CN112048330A - 一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，通过在反应油气进入分馏塔前设置油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头、气液分离分布器、气液分离罐、旋流脱液器等，对反应油气进行降温、洗涤、焦粉捕捉、气液分离、脱液脱焦粉等工艺处理，使反应油气中携带的大部分焦粉被洗涤至液相循环油中，循环油中的焦粉再通过过滤器除去，从而减少进入分馏塔反应油气的焦粉含量。通过减少进入分馏塔的油气量和降低油气温度，降低了分馏塔下部的油气线速，通过节省分馏塔下部用于调节循环比的换热板，增加了油气中焦粉沉降空间，通过设置蜡油下回流喷淋分布器，补充洗涤油气，进一步减少了分馏塔侧线及塔顶产品的焦粉含量。本发明可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量和减少随油气进入侧线产品的焦粉量，进而改善延迟焦化装置的产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期，节省操作费用。

Description

一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置

技术领域

本发明涉及石油炼制领域中的延迟焦化技术，具体为一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置。

背景技术

延迟焦化工艺是一种重要的劣质重油加工技术，以渣油或类似渣油的重油、污油、燃料油、原油为原料，通过加热炉快速加热到一定的温度(500℃左右)后进入焦炭塔，在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合等一系列反应，生成气体、石脑油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。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，当一个焦炭塔处于在线生焦时，另外一个焦炭塔进行除焦的相关操作，两焦炭塔交替进行生焦和除焦操作。

因进行生焦操作的焦炭塔内有焦炭生成，从焦炭塔顶流出的油气会携带一定量的焦粉进入分馏塔；较高的焦炭塔气速和较大的焦炭塔焦炭装满系数也会使油气的焦粉携带量增加，当延迟焦化装置通过缩短生焦周期提高处理量时，焦炭塔气速增加、焦炭塔焦炭装满系数提高，油气携带焦粉增加；另外，在焦炭塔进行小吹汽、预热另一台焦炭塔及两塔切换等操作过程中，因压力波动或气量增加，油气携带焦粉的现象会更加严重。

如下结合附图1对现有的延迟焦化装置反应及分馏部分的工艺流程进行说明。

延迟焦化装置的两台焦炭塔，焦炭塔R1处于生焦阶段，焦炭塔R2处于除焦阶段。四通阀S指向焦炭塔R1。两台焦炭塔相关切断阀V的状态为：焦炭塔R1塔底的进料切断阀、塔顶的油气切断阀、急冷油切断阀打开；焦炭塔R2塔底的进料切断阀、塔顶的油气切断阀、急冷油切断阀关闭。

焦化原料1首先与分馏塔侧线经各换热器E换热升温后进入分馏塔C塔底，与落入塔底的循环油18混合作为加热炉进料7。加热炉进料7经加热炉H加热至约500℃，焦化油8经四通阀S进入生焦焦炭塔R1内，焦化油8在焦炭塔内发生一系列裂解、缩合反应，生产气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭。焦炭留在焦炭塔内，气体、汽油、柴油、蜡油、循环油的混合反应油气9经急冷油11冷却后由焦炭塔R1顶流出进入分馏塔C，该急冷后油气10会携带一定量的焦粉。携带焦粉的急冷后油气10从分馏塔C下部进入分馏塔，分馏塔内设置有塔板B，油气经分馏塔分离出分馏塔顶气15、柴油4、蜡油5。

携带有焦粉的急冷后油气10进入分馏塔C，和下回流蜡油16逆流换热，蜡油被气化，冷凝下来的循环油18落入分馏塔底，与焦化原料1混合。

经分馏塔C分离出的蜡油5，一部分作为下回流蜡油16向下返回分馏塔，和油气换热，其余蜡油与焦化原料1换热后，一部分作为上回流蜡油12向上返回分馏塔取热；一部分作为急冷油11至焦炭塔顶冷却反应油气；另一部分作为蜡油5产品出装置。

