生產(chǎn)技術(shù)化工科技,2013,21(4):48~50science & TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY合成氣裝置炭黑洗滌系統(tǒng)的優(yōu)化運行曲廣杰,梁鋒,閆風凱,杜鳳學,孫國斌,李海波,石穎琦(中國石油吉林石化公司化肥廠,吉林吉林132021)摘要:論迷了因重油粘度大幅度升高,導致裂化氣中炭黑含量升髙,堵塞炭黑洗滌系統(tǒng)的多個部位,影響氣化爐的安全穩(wěn)定運行;找到了堵塞的原因;釆取有效措施進行優(yōu)化,提高了炭黑洗滌系統(tǒng)的處理能力,保證了老裝置的安全穩(wěn)定運行。關(guān)鍵詞:;堵塞;重油;粘度;霧化;洗滌;優(yōu)化中圖分類號:TE665.3文獻標識碼:B文章編號:1008-0511(2013)04004803吉林石化公司化肥廠合成氣裝置于1982年1.2炭黑洗滌工藝原理簡介投產(chǎn),采用重油加壓氣化流程,在3.0MPa、1350℃重油氣化過程是在1300~1400℃的高溫下條件下,部分氧化生成粗裂化氣,高溫裂化氣經(jīng)火完成的,在氣化反應的同時,有少部分油滴在高溫管式蛇管鍋爐回收廢熱,產(chǎn)生4.0MPa壓力的中下深度裂解,形成甲烷及炭黑。炭黑會同裂化氣壓蒸汽,氣體再經(jīng)過一系列凈化工序,制得合格的中的CO2及水蒸汽進行反應,但在實際生產(chǎn)中,合成氣,最終提供給后部生產(chǎn)裝置。氣體在氣化爐中停留時間很短,上述反應不能進1炭黑洗滌系統(tǒng)工藝流程與原理簡述行到底,所以氣化爐制造的裂化氣中總有一定量的炭黑211.1炭黑洗滌系統(tǒng)工藝流程裂化氣中的炭黑都是采取水洗滌脫除的方合成氣裝置氣化爐是3.14MPa重油部分氧式。氣體在文氏管洗滌器的喉管中與洗滌水充分化中壓廢鍋流程,流程圖見圖1,圖1中10、11、接觸。水受高速氣體的沖撞而霧化,霧化后的水12、13、14為炭黑洗滌系統(tǒng)滴與氣體中的炭黑微粒高度混合,水滴與炭黑互蒸汽去蒸汽管網(wǎng)相撞擊,凝聚成為較大顆粒,然后進入擴散管,這低壓蒸汽時氣體流速減慢,濕潤的炭黑顆粒集結(jié)成更大的冷卻水6顆粒,隨同氣體一道由氣體分離器的側(cè)面進入分原料油14變換來冷凝液或炭黑回收凈化水離器內(nèi),按螺旋形方向順著分離器的內(nèi)壁流動,裂低壓蒸汽攔2化氣在分離器內(nèi)回轉(zhuǎn),形成漩渦運動,炭黑重度較炭黑水去處理工序大,受離心力的作用拋向外周,與器壁撞擊后,失去旋轉(zhuǎn)力而墜落下來,從分離器流出,去炭黑處理油罐:2-泵前過濾器:3-油泵;4-重油預熱器:5-泵后工序;凈化后的氣體自中心管上部出去,進入后部過濾器;6一氧預熱器;7一氣化爐;8一廢熱鍋爐;9一汽包;10工序。I號文氏管洗滌器:11-1號水分離器;12-Ⅱ號文氏管洗滌器:13-Ⅱ號水分離器:14-炭黑洗滌塔;15-Ⅲ號水分離2運行中存在的問題及原因分析器;16-鍋爐給水泵2.1運行過程中存在的問題圖1重油部分氧化造氣工藝流程2010年以來,上游煉廠提供給合成氣裝置氣收稿日期:201305-20化爐所用的重油料度大幅度上漲:在原工藝條件作者簡介;曲廣杰(1980-),男,山東萊西人,中國石下,重油粘度中國煤化工量增加,炭肥廠合成氣車間生產(chǎn)主任,長期從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。黑洗滌系統(tǒng)負CNMH王文氏管堵第1期曲疒杰·等.