消泡剂在延迟焦化装置的应用

消泡剂在延迟焦化装置的应用

张宝龙

〔中石化股份天津分公司联合四车间〕

摘要：本文对中石化股份天津分公司联合四车间延迟焦化使用消泡剂的原因进行了分析，以及从对消泡剂的使用原理、方法和标定情况进行了介绍，同时也介绍了T型消泡剂在延迟焦化中试用的情况，并对其效果进行评价。

关键词：延迟焦化

消泡剂

泡沫层

焦炭塔

标定

前言

延迟焦化工艺是将渣油经深度热裂化转化为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的加工工艺，它是炼厂渣油加工及提高轻质油收率的重要手段，它投资和操作费用低，对不同原料适应性强，技术成熟。

中石化股份天津分公司的100万t/a延迟焦化装置是分公司的主要渣油加工装置，装置设计原料为减压渣油，采用两炉四塔工艺，生焦周期为24小时，主体包括焦化、分馏、吸收稳定、加热炉、放空系统、气压机等几个局部。该装置于1996年12月试车一次成功。

随着处理量的逐步加大，焦炭塔泡沫层及空高与平安生产的矛盾更为突出，带来的直接后果是焦炭塔雾沫夹带严重，把来不及沉降下的焦粉带到分馏塔内，进入分馏塔底部后，又经过加热炉管，焦炭在炉管内形成结焦因子，加剧辐射炉管的结焦，进而形成恶性循环。携带的大量焦粉不仅导致焦炭塔顶油汽线的结焦倾向加大，而且不断在分馏塔底沉积，堵塞过滤器，进而导致分馏塔底和进料段严重结焦，甚至导致焦化加热炉炉管结焦，严重影响焦化装置的安稳长满优运行。

为了适应目前延迟焦化大处理量的生产要求，有效抑制焦炭塔泡沫层高度，降低焦粉携带量，我们采用江苏某厂生产T型消泡剂〔用T代表其产品名称〕，将其注入塔内。2000年大修期间增设了消泡剂设施，注入点位置在四通阀前转油线。经过一段时间的使用，经调研得知消泡剂从焦炭塔顶部注入效果要比焦炭塔底部注入的消泡效果好。于是在2002年大修过程中又增设了消泡剂注入焦炭塔顶部的设施〔保存了原来塔底注入设施〕，并开始投入使用。如图-1所示。2002年9月18、20和22日装置对焦炭塔注消泡剂进行了标定试验，试验结果说明：延迟焦化大处理量条件下，T型消泡剂能有效降低油中焦粉携带量和降低泡沫层高度。

2003年该焦化装置始终保持着满负荷运行，全年共加工减压渣油112万吨，约超过设计负荷的12%左右，该装置对提高炼油厂的轻油收率、柴汽比以及产品质量起到了非常重要的作用。

图-1

消泡剂简介

2.1

T型消泡剂性质

该消泡剂为低硅消泡剂，化学性质稳定,低毒,无腐蚀性,适用于延迟焦化工艺中抑制及防止焦炭塔生焦过程中汽液体的发泡。其规格如下见表1。

表1

工程

T型消泡剂

外观

白色乳状液

运动粘度〔40℃〕，mm2/s

200～350

密度〔20℃〕，g/ml

0.97±0.1

开口闪点，℃

≥300

抗泡性试验

合格

离心试验〔3000r/min〕

不分层

2.2

消泡原理

消泡剂是一些外表张力和溶解度很低的物质，当消泡剂微粒接触气泡外表时，会降低接触点上液膜的外表张力，致使液膜变薄；同时使气泡之间合并，最终导致破裂。同时消泡剂的疏液性不会形成泡沫稳定的定向排列，而是不均匀的吸附在液膜上或顶替汽液界面上的发泡基因，使汽液界面张力局部下降，到达消泡的目的。因此，在焦炭塔的生焦过程中注入消泡剂，可以抑制甚至消除焦炭塔内的泡沫，从而降低焦炭塔内泡沫层高度。

消泡性能良好的消泡剂应具备以下性质：〔1〕在相关的工艺条件下不溶于发泡介质；〔2〕比发泡介质更低的外表张力；〔3〕在发泡介质中有很好的分散性；〔4〕与发泡介质不发生化学反响；〔5〕化学性质稳定,低毒,无腐蚀性。只有具备上述性能的消泡剂才能适用于延迟焦化工艺，抑制和防止焦炭塔内汽液体的发泡。