经分馏塔C分离出的柴油4，与焦化原料1换热后，一部分作为回流柴油13向上返回分馏塔取热，另一部分柴油4作为产品出装置。

分馏塔顶油气经空冷器A冷却后至容器D，分离为富气2、含硫污水6和汽油3，一部汽油作为冷回流汽油14返回分馏塔，其余汽油3至装置后续部分继续处理。

目前国内外延迟焦化装置普遍存在进分馏塔油气携带焦粉的问题。焦粉随油气进入分馏塔的主要危害有：(1)造成焦化分馏塔C塔盘结焦、堵孔，影响分馏效果及产品质量；导致塔板压降增加，降低装置处理量，缩短装置运行周期；(2)引起分馏塔各侧线产品中携带焦粉，焦化汽油、柴油通常经加氢精制后作为产品或下游装置原料，焦化蜡油通常经加氢处理作为催化装置的原料，焦化汽油3、柴油4、蜡油5携带焦粉，污染加氢反应器的催化剂，影响催化剂的使用时间，进而影响加氢装置的运行周期，增加生产成本。(3)导致焦化富气2携带焦粉，一是使富气处理系统的吸收塔、脱硫塔塔盘或填料堵塞，二是污染干气、液化气脱硫的脱硫剂，影响脱硫效果，增加操作费用。(4)增加循环油中的焦粉，焦粉随循环油落入塔底，造成大量焦粉在分馏塔底聚集，引起塔底结焦，甚至堵塞塔底抽出口，造成装置被迫停工；分馏塔底焦化油作为加热炉进料，焦粉含量高，会加快加热炉炉管结焦速度，影响延迟焦化装置的运行周期。

总之，焦化高温油气携带大量焦粉进入焦化分馏塔，百害无一利，不但影响本焦化装置的平稳操作及产品质量，而且影响下游加工装置的平稳、长周期运行。

发明内容

本发明提供了一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，此方法可有效减少随油气进入分馏塔的焦粉量，进而改善延迟焦化装置产品质量，延长延迟焦化装置及下游装置的运行周期。

本发明的目的之一是提供一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺：

通过降温、洗涤、焦粉捕捉、气液分离、脱液脱焦粉等工艺对来自焦炭塔的高温反应油气进行处理，以减少进入分馏塔高温油气的焦粉含量。即高温反应油气首先和焦化蜡油换热，油气降温循环油冷凝，焦化蜡油气化；然后由焦化循环油逆流洗涤捕捉油气中的焦粉，焦粉溶入循环油中去，最后通过沉降及旋液分离脱除油气中的液相循环油，减少焦粉的油气进入分馏塔。

焦化蜡油来自焦化分馏塔，通过分馏塔从焦化反应油气中分离出的蜡油，一部分和高温油气在管道内换热，一部分作为下回流蜡油返回分馏塔蜡油集油箱下进一步洗涤反应油气，其余蜡油与焦化原料换热后，一部分作为上回流蜡油向上返回分馏塔取热，一部分作为急冷油至焦炭塔顶，另一部分蜡油作为产品出装置。

沉降及旋液分离出的循环油经过滤器过滤脱除焦粉，一部分作为洗涤循环油在流量控制下去逆流洗涤捕捉油气中的焦粉；另一部分作为循环油在液位控制下至分馏塔底与焦化原料混合，该部分循环油的量通过与油气换热的蜡油量进行控制，进而控制延迟焦化装置的循环比。

本发明的目的之二是提供一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的装置：

包括油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头、气液分离分布器、气液分离罐、旋流脱液器。

来自焦炭塔的高温油气管道上设置油气蜡油换热喷头和油气循环油洗涤喷头，之后设置气液分离罐，气液分离罐顶出口和进入分馏塔之前的管线相连。气液分离罐内设置气液分离分布器、旋流脱液器，经蜡油冷却和循环油洗涤的反应油气进入气液分离罐后，首先通过分布器使油气沿分液罐径向均匀分布，液相流入罐的下部，气相进入罐上部的旋流脱液器，反应油气经旋流脱液器脱液后，从分液罐顶部流出进入分馏塔，进入分馏塔系统的油气进一步分离出气体、汽油、柴油和蜡油；分离得到的液相循环油从气液分离罐底部经过滤器去除焦粉后由泵抽出，部分至油气循环油洗涤喷头，部分至分馏塔底。

由于循环油不再在焦化分馏塔内分离，原分馏塔内蜡油集油箱以下的换热塔板可以取消，仅设置蜡油下回流补充洗涤，降低了分馏塔下部的油气气速、增加了油气的沉降空间，有利于分馏塔内油气中焦粉的沉降，对减少分馏塔产品中的焦粉含量起到积极的作用。

