CN104803528B - 一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷焦放水闪蒸脱气装置及方法。装置包括：焦炭塔、冷焦放水脱气罐、冷焦放水罐、冷焦水罐、尾气冷却器、尾气分水罐和尾气脱硫设施；焦炭塔底部连接冷焦放水脱气罐，冷焦放水脱气罐顶部连接尾气冷却器，冷焦放水脱气罐底部连接冷焦放水罐；冷焦放水罐连接冷焦水输送泵后管路分成两支，一支连接尾气冷却器入口，另一支连接冷焦水罐；尾气冷却器出口连接尾气分水罐，尾气分水罐顶部连接尾气脱硫设施，尾气分水罐底部连接冷焦水罐，冷焦水罐下部出口连接焦炭塔。本发明装置简单，操作安全可靠，解决了延迟焦化装置冷焦放水过程焦池上方蒸汽弥漫及冷焦水中硫化物直接排放至大气的问题，对改善延迟焦化装置的工作环境非常有利。
Description
技术领域
本发明涉及延迟焦化领域，更进一步说，涉及一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置及方法。
背景技术
延迟焦化为炼油厂主要的劣质重油加工手段，其作为一种连续生产，间断操作的工艺，一般至少有两个焦炭塔，当一台焦炭塔内生焦至所设定的高度时，通过四通阀将原料油切换至与之对应的另一台焦炭塔以保证生焦的连续进行，该焦炭塔进行冷焦、切焦和预热等操作。其中冷焦操作的目的是冷却焦炭塔内的高温焦炭，达到切焦的条件，其主要包括吹汽、给水、放水等步骤。吹汽是自焦炭塔底向塔内吹蒸汽，汽提焦炭中的油气，使焦炭形成多空隙结构，以利于后续的冷焦；给水是自焦炭塔底向塔内注水，将焦炭冷却至适宜温度，使焦炭固化和避免切焦过程的自燃；放水是待焦炭冷却到合适温度后停止注水，由焦炭塔底排放塔内的冷焦热水至焦池。由于冷焦热水的温度较高，直接排放至焦池，会使大量的蒸汽弥漫在焦池的上方，且蒸汽会夹带的硫化物和油份，对大气产生污染，对焦化装置的操作人员的健康产生不利的影响。另外，对于冬季的北方地区，弥漫的蒸汽会扩散到装置内平台、阶梯处并结冰，操作人员容易发生滑倒等危险。随着人们对安全、环保的重视，环境保护法规对炼油厂排放将提出更严格的要求，因此，如何改善焦化装置焦池附近的环境、尽量降低焦化装置的污染是目前需要解决的技术问题。
目前，国外常用的冷焦放水流程是冷焦放水直接至焦池，其主要工艺流程如附图1所示，冷焦放水不经处理直接放至焦池，其主要有以下两个缺点：(1) 冷焦放水初期温度较高(约100℃)，冷焦热水中直接放至焦池后，由于水的气化易造成蒸汽弥漫；(2)由于冷焦水在焦炭塔内的水位较高，且冷焦时焦炭塔顶亦有一定的背压(美国环保要求放水时小于3psig)，冷焦热水中溶有的少量硫化物及不凝气等随放水时一起排至大气。
国内的冷焦放水流程如附图2所示，其冷焦放水直接至冷焦放水罐，但其也存在以下不足：(1)冷焦水处理流程比较复杂，投资较高，操作较复杂；(2)冷焦水罐通常体积较大(大于2000m3)，设计压力仅6kPag，冷焦放水时其温度较高，且流量变化较大，对罐冲击容易导致罐体变形；(3)各储罐均为拱顶罐，需要设置氮封，操作成本较高；(4)冷焦水罐的清罐的频次较高，劳动强度大，清焦费用较高；
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明公开了一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置及方法。可以降低冷焦热水放水过程中不凝气、含硫化物气体及蒸汽的排放，对改善延迟焦化装置的环境非常有利，并且，本发明流程简单、稳妥、安全可靠。
本发明的目的之一是提供一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置。
包括：
焦炭塔、冷焦放水脱气罐、冷焦放水罐、冷焦水罐、尾气冷却器、尾气分水罐和尾气脱硫设施；
