CN216550303U - 一种延迟焦化的焦粉源头控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种延迟焦化的焦粉源头控制装置，所述焦粉源头控制装置设置于焦炭塔和分馏塔之间的高温油气管线上，包括洗涤器，分离器和洗涤油循环泵；所述焦炭塔的塔顶与所述洗涤器的高温油气进口连通，洗涤油进口管路与所述分离器的底部连通，且所述分离器的底部与所述洗涤油循环泵连通，所述洗涤油循环泵的出口分为两路，第一管路与所述洗涤器的洗涤油进口连通，用于对高温油气进行洗涤换热，第二管路与加热炉连通，用于将含有焦粉的洗涤油通入加热炉中；所述分离器的顶部与所述分馏塔连通。本实用新型能够实现对延迟焦化系统中的高温油气进行高效换热及焦粉脱除，具有效率高、成本低、安全可靠、操作维护简便等特点。

Description

一种延迟焦化的焦粉源头控制装置

技术领域

本实用新型属于石油炼制的延迟焦化技术领域，特别涉及一种延迟焦化的焦粉源头控制装置。

背景技术

延迟焦化是渣油首先在加热炉中吸收热量，再于焦炭塔内发生深度裂解和缩合反应，最后被转化为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的热加工过程，即渣油被加热到焦化反应温度之后，迅速进入焦炭塔内使其进行焦化反应。在焦炭塔进行反应的过程中，通常沿其高度分为3个主要区域，下部是焦炭层，中部是高粘度的沥青质和胶质，即通常所说的泡沫层，上部为油气层。当焦炭塔内的焦炭层达到一定的高度时，便可能发生焦粉夹带进入后续分馏塔的事件。

焦粉夹带进入分馏塔后，易导致分馏塔的塔底循环油过滤器、辐射进料过滤器和进料泵堵塞，增加塔底过滤器切换频率。在频繁的切换清焦过程中，增加了操作人员的劳动强度；同时存在多种不安全隐患。首先，因为塔底循环油温度较高，切换和清理过程中存在不安全因素；塔底焦粉的大量积聚，加剧了塔底循环油泵的磨损和冲蚀，进而可能加快加热炉的结焦速率；其次，夹带进入分馏塔的焦粉很可能会进入焦化汽油、柴油中，严重影响焦化产品的质量，甚至一些炼厂在焦化液态烃和干气中也发现有细小颗粒的焦粉，影响液态烃和干气后续的脱硫效果；同时各抽出管线夹带焦粉，不但加剧了设备、管线的磨损和腐蚀程度，严重影响设备的使用寿命，而且会对后续加氢工艺造成危害，大大缩短加氢催化剂的使用寿命；再者，炼厂为减少焦粉夹带，通常会增加焦炭塔的空高，但这减小了焦炭塔的容积使用率，影响装置的加工能力；最后，若装置发生一次性大量焦粉夹带进入分馏塔，其后果是十分严重的，可能会迫使装置停工检修。

发明专利申请CN202010901876.9公开了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；实用新型CN201120490489.7公开了一种用于超低循环比操作的延迟焦化分馏塔洗涤油组合分布装置，通过在分馏塔内设置喷淋层，利用洗涤油对分馏塔内的上升油气进行洗涤，具有能有效抑制塔内结焦、提高操作稳定性，减少循环洗涤油量实现超低循环比等优势；发明专利申请CN201810505443.4公开了一种延迟焦化分馏塔侧线防焦粉携带的装置，通过在分馏塔内设置上喷淋装置和下喷淋装置，利用重蜡油洗涤的方式，有效将焦粉控制在分馏塔的底部，减少焦粉进入分馏塔侧线产品中，避免侧线产品进入下游装置。

为了解决延迟焦化油气中的焦粉携带问题，根据现有技术可知，可以在不同的位置利用洗涤油洗涤油气，将油气中携带的焦粉转移到洗涤油中，然后利用过滤器对洗涤油进行过滤，类似的方法本质上仍然是依靠过滤器进行焦粉的脱除；然而，延迟焦化工艺中利用过滤器进行原料油、蜡油净化已经是工业上的常规除焦手段，例如在分馏塔底辐射进料泵、塔底循环油泵等入口管线上均设置过滤器，以防止管线、动设备等发生堵塞。随着原料及生产条件的变化，延迟焦化工艺中过滤器存在的弊端也越发显现：(1)清理切换频率高、劳动强度大；(2)高温油介质存在危险性，易发生安全事故；(3)压降较大，导致操作不稳定；(4)清理过程中产生需处理的废液、焦粉等，增加了处理成本；(5)过滤精度有限，导致后续物料及产品中带有细焦粉，腐蚀设备及管线、影响产品质量。另外，对整个延迟焦化工艺流程进行分析后发现，焦炭塔至分馏塔的高温油气夹带焦粉是导致后续乃至全系统焦粉夹带的源头，现有的技术手段并未从源头解决延迟焦化系统的焦粉夹带问题。