合成氣裝置炭黑洗滌系統(tǒng)的優(yōu)化運行塞喉管,造成氣化爐超壓直至停車,嚴重影響氣化大幅度升高后原有的霧化器不能適應粘度的改爐的安全運行;同時堵塞也使炭黑洗滌系統(tǒng)效率變,霧化效果變差,導致裂化氣中炭黑含量增加,炭下降,降低了外送裂化氣的品質(zhì),影響后部工序的黑洗滌系統(tǒng)負荷增大,導致一文、二文頻繁堵塞;生產(chǎn)。旦出現(xiàn)堵塞,無法及時停車清理(保證連續(xù)化生2.2原因分析產(chǎn)),炭黑在喉管和擴散管處聚集,久而久之,將喉在重油部分氧化過程中,為了保證氣化反應管和擴散管完全堵塞,造成氣化爐系統(tǒng)停車。的效果,需要最大限度的將油滴分割,使油和氣化劑形成最大的反應界面。這樣既能減少重油裂解3采取的措施反應的發(fā)生(即減少炭黑和甲烷的生成),又能加由炭黑生成機理和炭黑洗滌工藝原理簡介不快氣化反應速度,提高氣化效率難看出,要避免一文、二文洗滌器的堵塞,必須從概括來說,重油的霧化是用外加能量做功克減少炭黑的生成和強化洗滌效果2個方面想辦服重油的表面張力以增大表面積的過程。此過法,基于這2點,從2012年8月份開始,開始積極程是一個復雜的物理機械過程。重油霧化效果的進行工藝優(yōu)化:一是根據(jù)入爐重油的變化對氣化好壞直接決定裂化氣中炭黑含量多少。爐進行工藝指標優(yōu)化,大幅度減少炭黑的生成;二影響重油霧化效果的因素主要有5方面:重是加大一文、二文的洗滌水用量,盡量提高整個炭油的粘度及表面張力氣化劑與重油的相對速度,黑洗滌系統(tǒng)的能力防止炭黑在系統(tǒng)內(nèi)積聚外界給予重油外力的大小,氣化劑和燃料的噴出3.1優(yōu)化工藝指標減少炭黑生成夾角及作用方向,霧化器的類型、結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)根據(jù)氣化反應的原理并結(jié)合多年的生產(chǎn)實踐量,其中影響最大的因素是重油的粘度。重油的經(jīng)驗,反應中炭黑生成的多少主要取決于氧油比粘度除了與溫度有關(guān)外,也與自己本身的物理性汽油比這2個工藝指標的控制。質(zhì)有關(guān),由于石油的組成和加工方法不同,煉制后在裝置設計時,根據(jù)當時所用重油的特性,設重油的粘度也不一樣,合成氣裝置氣化爐設計所定了這2個工藝指標的范圍,但入爐的重油性質(zhì)用的重油要求在100℃條件下,其運動粘度≤150變化以后,原設計的工藝指標已經(jīng)不能滿足實際×10-6m2/s生產(chǎn)的需要。在保證安全的前提下,找出了最佳統(tǒng)計2010年10月份以來裝置所用重油粘度的控制指標,具體措施如下。數(shù)據(jù)表見表1。3.1.1更改氧油比指標表12010~2011年原料重油粘度統(tǒng)計單位重油氣化時所需要的氧氣量的多少,稱為氧油比,氧油比的單位是m3/kg。氧油比是氣運動粘度(O℃)備注化過程中一個極為重要的條件,直接關(guān)系到氣化2010-11l18.6溫度,對安全優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)關(guān)系極大,也是決定裂化氣2010-1220152.0中炭黑含量高低的最關(guān)鍵因素201101-21129.1粘度大幅度升高在正常生產(chǎn)中要參照爐溫適當?shù)目刂蒲跤?01-03-20比,氧油比控制越高,氣化爐溫度就高,裂化氣中0ll0120198.8的炭黑含量則越少,但受氣化爐耐火材料的耐火011-05-19186.60I10620177.4度限制,一般爐溫控制在1300~1380℃,因此原011-07-20214.2設計氧油比指標為:0.73~0.81;在使用原設計重2011-08-19219油的20多年間,通常將氧油比控制在0.75~20110920219.6最高點2011-1019200.80.78,這樣既能保證外送裂化氣的質(zhì)量,也能節(jié)約氧氣,并保護氣化爐內(nèi)部的耐火材料。