焦炭塔底部连接冷焦放水脱气罐，冷焦放水脱气罐顶部连接尾气冷却器，冷焦放水脱气罐底部连接冷焦放水罐；冷焦放水罐连接冷焦水输送泵后管路分成两支，一支连接尾气冷却器入口，另一支连接冷焦水罐；尾气冷却器出口连接尾气分水罐，尾气分水罐顶部连接尾气脱硫设施，尾气分水罐底部连接冷焦水罐，冷焦水罐下部出口连接焦炭塔。
其中，
所述冷焦放水脱气罐设置一个或两个切向进料口，冷焦放水脱气罐内设置有3～10层挡板，上下相邻挡板交错布置；当设有两个切向进料口时其互成180度反向布置。
优选：
冷焦放水罐和冷焦水罐均为敞顶罐，罐底采用锥底状；冷焦放水罐和冷焦水罐下部设置有连通线。
所述焦炭塔、冷焦放水脱气罐、冷焦放水罐的设备标高依次降低；
所述尾气冷却器、尾气分水罐、冷焦水罐的设备标高依次降低；
冷焦放水罐入口设置在冷焦放水脱气罐的液面以下。
这样，冷焦水可以从焦炭塔自流至至冷焦放水脱气罐再自流至至冷焦放水罐，同样也可以从尾气冷却器自流至尾气分水罐再自流至冷焦水罐。
设备标高是指设备距离地面的高度，是行业内的常用术语。通常，部分炼厂设备出于工艺、设备布置、检维修等考虑，有相应的标高要求，可以通过将设备的基础或裙座加高等来实现。焦炭塔的基础标高较高(20～30m，主要是除焦及工艺考虑等)，而冷焦放水罐由于罐本身较大，通常直接放置地面，本发明中，将冷焦放水脱气罐标高至于两者之间，目的是为了保证焦炭塔放水时，冷焦水能从焦炭塔自流至冷焦放水脱气罐再自流至冷焦放水罐，不需设置泵等动力设备，操作上简单方便。
本发明的目的之二是提供一种冷焦放水闪蒸脱气处理方法。
包括：
(1)当焦炭塔冷焦放水时，冷焦热水先由焦炭塔自流至冷焦放水脱气罐内进行闪蒸并脱气；
(2)冷焦热水经闪蒸脱除少量含硫化物、不凝气等气体后自流至冷焦放水罐；当冷焦放水罐内冷焦水经自然冷却至30～65℃时，送至冷焦水罐回用；当冷焦放水罐内的冷焦热水经自然冷却后其温度大于65℃时，冷焦热水由冷焦水 输送泵送至尾气冷却器冷却后送至冷焦水罐回用。
(3)冷焦放水脱气罐内闪蒸出的含少量硫化物、不凝气的蒸汽先经尾气冷却器冷却至35～60℃，再进入尾气分水罐，分离出的蒸汽冷凝水自流至冷焦水罐回用，尾气分水罐罐顶出来的含硫尾气进入尾气脱硫设施脱除硫化物后排大气。
优选：当焦炭塔冷焦放水时，冷焦热水经过滤后送入冷焦放水脱气罐。
步骤(3)中的尾气脱硫设施可采用本领域中通常的吸附脱硫设备，吸附剂为常规吸附剂。本发明中，可优选：尾气分水罐罐顶出来的含少量硫化物的尾气进入尾气脱硫设施，经固定床吸附脱硫后排至大气。
冷焦放水罐底和冷焦水罐底沉淀的焦粉定期排放至焦池。
本发明具体可采用以下技术方案：
当焦炭在焦炭塔内被冷却至所需温度后，进行放水操作。冷焦热水先自流至冷焦放水脱气罐，罐内设有3～10层挡板，冷焦热水进入最顶层挡板，从上至下流动过程中进行充分闪蒸脱气。经脱气后的冷焦热水从冷焦放水脱气罐底自流至冷焦放水罐进行自然冷却及焦粉沉降，焦粉通过罐底排至焦池，冷却后的冷焦热水经冷焦放水罐底平衡线及冷焦水输送泵送至冷焦水罐。当冷焦放水罐内热水经自然冷却不能满足要求时，冷焦热水可以经尾气冷却器进一步冷却。冷焦放水脱气罐顶闪蒸出来的含少量不凝气及硫化物的蒸汽由罐顶部流出至尾气冷却器经冷却至约50℃，再自流至尾气分水罐分液，尾气分水罐顶气体至尾气脱硫设施经吸附脱除硫化物后排大气，尾气分水罐底蒸汽冷凝水自流至冷焦水罐。
本发明中，焦炭塔放水时，因塔内水位较高(约20～40m)、焦层结构复杂、背压较高等因素均不利于冷焦热水在塔内的充分气化，同时也使冷焦热水中溶有少量的硫化物及不凝气等，而冷焦放水脱气罐为冷焦热水提供了充分闪蒸的空间和时间，脱气的同时也可降低了冷焦热水的温度；闪蒸出的含少量不凝气及硫化物的蒸汽经冷却和分液后，尾气至脱硫设施净化处理，降低了含硫等有害物质的排放。