因此，需要开发一种处理效率高、处理成本低、操作维护简便、安全性好且劳动强度小的延迟焦化的焦粉源头控制的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种延迟焦化的焦粉源头控制的装置，从源头解决延迟焦化系统中焦粉夹带的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种延迟焦化的焦粉源头控制装置，所述焦粉源头控制装置设置于焦炭塔和分馏塔之间的高温油气管线上，包括洗涤器，分离器和洗涤油循环泵；所述焦炭塔的塔顶与所述洗涤器的高温油气进口连通，洗涤油进口管路与所述分离器的底部连通，且所述分离器的底部与所述洗涤油循环泵连通，所述洗涤油循环泵的出口分为两路，第一管路与所述洗涤器的洗涤油进口连通，用于对高温油气进行洗涤换热，第二管路与加热炉连通，用于将含有焦粉的洗涤油通入加热炉中；所述洗涤器的出口与所述分离器连通；所述分离器的顶部与所述分馏塔连通。

利用所述焦粉源头控制装置控制焦粉的方法，具体包括如下步骤：

(1)夹带焦粉的高温油气从所述焦炭塔的塔顶排出后，进入到所述洗涤器中，洗涤油通入所述洗涤器中对高温油气进行洗涤，洗涤过程中高温油气与洗涤油充分接触换热、焦粉从高温油气中转移到洗涤油中；

(2)洗涤后的油气在所述分离器中进行深度脱液，焦粉随洗涤油被分离至所述分离器的底部，净化后的油气从所述分离器的顶部排出，进入所述分馏塔中；

(3)所述洗涤油循环泵将含焦粉的洗涤油从所述分离器的底部抽出，经过加压后的洗涤油分为两路，一路返回所述洗涤器中，另一路进入所述加热炉。

本实用新型进一步设置为，所述洗涤油循环泵的出口中的第二管路，与辐射进料泵至所述加热炉之间的管路连通。

本实用新型进一步设置为，所述洗涤器设置为文丘里结构，其中所述高温油气进口设置为喷头，用于提高进入所述洗涤器的高温油气的气速从而雾化喷入的洗涤油，

本实用新型进一步设置为，所述分离器为顶部设置有除沫模块、底部设置有积液区的立式容器，用于对洗涤后的油气中夹带的洗涤液滴进行高效的脱除。

本实用新型进一步设置为，所述焦粉源头控制装置还包括控制系统，所述控制系统包括流量计、液位计和温度计，用于监测并控制所述焦粉源头控制装置的运行。

本实用新型进一步设置为，所述洗涤油进口管路与所述分馏塔的塔底循环、蜡油回流或中段回流连通。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)在焦炭塔和分馏塔之间的高温油气管线上设置所述焦粉源头控制装置，洗涤油与延迟焦化工艺的高温油气通过湿式洗涤换热和脱焦粉，将洗涤后含焦粉的洗涤油通入加热炉中并重新回到焦炭塔，不需要经过过滤器，能够从源头解决延迟焦化系统中油、气的焦粉夹带问题；

(2)通过洗涤器和分离器湿式洗涤高温油气脱焦粉的精度高，避免了后续物料及产品中细焦粉的夹带，提高了产品质量。

(3)全封闭的流程无废液、焦粉等需要处理，降低了运行成本；可采用自动控制以降低操作人员劳动强度，避免了切换及清理过滤器时存在的安全风险。

附图说明

图1为一种典型的延迟焦化的装置；

图2为本实用新型的一种延迟焦化的焦粉源头控制的工艺流程图；

图3为本实用新型的一种延迟焦化的焦粉源头控制的工艺流程图。

图4为本实用新型的焦粉源头控制装置的示意图。

图中，101-原料油缓冲罐、102-加热炉、103-焦炭塔、104-分馏塔、105-油气分离器、201-原料油泵、202-辐射进料泵、203-塔底循环油泵、204-蜡油回流泵、205-中段回流油泵、206-柴油回流泵、207-塔顶循环油泵、208-含硫污水泵、209-粗汽油泵、210-洗涤油循环泵、301-原料-柴油换热器、302-原料-蜡油换热器、303-原料-蜡油换热器、304-原料-柴油换热器、305-顶循油换热器、401-辐射进料过滤器、402-塔底循环油过滤器、501-顶循空冷、502-分馏塔顶空冷、601-洗涤器、602-分离器、604-高温油气进口、605-洗涤油进口、606-洗涤器出口、607-除沫模块、608-积液区。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