本发明提供的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，通过设置油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头、气液分离分布器、气液分离罐、旋流脱液器等，对从焦炭塔来的反应油气进行降温、洗涤、捕捉焦粉、气液分离、脱液脱焦粉等工艺处理，使反应油气中携带的焦粉大部分被脱除至液相循环油中，循环油中的焦粉再通过过滤器除去，从而显著降低了随反应油气进入分馏塔的焦粉量；同时由于进入分馏塔的反应油气量减少、温度降低，分馏塔下部的空塔气速降低，由于不再在分馏塔调节循环比，分馏塔下部用于调节循环比的换热板可以取消，增加了油气中焦粉沉降空间，从而可以显著降低分馏塔侧线及塔顶产品的焦粉含量。

附图说明

图1：现有的延迟焦化装置反应及分馏部分的工艺流程示意图

图2：本发明的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置的流程示意图

图2作为专利附图。

附图标记说明：

设备：A、空冷器 B、塔板、C、分馏塔 D、容器 E、换热器 F、流量计 G、过滤器 H、加热炉 K、调节阀 L、液位计 M、气液分离罐 N、喷淋分布器 O、油气蜡油换热喷头 P、油气循环油洗涤喷头 R1，R2、焦炭塔 S、四通阀 W、气液分离分布器 U、旋流脱液器 V、切断阀

物流：1、焦化原料 2、富气 3、汽油 4、柴油 5、蜡油 6、含硫污水 7、加热炉进料8、焦化油 9、反应油气 10、急冷后油气 11、急冷油 12、上回流蜡油 13、回流柴油 14、回流汽油 15、分馏塔顶油气 16、下回流蜡油 17、洗涤循环油 18、循环油 19、洗涤后油气 20、脱液后油气 21、油气冷却蜡油

具体实施方式

下面结合图2对本发明的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置作进步详细说明。

延迟焦化装置的两台焦炭塔，焦炭塔R1处于生焦阶段，焦炭塔R2处于除焦阶段。四通阀S指向焦炭塔R1。两台焦炭塔相关切断阀V的状态为：焦炭塔R1塔底的进料切断阀、塔顶的油气切断阀、急冷油切断阀打开；焦炭塔R2塔底的进料切断阀、塔顶的油气切断阀、急冷油切断阀关闭。

焦化原料1首先与分馏塔侧线经各换热器E换热升温后与来自气液分离罐M的循环油18混合进入分馏塔C塔底，再与被回流蜡油16洗涤冷却析出落入塔底的少量循环油混合，一起作为加热炉进料7。加热炉进料7经加热炉H加热至约500℃，焦化油8经四通阀S进入生焦焦炭塔R1内，焦化油8在焦炭塔内发生一系列裂解、缩合反应，生产气体、石脑油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭。焦炭留在焦炭塔，携带一定量焦粉的反应油气9从焦炭塔R1顶流出，再被急冷油11冷却至约430℃，以终止裂化反应。

携带焦粉的急冷后油气10，首先与来自分馏塔C的油气冷却蜡油21通过油气蜡油换热喷头Q换热，油气降温循环油冷凝，焦化蜡油气化；然后由焦化循环油17通过油气循环油洗涤喷头P逆流洗涤捕捉油气中的焦粉，焦粉溶入循环油中去；冷却洗涤后的油气19进入气液分离罐M，通过罐内的气液分离分布器W脱液，并使油气沿分液罐径向均匀分布；油气再经气液分离罐M顶的旋流脱液器U脱液，脱液后油气20从罐顶部流出进入分馏塔C，通过沉降及旋液分离脱除液相循环油后的油气，焦粉的含量大大减少。

通过控制阀K调节油气冷却蜡油21的流量，控制气液分离罐M顶流出油气的温度在370℃-400℃，控制温度的高低主要决定于循环比大小的要求。

通过流量计F控制控制阀K调节洗涤循环油17的流量，采用流量自动控制，流量的大小主要决定于反应油气的流量、反应油气中焦粉的含量、进分馏塔油气携带焦粉的要求。

经气液分离罐M分离出的液相，含有较多的焦粉，至过滤器G过滤焦粉后，分为两路，一路作为循环油18，通过气液分离罐液位计L控制调节阀K与焦化原料1混合至分馏塔底；一路作为洗涤循环17，经调节阀K在流量控制下至循环油洗涤喷头P去洗涤反应油气。