本发明中，冷焦放水脱气罐是冷焦热水进行充分闪蒸脱气的场所，其设置一个或两个切向进料口，当设有两个切向进料口时其互成180度反向布置，冷焦热水经进料口切向旋流后再进入罐内；冷焦放水脱气罐内设置有3～10层挡板，上下相邻挡板交错布置，冷焦热水在罐内挡板上自上而下流动，并在挡板上进行闪蒸以强化脱气。
本发明中，冷焦热水至冷焦放水罐入口设置在冷焦放水脱气罐的液面以下，放水前，冷焦放水罐内预存水约30％至50％，温度为常温，放水时罐内预存水与冷焦热水混兑，以降低冷焦放水的温度，尽量减少蒸汽挥发。
当冷焦放水罐内热水经自然冷却后温度高于65℃时，可通过冷焦水输送泵将其送至尾气冷却器冷却后再返回冷焦水罐。通常，在南方等炎热的夏天时，冷焦放水罐内的冷焦热水经自然冷却后其温度仍然较高(温度较高不利影响：一是使冷焦给水泵和切焦水泵容易发生汽蚀而损坏泵，二是焦炭塔冷焦时效果不好，焦炭冷不透)，此时需要启动尾气冷却器将其冷却，尾气冷却器在此有双重用途。
冷焦放水罐和冷焦水罐均为敞顶罐，不仅降低了投资和操作费用，且操作简单，不存在因压力骤变使罐变形的风险。冷焦放水进入冷焦放水脱气罐之前可设置过滤器，以防止焦粉被带入至后续的冷焦放水罐。
本发明具有以下突出优点：
(1)冷焦放水脱气罐的设置解决了放水时蒸汽在焦池上空弥漫的问题，含少量不凝气及硫化物的蒸汽经冷却回收，还可以降低水的消耗。
(2)冷焦放水过程中的不凝气经过脱硫等净化处理，降低了含硫等有害物质的排放。
(3)冷焦放水罐和冷焦水罐两台储罐均为敞顶罐，操作安全简单。
(4)设置冷焦放水过滤器，可显著降低冷焦放水罐的清罐频次。
附图说明
图1现有国外延迟焦化装置冷焦水部分流程图
图2现有国内延迟焦化装置冷焦水部分流程图
图3本发明的冷焦放水闪蒸脱气处理装置示意图
附图标记说明：
设备：A、焦炭塔 B、冷焦水罐 C、焦池 D、冷焦水提升泵 E、冷焦给水泵 F、冷焦水输送泵 G、冷焦放水脱气罐 H、冷焦放水罐 I、尾气冷却器 J、尾气分水罐 K、尾气脱硫设施L、溢流水罐 M、污油罐 N、冷焦水空冷器 O、冷焦水离心除焦器 P、冷焦水旋流除油器 Q、冷焦热水泵
物流：1、冷焦热水 2、冷焦冷水 3、含硫化物蒸汽 4、蒸汽冷凝水 5、含硫尾气 6、放空尾气 7、焦粉 8、污油
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例
如图3所示，一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置。
包括：焦炭塔A、冷焦放水脱气罐G、冷焦放水罐H、冷焦水罐B、尾气冷却器I、尾气分水罐J和尾气脱硫设施K；
焦炭塔A底部连接冷焦放水脱气罐G，冷焦放水脱气罐G顶部连接尾气冷却器I，冷焦放水脱气罐G底部连接冷焦放水罐H；冷焦放水罐H连接冷焦水输送泵F后管路分成两支，一支连接尾气冷却器I入口，另一支连接冷焦水罐B；尾气冷却器I出口连接尾气分水罐J，尾气分水罐J顶部连接尾气脱硫设施K，尾气分水罐J底部连接冷焦水罐B，冷焦水罐B下部出口连接焦炭塔A。
所述冷焦放水脱气罐G设置两个切向进料口，冷焦放水脱气罐G内设置有6层挡板，上下相邻挡板交错布置；当设有两个切向进料口时其互成180度反向布置。
冷焦放水罐H和冷焦水罐B均为敞顶罐，罐底采用锥底状；冷焦放水罐H和冷焦水罐B下部设置有连通线。
所述焦炭塔A、冷焦放水脱气罐G、冷焦放水罐H的设备标高依次降低；
所述尾气冷却器I、尾气分水罐J、冷焦水罐B的设备标高依次降低；
冷焦放水罐入口设置在冷焦放水脱气罐的液面以下。