2.3设施情况

延迟焦化消泡剂设施主要设备包括：1台消泡剂贮存罐、1台消泡剂进料活塞泵、2台消泡剂注入活塞泵。

标定方案

3.1

标定流程

图-2

3.2标定方法

在延迟焦化的实际生产中，焦炭塔的焦高是通过Co60料位计来确定的。我装置焦炭塔的有效塔高为31.5m，Co60料位计安装在22.4m，对焦高进行监控。由于每个焦炭塔仅有一个Co60料位计，所以不能显示出塔内泡沫层高度，只能从料位计在DCS内显示的开停切换来确定塔内介质高度是否到达Co60料位计这一高度。鉴于此种原因，我装置采用标定的方法是：

〔1〕恒定加热炉进料量及进料温度，即保持辐射量为40t/h〔分支〕，辐射出口温度设定495˚C，这两个参数在单塔生焦过程中不变，将影响焦炭塔生焦高度的因素恒定。

〔2〕选定1号焦炭塔作为标定塔，在到达生产条件后，标定塔开始进料，生产过程持续到Co60料位计报警，立即停止进料，此时焦炭塔内物料高度已到达Co60料位计这一高度，而塔内物料组成实际为位于下层的焦炭和位于上层热态泡沫层。然后进行冷焦操作，到达除焦条件后，测量塔内焦炭的高度，这个实测的高度与Co60料位计的高度之差即为泡沫层高度，如图－3所示：

图-3

〔3〕为了便于比照消泡剂的消泡效果，消泡剂的注入方式分为三种：

①

在焦炭塔正常生产时不注入，以便取得原始数据。

②

在焦炭塔正常生产时将消泡剂由四通阀前注入，注入量为40ppm。

③

在焦炭塔正常生产时将消泡剂由焦炭塔顶部注入，注入量为40ppm。

标定过程

9月18、20和22号在1号焦炭塔的塔顶和塔底四通阀前进行注入消泡剂试验。首先对消泡剂注入泵进行调试。18号标定先不注入消泡剂进行测试；20号标定由四通阀处注入消泡剂，注入量为40ppm；22号标定由1号焦炭塔顶处注入消泡剂，注入量为40ppm。

标定分析

5.1

标定数据

T型消泡剂标定取得泡沫层的数据，如表-2；

表-2

日期

注入方式

至报警时生产时间

实测焦高

泡沫层高度

9.18

不注入消泡剂

23h20min

17.9m

4.5m

9.20

焦炭塔底部注入消泡剂

24h30min

19.4m

3.0m

9.22

焦炭塔顶部注入消泡剂

25h30min

19.9m

2.5m

T型消泡剂注入后各后续产品固溶物含量，如表-3；

表-3

产品

9月18号〔不注入〕

9月20号〔底部注入〕

9月22号〔顶部注入〕

上午

下午

上午

上午

下午

上午

汽油

0.4%

0.3%

0.2%

0.4%

0.3%

0.2%

顶循油

0.4%

0.4%

0.2%

0.4%

0.4%

0.2%

柴油

0.1%

0.1%

0

0.1%

0.1%

0

中段油

0.6%

0.5%

0.4%

0.6%

0.5%

0.4%

蜡油

0.6%

0.8%

0.4%

0.6%

0.8%

0.4%

5.2

标定分析

标定试验数据〔表-2〕说明，消泡剂通过焦炭塔底部注入能够减少塔内泡沫层高度为1.5m〔相对于塔内不注消泡剂〕，消泡剂通过焦炭塔顶部注入能够减少塔内泡沫层高度2.0m，这对于降低焦粉携带，增大有效生焦空间十分有利。从生焦时间上看焦炭塔从顶部注入消泡剂比从底部注入消泡剂及不注入消泡剂生产可以提高单塔的生产时间近2h。

T型消泡剂对各后续产品固溶物含量的影响分布如表-3所示，可以看出T型消泡剂在对产品中固溶物含量的降低起到了积极作用。

结论

通过对消泡剂的标定试验可以看出，消泡剂在正常生产的过程中可以起到抑制焦炭塔内泡沫层高度的作用，而且注入位置不同对减小泡沫层高度的效果也不相同，从焦炭塔顶部注入要比底部注入效果好。注入消泡剂可以起到降低焦化产品中固溶物含量的作用。

作者简介：张宝龙

28岁，助理工程师，主要从事炼油生产工艺管理方面的工作。