本实用新型提供了一种延迟焦化的焦粉源头控制装置，图1为现有的一种典型的延迟焦化的工艺流程图，图2和图3为本实用新型的延迟焦化的焦粉源头控制的工艺流程图。

所述延迟焦化的装置包括原料油缓冲罐101、加热炉102、焦炭塔103和分馏塔104；原料油1进入所述原料油缓冲罐101中，所述原料油缓冲罐101底端通过原料油泵201依次连接原料-柴油换热器301和原料-蜡油换热器302，用于对原料油预热，经预热的原料油通入所述加热炉102中进一步加热，而后通入所述分馏塔104底端，在所述分馏塔104内与底部循环油混合后从底端出料，通过辐射进料泵202通入所述加热炉102中，待加热至焦化反应所需要的温度后进入所述焦炭塔103内发生焦化反应，反应后夹带焦粉的高温油气从所述焦炭塔103的塔顶排出通过高温油气管线13通入所述分馏塔104的下部，在所述分馏塔104内分离得到不同馏分油和气。

具体的，所述分馏塔104的塔顶连接分馏塔顶空冷502和油气分离器105，分馏塔顶的油气经冷却后分离为富气35、粗汽油39和含硫污水37，粗汽油39和含硫污水37分别通过粗汽油泵209和含硫污水泵208输送至下游；

所述分馏塔104的上部连接塔顶循环油泵207，形成塔顶循环，所述塔顶循环油泵207出口连接顶循油换热器305和顶循空冷501依次对循环油冷却；

所述分馏塔104的塔顶循环下方连接柴油回流泵206和原料-柴油换热器304形成柴油回流，所述原料-柴油换热器304即为所述原料-柴油换热器301，即通过高温的柴油与低温的原料油换热，冷却后一部分柴油28作为出料输送至下游；

所述分馏塔104的中部连接中段回流油泵205和原料-蜡油换热器303形成中段回流，所述原料-蜡油换热器303即为所述原料-蜡油换热器302，即通过高温的中段蜡油与低温的原料油进一步换热；

所述分馏塔104的下部连接蜡油回流泵204形成蜡油回流；

所述分馏塔104的底端连接塔底循环油泵203形成塔底循环。

为了解决系统的焦粉夹带问题，通常采用焦炭塔顶注入冷却油进行高温油气的换热降温和焦粉脱除，分馏塔底设置过滤器对塔底抽出的油相进行过滤，如图1所示，所述中段回流中，经所述原料-蜡油换热器303冷却的一部分中段回流油作为冷却油注入所述焦炭塔103的塔顶；所述分馏塔104塔底的辐射进料泵202和塔底循环油泵203前分别设置辐射进料过滤器401和塔底循环油过滤器402。

本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对延迟焦化工艺中的高温油气进行洗涤换热和脱焦粉能够从根本上解决全系统焦粉夹带的问题，并且洗涤后的含焦粉洗涤油返回到加热炉中，可以避免因使用过滤器过滤所产生的劳动强度大、安全性低和运行成本高等的问题。

因此，本实用新型的延迟焦化的焦粉源头控制装置如图2和3所示，所述焦粉源头控制装置设置于所述焦炭塔103和分馏塔104之间的高温油气管线上，包括洗涤器601，分离器602和洗涤油循环泵210；结合图4所示，所述焦炭塔103的塔顶与所述洗涤器601的高温油气进口604连通，洗涤油进口管路F02与所述分离器602的底部连通，且所述分离器602的底部与所述洗涤油循环泵210连通，所述洗涤油循环泵210的出口分为两路，第一管路作为洗涤油通入所述洗涤器601，与所述洗涤器601的洗涤油进口605连通，第二管路通入所述加热炉102，与所述辐射进料泵202至加热炉102之间的管路连通；在所述洗涤器601中洗涤油对含焦粉的高温油气进行快速换热降温及焦粉的洗涤脱除，洗涤后高温油气中的热量及焦粉转移到洗涤油中，所述洗涤器出口606与所述分离器602连通；所述分离器602能够对洗涤后的油气中夹带的洗涤油液滴进行高效的脱除，所述分离器602的顶部与所述分馏塔104连通，经分离后的洁净油气经所述分离器602的顶部通入所述分馏塔104中；含焦粉的洗涤油经所述洗涤油循环泵210加压后注入加热炉102，经过加热炉102后的含焦粉洗涤油进入焦炭塔103，焦粉被焦炭塔103截留，从而在封闭的系统中实现了对含焦粉的高温油气的换热和净化，保证了分馏塔104的不同馏分油和气相中不夹带细焦粉，进一步保证了延迟焦化全系统的物料及产品中均不夹带细焦粉。