当焦炭塔A需要冷焦时，冷焦水罐B中的冷焦冷水2经冷焦给水泵E加压，由焦炭塔A的底部给入冷焦。当焦炭被冷却到所需的温度后，焦炭塔A开始放水，冷焦热水1约90℃～120℃，先由焦炭塔A自流至冷焦放水脱气罐G，冷焦热水1在冷焦放水脱气罐G内闪蒸。经闪蒸脱除的少量含硫化物后冷焦热水1自流至冷焦放水罐H进一步冷却，并沉淀焦粉7，焦粉7定期由冷焦放水罐H底排至焦池C；当冷焦放水罐H内的冷焦热水1温度经自然冷却降至60℃以下后，冷焦热水1由冷焦水输送泵F送至冷焦水罐B备用，当冷焦放水罐H内的冷焦热水1经自然冷却后其温度不能低于60℃时，冷焦热水1可经尾气冷却器I进一步冷却后至冷焦水罐B。冷焦放水脱气罐G内闪蒸出的少量含硫化物蒸汽3首先经蒸汽冷却器I冷却至约50℃，再进入尾气分水罐J，分离出蒸汽冷凝水4和含硫尾气5；蒸汽冷凝水4自流至冷焦水罐B回用，含硫尾气5进入尾气脱硫设施K脱除硫化物，最后放空尾气6排大气。
Claims (10)
1.一种冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于所述装置包括：
焦炭塔、冷焦放水脱气罐、冷焦放水罐、冷焦水罐、尾气冷却器、尾气分水罐和尾气脱硫设施；
焦炭塔底部连接冷焦放水脱气罐，冷焦放水脱气罐顶部连接尾气冷却器，冷焦放水脱气罐底部连接冷焦放水罐；冷焦放水罐连接冷焦水输送泵后管路分成两支，一支连接尾气冷却器入口，另一支连接冷焦水罐；尾气冷却器出口连接尾气分水罐，尾气分水罐顶部连接尾气脱硫设施，尾气分水罐底部连接冷焦水罐，冷焦水罐下部出口连接焦炭塔。
2.如权利要求1所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于：
所述冷焦放水脱气罐设置一个或两个切向进料口，冷焦放水脱气罐内设置有3～10层挡板，上下相邻挡板交错布置。
3.如权利要求2所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于：
当设有两个切向进料口时其互成180度反向布置。
4.如权利要求1所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于：
冷焦放水罐和冷焦水罐均为敞顶罐，罐底采用锥底状；冷焦放水罐和冷焦水罐下部设置有连通线。
5.如权利要求1所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于：
所述焦炭塔、冷焦放水脱气罐、冷焦放水罐的设备标高依次降低；
所述尾气冷却器、尾气分水罐、冷焦水罐的设备标高依次降低；
冷焦放水罐入口设置在冷焦放水脱气罐的液面以下。
6.如权利要求1～5之一所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置，其特征在于：
冷焦放水脱气罐之前设置过滤器。
7.一种采用如权利要求1～6之一所述的冷焦放水闪蒸脱气处理装置的方法，其特征在于所述方法包括：
1)当焦炭塔冷焦放水时，冷焦热水先由焦炭塔自流至冷焦放水脱气罐内进行闪蒸并脱气；
2)冷焦热水经闪蒸脱除少量含硫化物、不凝气后自流至冷焦放水罐；当冷焦放水罐内冷焦水经自然冷却至30～65℃时，送至冷焦水罐回用；
3)冷焦放水脱气罐内闪蒸出的含少量硫化物、不凝气的蒸汽先经尾气冷却器冷却至35～60℃，再进入尾气分水罐，分离出的蒸汽冷凝水自流至冷焦水罐回用，尾气分水罐罐顶出来的含硫尾气进入尾气脱硫设施脱除硫化物后排大气。
8.如权利要求7所述的冷焦放水闪蒸脱气处理方法，其特征在于：
步骤2)中，当冷焦放水罐内的冷焦热水经自然冷却后温度高于65℃时，冷焦热水由冷焦水输送泵送至尾气冷却器冷却后送至冷焦水罐回用。
9.如权利要求7所述的冷焦放水闪蒸脱气处理方法，其特征在于：
当焦炭塔冷焦放水时，冷焦热水经过滤后送入冷焦放水脱气罐。
10.如权利要求7-9之一所述的冷焦放水闪蒸脱气处理方法，其特征在于：
尾气分水罐罐顶出来的含少量硫化物的尾气进入尾气脱硫设施，经固定床吸附脱硫后排至大气；
冷焦放水罐底和冷焦水罐底沉淀的焦粉定期排放至焦池。
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