但重油的粘通過對比可以看出:從2011年2月份開始,度大幅度升高后,原設計指標就不再適用,仍按照原料重油的粘度由120×106m2/s升高到180×原指標控制就會使歲署含量大幅度增加。對設計10-6m2/s且居高不下,最高達到了219.6×10-6指標進行了m2/s,比設計指標提高50×10-6m2/s。重油粘度改后的指標YH中國煤化82。更CNMH G*,又提高了化1.科技第21卷氣化反應效率大幅度減少了炭黑生成。保證炭黑洗滌系統(tǒng)的穩(wěn)定運行1.2調(diào)整汽油比控制重油粘度升高后,裂化氣中的炭黑含量大幅單位重油所添加蒸汽之量稱為汽油比,單位度增加,炭黑洗滌系統(tǒng)的生產(chǎn)負荷亦加大原來的kg/kg。氣化反應中蒸汽的用量主要取決于噴嘴洗滌水量遠遠不能滿足要求,需要大幅度提高洗霧化的需要,原設計汽油比指標為0.35~0.45。滌水量尤其是二文的洗滌水量;通過增加洗滌水使用原設計的重油時,控制汽油比在0.36~0.39量提高了系統(tǒng)的洗滌能力,大幅度降低了系統(tǒng)出就能滿足生產(chǎn)需要。重油粘度大幅度升高后,霧口炭黑水中的炭黑濃度,炭黑能夠及時排出,使炭化所需蒸汽量增加,需要提高汽油比,以提高霧化黑凈化系統(tǒng)能高效穩(wěn)定運行。效果,減少炭黑生成,但增量要適度,否則會適得其反。找出了最佳的控制區(qū)間,控制汽油比在4結(jié)論0.42~0.44,既增強了霧化效果,減少了炭黑的生通過采取上述措施,消除了高粘度重油對炭成,又保證了氣化爐的爐溫穩(wěn)定,保證出口氣體的黑凈化系統(tǒng)的嚴重影響。炭黑凈化系統(tǒng)的各個部質(zhì)量。位再未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,整個系統(tǒng)達到了優(yōu)化運行通過氧油比和汽油比的更改調(diào)優(yōu),氣化爐達解決了困擾裝置的瓶頸問題后,整個氣化爐系統(tǒng)到了穩(wěn)定、良性運轉(zhuǎn)的狀態(tài),從源頭減少了炭黑的安全穩(wěn)定運行超過180d,減少了非計劃停車,保生成,大大減輕了后部炭黑洗滌系統(tǒng)的生產(chǎn)負荷。證了裝置的安全穩(wěn)定運行,優(yōu)化取得了很好的安3.2加大洗滌水量,提高凈化能力全效益。在炭黑洗滌系統(tǒng)中,一文和二文洗滌器的洗參考文獻]滌水量是洗滌系統(tǒng)中最關(guān)鍵的工藝指標洗滌水1]劉鏡遠合成氣工藝技術(shù)與設計手冊[M]北京:化學工業(yè)量的高低直接決定洗滌效果的好壞,原設計指標出版社,2001:246為:一文洗滌水量為5~8t/h,二文洗滌水量為22]杜耀清重油造氣炭黑回收利用及污染治理[J化工環(huán)保,6t/h。在2010年之前,重油粘度較低,裂化氣1989(9):290-293中的炭黑含量也低,在日常操作中,控制一文洗滌[3]沈家云重油氣化工藝與操作[M]北京:化學工業(yè)出版社1982:40-41水量為5~6t/h,二文洗滌水量為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中國煤化工CNMHG