经分馏塔C分离出的蜡油5，一部分作为回流蜡油16向下返回分馏塔通过喷淋分布器N洗涤油气，将油气残留的焦粉洗涤至分馏塔底；一部分作为油气冷却蜡油21，至油气蜡油换热喷头Q和反应油气换热；其余蜡油与焦化原料1换热后，一部分作为回流蜡油12向上返回分馏塔，一部分作为急冷油9至焦炭塔顶冷却反应油气，另一部分蜡油作为产品出装置。

某炼油厂延迟焦化装置，因焦炭塔内气速较大，油气携带较多的焦粉进入分馏塔，受限于分馏塔蜡油洗涤段结构的限制，油气中的焦粉不能有效通过洗涤脱除，导致分馏塔换热板结焦，塔板堵塞，塔板压降增加，蜡油、柴油、汽油等产品焦粉超标，影响下游加氢装置的运行。

该炼厂采用本发明所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置改造后，随油气进入分馏塔的焦粉明显减少，油气中的大部分焦粉在进入分馏塔前被除去，蜡油、柴油、汽油等产品中的焦粉含量明显降低，满足了下游产品加氢装置要求的指标。

Claims (8)

1.一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：通过在焦炭塔顶出口反应油气进入分馏塔前设置油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头、气液分离分布器、气液分离罐、旋流脱液器等，对反应油气进行降温、洗涤、焦粉捕捉、气液分离、脱液脱焦粉等工艺处理，使反应油气中携带的大部分焦粉被洗涤至液相循环油中，循环油中的焦粉再通过过滤器除去，从而减少进入分馏塔反应油气的焦粉含量；循环油在进入分馏塔前通过降温由反应油气中分出，分馏塔下部的空塔气速降低，节省了分馏塔下部用于调节循环比的换热板，增加了油气中焦粉沉降空间，设置蜡油下回流喷淋分布器，补充洗涤油气，进一步减少分馏塔侧线及塔顶产品的焦粉含量。

2.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：油气蜡油换热喷头为蜡油雾化喷头，雾化后的微小蜡油雾滴和反应油气充分接触换热，蜡油雾滴吸热气化，反应油气放热冷却，其中的重组分循环油携带焦粉被冷凝。用于雾化换热的蜡油量通过调节阀由进分馏塔的油气温度控制，根据焦化装置操作循环比设定温度控制值。

3.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：油气循环油洗涤喷头为循环油的雾化喷淋喷头，细小的循环油液滴与反应油气对冲接触，击破油气中泡沫焦、捕捉油气中焦粉颗粒，油气中的焦粉被洗涤至液相循环油中；洗涤循环油来自气液分离罐底经过滤的循环油，循环使用，循环流量根据洗涤效果调节。

4.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：气液分离分布器安装在气液分离罐内中部，采用上下开孔的树枝型分布器，实现气液有效分离的同时使向下的液体和向上的气体均匀分布在气液分离罐内。

5.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：旋流脱液器安装在气液分离罐内上部，采用高速离心旋流，脱除气液分离罐内油气携带的液滴和粉焦，旋流脱液器根据油气流量、油气组成、液滴及粉焦含量、允许压降等设计确定。

6.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：气液分离罐为立式压力容器，罐内安装气液分离分布器和旋流脱液器；气液分离罐下部具有储存和缓冲循环油的功能，罐底设置搅拌避免焦粉沉积，罐底含焦粉的循环油经过过滤器去除焦粉，部分作为洗涤循环油，部分作为焦化装置循环油；气液分离罐上部具有焦粉及液滴的沉降作用，油气进入旋流脱液器前先经重力沉降。

7.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：主要设备包括油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头、气液分离分布器、气液分离罐、旋流脱液器、循环油过滤器等；气液分离罐设置于反应油气进入分馏塔之前的管线上，油气蜡油换热喷头、油气循环油洗涤喷头设置于气液分离罐前的反应油气管线上；气液分离罐顶气相出口连接分馏塔油气进口，罐底液相出口连接过滤器，过滤器出口分成两个管道，一个管道通过流控连接洗涤循环油喷头；另一个管道通过分液罐液位控制连接分馏塔底进料线。

8.如权利要求1所述的一种减少延迟焦化分馏塔焦粉的工艺及装置，其特征在于：分馏塔蜡油集油箱下不设置换热板，设置蜡油下回流喷淋分布器，补充洗涤分馏塔内油气；喷淋分布器为带下喷淋喷头的树枝状分布器。

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