进一步的，所述洗涤器601设置为文丘里结构，所述高温油气进口604设置为喷头，用于将进入所述洗涤器601的高温油气达到较高气速以雾化喷入的洗涤油，雾化后的洗涤油粒径在20-100μm之间，微小的洗涤油液滴能够与高温油气进行充分的混合和接触，从而可以快速的与高温油气进行换热，并能够捕获高温油气中夹带的细焦粉颗粒。

进一步的，所述分离器602为顶部设置有除沫模块607、底部设置有积液区608的立式容器，用于对洗涤后的油气中夹带的洗涤油液滴进行高效的脱除。

进一步的，所述焦粉源头控制装置还包括控制系统，所述控制系统包括监测流量、液位和温度的流量计、液位计和温度计，用于根据要求自动控制所述焦粉源头控制装置的运行。

进一步的，所述洗涤油为分馏塔塔底循环油、回流蜡油或中段回流油，即所述洗涤油进口管路F02与所述分馏塔104的塔底循环、蜡油回流或中段回流连通，所述洗涤油的用量根据高温油气的降温要求确定。

进一步的，所述洗涤器601和分离器602的气相压降不大于30KPa，所述洗涤器601中截面最小处的气速范围为75-135m/s；经过洗涤后的高温油气中1μm及以上的细焦粉含量小于0.01wt％，高温油气中大于1μm的细焦粉脱除效率大于99％。

进一步的，根据所述焦粉源头控制装置的高效脱除效率，可以取消所述分馏塔104的辐射进料过滤器401和塔底循环油过滤器402。

进一步的，根据所述焦粉源头控制装置的高效脱除效率，可以取消所述分馏塔104的中段回流油作为冷却油通入所述焦炭塔103的塔顶，或者减少所述分馏塔104的中段回流油作为冷却油通入所述焦炭塔103的塔顶的流量。

实施例1

某炼厂延迟焦化装置采用焦炭塔顶注冷却油和在分馏塔内设置喷淋层的方式进行高温油气的换热降温及焦粉脱除，分馏塔底设置过滤器对塔底抽出的油相进行过滤，如图1所示，存在换热效果不佳，产品油、气中仍然带有焦粉的问题，并且过滤器的清理频次较高、耗费人力。

如图2所示，采用本实用新型的焦粉源头控制装置，对延迟焦化系统进行改造。从所述焦炭塔103塔顶排出的高温油气F06进入所述洗涤器601中，洗涤油F01由所述蜡油回流泵204从所述分馏塔104抽出，通过所述洗涤油进口管路F02通入所述分离器602底部，然后洗涤油F03由所述洗涤油循环泵210从所述分离器602中抽出并分成两路，一路洗涤油F04进入所述洗涤器601中对所述高温油气F06进行高效洗涤，另一路洗涤油F05注入到所述辐射进料泵202与所述加热炉102之间的管线上(洗涤油F08注入口)，经过所述加热炉102加热后进入到所述焦炭塔103中，洗涤油F05中的焦粉被截留在所述焦炭塔103中；洗涤净化后的洁净油气F07进入所述分馏塔104，然后在所述分馏塔104中进行换热后产生不同的馏分油和气。

经对比分析可知，改造前所述辐射进料过滤器401和塔底循环油过滤器402的切换清理周期为48小时，且只能过滤粒径大于100μm的焦粉。由于改造前换热效果较差且所述分馏塔104内带有焦粉，导致所述分馏塔104内塔板容易结焦和干板，同时也导致所述分馏塔104的各出料和循环管线中均带有不同含量的细焦粉；改造后，进入所述分馏塔104中的洁净油气F07的温度降低，1μm以上的焦粉脱除效率超过99wt％，所述辐射进料过滤器401和塔底循环油过滤器402的切换清理周期超过3个月，并且所述分馏塔104内塔板未发现结焦和干板，同时所述分馏塔104的各出料和循环管线中均检测不到或含有极少量1μm以上的细焦粉。

