合成气装置炭黑洗涤系统的优化运行

生产技术化工科技,2013,21(4):48~50science & TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY合成气装置炭黑洗涤系统的优化运行曲广杰,梁锋,闫风凯,杜凤学,孙国斌,李海波,石颖琦(中国石油吉林石化公司化肥厂,吉林吉林132021)摘要:论迷了因重油粘度大幅度升高,导致裂化气中炭黑含量升髙,堵塞炭黑洗涤系统的多个部位,影响气化炉的安全稳定运行;找到了堵塞的原因;釆取有效措施进行优化,提高了炭黑洗涤系统的处理能力,保证了老装置的安全稳定运行。关键词:;堵塞;重油;粘度;雾化;洗涤;优化中图分类号:TE665.3文献标识码:B文章编号:1008-0511(2013)04004803吉林石化公司化肥厂合成气装置于1982年1.2炭黑洗涤工艺原理简介投产,采用重油加压气化流程,在3.0MPa、1350℃重油气化过程是在1300~1400℃的高温下条件下,部分氧化生成粗裂化气,高温裂化气经火完成的,在气化反应的同时,有少部分油滴在高温管式蛇管锅炉回收废热,产生4.0MPa压力的中下深度裂解,形成甲烷及炭黑。炭黑会同裂化气压蒸汽,气体再经过一系列净化工序,制得合格的中的CO2及水蒸汽进行反应,但在实际生产中,合成气,最终提供给后部生产装置。气体在气化炉中停留时间很短,上述反应不能进1炭黑洗涤系统工艺流程与原理简述行到底,所以气化炉制造的裂化气中总有一定量的炭黑211.1炭黑洗涤系统工艺流程裂化气中的炭黑都是采取水洗涤脱除的方合成气装置气化炉是3.14MPa重油部分氧式。气体在文氏管洗涤器的喉管中与洗涤水充分化中压废锅流程,流程图见图1,图1中10、11、接触。水受高速气体的冲撞而雾化,雾化后的水12、13、14为炭黑洗涤系统滴与气体中的炭黑微粒高度混合,水滴与炭黑互蒸汽去蒸汽管网相撞击,凝聚成为较大颗粒,然后进入扩散管,这低压蒸汽时气体流速减慢,湿润的炭黑颗粒集结成更大的冷却水6颗粒,随同气体一道由气体分离器的侧面进入分原料油14变换来冷凝液或炭黑回收净化水离器内,按螺旋形方向顺着分离器的内壁流动,裂低压蒸汽拦2化气在分离器内回转,形成漩涡运动,炭黑重度较炭黑水去处理工序大,受离心力的作用抛向外周,与器壁撞击后,失去旋转力而坠落下来,从分离器流出,去炭黑处理油罐:2-泵前过滤器:3-油泵;4-重油预热器:5-泵后工序;净化后的气体自中心管上部出去,进入后部过滤器;6一氧预热器;7一气化炉;8一废热锅炉;9一汽包;10工序。I号文氏管洗涤器:11-1号水分离器;12-Ⅱ号文氏管洗涤器:13-Ⅱ号水分离器:14-炭黑洗涤塔;15-Ⅲ号水分离2运行中存在的问题及原因分析器;16-锅炉给水泵2.1运行过程中存在的问题图1重油部分氧化造气工艺流程2010年以来,上游炼厂提供给合成气装置气收稿日期:201305-20化炉所用的重油料度大幅度上涨:在原工艺条件作者简介;曲广杰(1980-),男,山东莱西人,中国石下,重油粘度中国煤化工量增加,炭肥厂合成气车间生产主任,长期从事生产技术管理工作。黑洗涤系统负CNMH王文氏管堵第1期曲疒杰·等.合成气装置炭黑洗涤系统的优化运行塞喉管,造成气化炉超压直至停车,严重影响气化大幅度升高后原有的雾化器不能适应粘度的改炉的安全运行;同时堵塞也使炭黑洗涤系统效率变,雾化效果变差,导致裂化气中炭黑含量增加,炭下降,降低了外送裂化气的品质,影响后部工序的黑洗涤系统负荷增大,导致一文、二文频繁堵塞;生产。旦出现堵塞,无法及时停车清理(保证连续化生2.2原因分析产),炭黑在喉管和扩散管处聚集,久而久之,将喉在重油部分氧化过程中,为了保证气化反应管和扩散管完全堵塞,造成气化炉系统停车。的效果,需要最大限度的将油滴分割,使油和气化剂形成最大的反应界面。这样既能减少重油裂解3采取的措施反应的发生(即减少炭黑和甲烷的生成),又能加由炭黑生成机理和炭黑洗涤工艺原理简介不快气化反应速度,提高气化效率难看出,要避免一文、二文洗涤器的堵塞,必须从概括来说,重油的雾化是用外加能量做功克减少炭黑的生成和强化洗涤效果2个方面想办服重油的表面张力以增大表面积的过程。此过法,基于这2点,从2012年8月份开始,开始积极程是一个复杂的物理机械过程。重油雾化效果的进行工艺优化:一是根据入炉重油的变化对气化好坏直接决定裂化气中炭黑含量多少。炉进行工艺指标优化,大幅度减少炭黑的生成;二影响重油雾化效果的因素主要有5方面:重是加大一文、二文的洗涤水用量,尽量提高整个炭油的粘度及表面张力气化剂与重油的相对速度,黑洗涤系统的能力防止炭黑在系统内积聚外界给予重油外力的大小,气化剂和燃料的喷出3.1优化工艺指标减少炭黑生成夹角及作用方向,雾化器的类型、结构及加工质根据气化反应的原理并结合多年的生产实践量,其中影响最大的因素是重油的粘度。重油的经验,反应中炭黑生成的多少主要取决于氧油比粘度除了与温度有关外,也与自己本身的物理性汽油比这2个工艺指标的控制。质有关,由于石油的组成和加工方法不同,炼制后在装置设计时,根据当时所用重油的特性,设重油的粘度也不一样,合成气装置气化炉设计所定了这2个工艺指标的范围,但入炉的重油性质用的重油要求在100℃条件下,其运动粘度≤150变化以后,原设计的工艺指标已经不能满足实际×10-6m2/s生产的需要。在保证安全的前提下,找出了最佳统计2010年10月份以来装置所用重油粘度的控制指标,具体措施如下。