華東院安全環保公司，山東 青島 266071; 2. 中原油田石油化工總廠, 河南 濮陽 457001)

油漿系統的防結焦設計

李青松1，尚亞男2

(1. 青島中油華東院安全環保公司，山東 青島 266071; 2. 中原油田石油化工總廠, 河南 濮陽 457001)

介紹了中原油田石油化工總廠催化裂化裝置油漿系統結焦狀況，分析了其原因，針對分餾塔底抽出口和油漿上、下返塔分布器進行了防結焦改造設計，解決了催化裝置油漿系統的結焦問題，保證了裝置安全平穩長周期運行。

催化裂化；油漿；結焦；設計；改造

中原油田石化總廠催化裂化裝置為 50×104t·a-1同軸式催化裂化。由于油漿系統的結焦較為嚴重，困擾著裝置長周期運行，裝置的生產能力下降，甚至導致被迫停工，影響了裝置的平穩運行，給生產經營造成較大損失。

1 油漿系統運行狀況

1.1 油漿循環系統流程

催化裂化油漿循環系統流程圖見圖1。

圖1 催化裂化油漿循環系統流程

油漿從分餾塔(T201)底抽出后經油漿泵(P207)加壓，經過換熱后分為三路：一路為油漿上返塔，返回分餾塔“人”字擋板上部，洗滌高溫反應油氣；一路為油漿下返塔，返回分餾塔底做冷卻油漿，控制分餾塔底溫度；另一路為外甩油漿，經過油漿冷卻器(C206)出裝置。

1.2 油漿系統結焦機理

油漿中多環芳烴、膠質、瀝青質等各類不飽和烴在高溫下，由氧和金屬引發催化作用，容易脫氫產生芳烴自由基，通過自由基鏈反應而產生高分子聚合物。隨著聚合物和縮合物的分子量不斷增大，在介質中的溶解度逐漸減小，析出后粘附在設備表面，當遇到催化劑時，更易聚集成顆粒，這些高分子的聚合物可起到粘合劑的作用，使顆粒的聚集大大加快，已經粘附在表面的聚合物也能起到捕獲劑的作用，加快顆粒的沉積，直至生成焦炭。

導致油漿系統結焦的因素是多方面的，分餾塔底溫度過高是油漿系統結焦的直接影響因素，還有油漿在分餾塔底停留時間以及在油漿系統的總停留時間，油漿性質和組成都是油漿結焦產生的重要因素。

1.3 油漿系統結焦狀況

催化裂化裝置油漿系統結焦造成油漿管線堵塞、系統壓降增大、油漿循環量的不足，分餾塔底溫度無法控制，加劇焦碳的生成，最終使油漿循環系統癱瘓。

油漿系統結焦主要集中了3個關鍵部位：

(1)分餾塔底抽出：分餾塔底結焦導致油漿抽出口的過濾網被堵塞，油漿泵不上量，油漿抽不出來，無法進行油漿循環，此時分餾塔底結焦多達4t。

(2)油漿下返塔：油漿下返塔的分布器被結焦堵住，導致冷卻油漿量不足，分餾塔底溫度不能控制而超高，油漿在超溫下加速結焦，導致塔內大量結焦生成。

(3)油漿上返塔：油漿上返塔的分布器被結焦堵住，導致對高溫油氣的洗滌油漿量不足，且油漿分布不均而偏流，不僅影響塔上部的熱量平衡，也會導致“人”字擋板上大量結焦。

2 油漿系統改造

在2007年5月的設備大檢修中，對上述油漿系統的3個關鍵部位進行了改造：

(1)分餾塔底抽出。油漿抽出濾焦器增高擴孔。原濾焦器是直徑為Ф350mm，高度為360mm筒體，筒體上面開有Ф9.5mm的孔。設計更換了新的濾焦器，新濾焦器直徑不變，將筒體高度增加到900mm，且分為上下兩段，上段高540mm，上段筒體的過濾孔增大為Ф20 mm，下段過濾開孔增大為Ф11 mm，頂部仍安裝原來的帽板。采用新的濾焦器后，其下段開孔的增大，可以使更多小顆粒的焦塊被抽出去，從油漿泵的過濾器清除。即使下段筒體被焦塊完全堵塞了，由于上段筒體開有更大的開孔，也可以使油漿順利被抽出。筒體高達900mm，允許分餾塔底有更大的空間容納那些無法被抽出的焦塊，其防止被焦塊堵塞的能力比原濾焦器大大增強了，如圖2所示。

增設塔底攪拌油漿線。在油漿抽出濾焦器底部周圍增設一直徑為Ф700mm環形分布器，分布器管線直徑Ф57mm，開有8個垂直向下直徑Ф20mm小孔，介質是從油漿下返塔流量計與調節管之間引出來的一部分油漿，作用是對油漿抽出濾焦器及周圍進行沖洗和攪拌，防止催化劑、軟焦塊在分餾塔最低位置沉積而結成更大更硬的焦塊。

圖2 分餾塔的濾焦器和攪拌油漿

(2)油漿下返塔。油漿下返塔分布器擴徑。原下返塔分布器管線直徑為 Ф89 mm，上面分布有 60個直徑Ф10 mm的開孔，檢修時常發現此管線堵塞嚴重，絕大部分小孔被完全堵塞，由于時間長久，里面結焦都很堅硬。設計新下返塔分布器管線擴徑為Ф108 mm，上面均勻分布著28個直徑Ф30 mm的小孔,管徑和孔徑的擴大可以減少被堵塞的幾率。

(3)油漿上返塔。上返塔分布器改型。原上返塔管線為直徑Ф159 mm的樹枝型分布器，上面開有Ф12的小孔，由于孔徑過小，該管線也是很容易堵塞，每次檢修都能發現大部分管線與小孔都被硬焦塊堵死，新更換的上返塔管線是Ф219的直管子，下端開有5個190mm×85mm的方孔，并在其正下方增設“王”字型分布槽，槽寬440mm，堰高100mm，堰頂是波浪形。這樣設計更利于油漿均勻分布，如圖3所示。

圖3 油漿上返塔的“王”字型分布器

3 應用效果

從2007年6月裝置開工，油漿系統壓降一直保持較低，油漿泵入口過濾網清理時，沒有發現焦塊，分餾塔底溫度一直能控制在 320～330℃之間，生產平穩。2009年7月，催化裝置停工檢修時，發現油漿系統除“人”字擋板有輕微結焦外，其它部位基本沒有焦塊形成，油漿系統管線及換熱器非常暢通。

油漿系統的防結焦設計改造保證了催化裝置的安全、平穩、長周期運行。

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