本改造方法中，洗涤油F01的用量可根据高温油气的降温要求确定，所述洗涤器601中洗涤油F04用量与高温油气F06的体积比为0.0005-0.0035(工况下)，经过所述洗涤器601和分离器602后的油气压降小于25KPa，洁净油气F07中液相油含量小于1wt％，改造满足操作要求，在焦炭塔切换过程中也能保证延迟焦化系统稳定运行。

实施例2

某炼厂延迟焦化装置采用焦炭塔顶注冷却油和在分馏塔内设置喷淋层的方式进行高温油气的换热降温及焦粉脱除，分馏塔底设置过滤器对塔底抽出的油相进行过滤，如图1所示，存在换热效果不佳，产品油、气中仍然带有焦粉的问题，并且过滤器的清理频次较高、耗费人力。

如图3所示，采用本实用新型的焦粉源头控制装置，对延迟焦化系统进行改造。取消了原有流程中的利用中段回流油对所述焦炭塔103塔顶进行急冷降温的管线(见图1)，以及取消了所述分馏塔104的辐射进料过滤器401和塔底循环油过滤器402。

从所述焦炭塔103塔顶排出的高温油气F06进入所述洗涤器601中，洗涤油F01由所述中段回流油泵205从所述分馏塔104抽出，通过所述洗涤油进口管路F02通入所述分离器602底部，然后洗涤油F03由所述洗涤油循环泵210从所述分离器602中抽出并分成两路，一路洗涤油F04进入所述洗涤器601中对所述高温油气F06进行高效洗涤，另一路洗涤油F05注入到所述辐射进料泵202与所述加热炉102之间的管线上(洗涤油F08注入口)，经过所述加热炉102加热后进入到所述焦炭塔103中，洗涤油中F05的的焦粉被截留在所述焦炭塔103中；洗涤净化后的洁净油气F07进入所述分馏塔104，然后在所述分馏塔104中进行换热后产生不同的馏分油和气。

经对比分析可知，改造前由于换热效果较差且所述分馏塔104内带有焦粉，导致所述分馏塔104内塔板容易结焦和干板，同时也导致所述分馏塔104的各出料和循环管线中均带有不同含量的细焦粉；改造后，进入所述分馏塔104中的洁净油气F07的温度降低，1μm以上的焦粉脱除效率超过99wt％，并且所述分馏塔104内塔板未发现结焦和干板，同时所述分馏塔104的各出料和循环管线中均检测不到或含有极少量1μm以上的细焦粉。

本改造方法中，洗涤油F01的用量可根据高温油气的降温要求确定，所述洗涤器601中洗涤油F04用量与高温油气F06的体积比为0.0005-0.0035(工况下)，经过所述洗涤器601和分离器602后的油气压降小于25KPa，洁净油气F07中液相油含量小于1wt％，改造满足操作要求，且无需切换清理等工作，在焦炭塔切换过程中也能保证延迟焦化系统稳定运行。

Claims (6)

1.一种延迟焦化的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述焦粉源头控制装置设置于焦炭塔和分馏塔之间的高温油气管线上，包括洗涤器，分离器和洗涤油循环泵；所述焦炭塔的塔顶与所述洗涤器的高温油气进口连通，洗涤油进口管路与所述分离器的底部连通，且所述分离器的底部与所述洗涤油循环泵连通，所述洗涤油循环泵的出口分为两路，第一管路与所述洗涤器的洗涤油进口连通，用于对高温油气进行洗涤换热，第二管路与加热炉连通，用于将含有焦粉的洗涤油通入加热炉中；所述洗涤器的出口与所述分离器连通；所述分离器的顶部与所述分馏塔连通。

2.根据权利要求1所述的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述洗涤油循环泵的出口中的第二管路，与辐射进料泵至所述加热炉之间的管路连通。

3.根据权利要求1所述的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述洗涤器设置为文丘里结构，其中所述高温油气进口设置为喷头，用于提高进入所述洗涤器的高温油气的气速从而雾化喷入的洗涤油。

4.根据权利要求1所述的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述分离器为顶部设置有除沫模块、底部设置有积液区的立式容器，用于对洗涤后的油气中夹带的洗涤液滴进行高效的脱除。

5.根据权利要求1所述的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述焦粉源头控制装置还包括控制系统，所述控制系统包括流量计、液位计和温度计，用于监测并控制所述焦粉源头控制装置的运行。

6.根据权利要求1所述的焦粉源头控制装置，其特征在于，所述洗涤油进口管路与所述分馏塔的塔底循环、蜡油回流或中段回流连通。

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