数据表见表1。3.1.1更改氧油比指标表12010~2011年原料重油粘度统计单位重油气化时所需要的氧气量的多少,称为氧油比,氧油比的单位是m3/kg。氧油比是气运动粘度(O℃)备注化过程中一个极为重要的条件,直接关系到气化2010-11l18.6温度,对安全优质高产关系极大,也是决定裂化气2010-1220152.0中炭黑含量高低的最关键因素201101-21129.1粘度大幅度升高在正常生产中要参照炉温适当的控制氧油201-03-20比,氧油比控制越高,气化炉温度就高,裂化气中0ll0120198.8的炭黑含量则越少,但受气化炉耐火材料的耐火011-05-19186.60I10620177.4度限制,一般炉温控制在1300~1380℃,因此原011-07-20214.2设计氧油比指标为:0.73~0.81;在使用原设计重2011-08-19219油的20多年间,通常将氧油比控制在0.75~20110920219.6最高点2011-1019200.80.78,这样既能保证外送裂化气的质量,也能节约氧气,并保护气化炉内部的耐火材料。但重油的粘通过对比可以看出:从2011年2月份开始,度大幅度升高后,原设计指标就不再适用,仍按照原料重油的粘度由120×106m2/s升高到180×原指标控制就会使岁署含量大幅度增加。对设计10-6m2/s且居高不下,最高达到了219.6×10-6指标进行了m2/s,比设计指标提高50×10-6m2/s。重油粘度改后的指标YH中国煤化82。更CNMH G*,又提高了化1.科技第21卷气化反应效率大幅度减少了炭黑生成。保证炭黑洗涤系统的稳定运行1.2调整汽油比控制重油粘度升高后,裂化气中的炭黑含量大幅单位重油所添加蒸汽之量称为汽油比,单位度增加,炭黑洗涤系统的生产负荷亦加大原来的kg/kg。气化反应中蒸汽的用量主要取决于喷嘴洗涤水量远远不能满足要求,需要大幅度提高洗雾化的需要,原设计汽油比指标为0.35~0.45。涤水量尤其是二文的洗涤水量;通过增加洗涤水使用原设计的重油时,控制汽油比在0.36~0.39量提高了系统的洗涤能力,大幅度降低了系统出就能满足生产需要。重油粘度大幅度升高后,雾口炭黑水中的炭黑浓度,炭黑能够及时排出,使炭化所需蒸汽量增加,需要提高汽油比,以提高雾化黑净化系统能高效稳定运行。效果,减少炭黑生成,但增量要适度,否则会适得其反。找出了最佳的控制区间,控制汽油比在4结论0.42~0.44,既增强了雾化效果,减少了炭黑的生通过采取上述措施,消除了高粘度重油对炭成,又保证了气化炉的炉温稳定,保证出口气体的黑净化系统的严重影响。炭黑净化系统的各个部质量。位再未出现堵塞现象,整个系统达到了优化运行通过氧油比和汽油比的更改调优,气化炉达解决了困扰装置的瓶颈问题后,整个气化炉系统到了稳定、良性运转的状态,从源头减少了炭黑的安全稳定运行超过180d,减少了非计划停车,保生成,大大减轻了后部炭黑洗涤系统的生产负荷。证了装置的安全稳定运行,优化取得了很好的安3.2加大洗涤水量,提高净化能力全效益。在炭黑洗涤系统中,一文和二文洗涤器的洗参考文献]涤水量是洗涤系统中最关键的工艺指标洗涤水1]刘镜远合成气工艺技术与设计手册[M]北京:化学工业量的高低直接决定洗涤效果的好坏,原设计指标出版社,2001:246为:一文洗涤水量为5~8t/h,二文洗涤水量为22]杜耀清重油造气炭黑回收利用及污染治理[J化工环保,6t/h。在2010年之前,重油粘度较低,裂化气1989(9):290-293中的炭黑含量也低,在日常操作中,控制一文洗涤[3]沈家云重油气化工艺与操作[M]北京:化学工业出版社1982:40-41水量为5~6t/h,二文洗涤水量为2~3t/h,就能The optimized operation of carbonblack washing system in synthesis gas unitQu guangjie, Liang Feng, Yan Fengkai, Du Fengxue, Sun Guobin, Li Haibo, Shi Yingqi(The Chemical Fertilizer Factory of Jilin Petrochemical Company, Petro China, Jilin 132021China)Abstract: The dramatically increased viscosity of heavy oil resulted in the increased content of carbonblack in Cracked Gas, which blocked some parts of the carbon black washing system. In this work, weproposed an optimized method to increase the treatment capacity of carbon black washing system,ensuring the safe and stable operation of existing plant.Key words: Blockage; Heavy oil; Viscosity; Atomization; Washing; Optimization中国煤化工CNMHG