12 焦炭塔工藝設(shè)計應(yīng)考慮的幾個問題

1、1SEI第二屆延遲焦化年會論文（第二屆延遲焦化年會論文（5）焦炭塔工藝設(shè)計應(yīng)考慮的幾個問題中國石化工程建設(shè)公司李出和1.概述延遲焦化裝置的主要設(shè)備有加熱爐、焦炭塔、分餾塔、放空塔、加熱爐進料泵、水力除焦機械等，其中加熱爐被認為是焦化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，而焦炭塔則是焦化裝置的核心設(shè)備。因為焦炭塔是焦化裝置的反應(yīng)器，加熱爐、分餾塔、放空系統(tǒng)、冷切焦水處理系統(tǒng)、水力除焦系統(tǒng)等的設(shè)計均與之有關(guān)。雖然焦炭塔是一個空筒設(shè)備，但它的設(shè)計涉及到幾乎全裝置的

2、工藝過程，因此在焦炭塔的工藝設(shè)計不僅要考慮焦炭塔的規(guī)格尺寸設(shè)計，還應(yīng)考慮與之相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計。2.焦炭塔直徑和高度的確定焦炭塔的直徑和高度主要取決于裝置的處理量、原料性質(zhì)、操作溫度、操作壓力和循環(huán)比。裝置的處理量是決定焦炭塔大小的主要參數(shù)，焦炭塔的單塔處理量越大，要求的焦炭塔直徑越大，這主要是由焦炭塔塔內(nèi)的允許氣速決定的。原料進入焦炭塔，在塔內(nèi)適宜的壓力、溫度和停留時間的條件下發(fā)生裂解和縮合反應(yīng)，裂解反應(yīng)產(chǎn)生氣體及輕質(zhì)及中質(zhì)油品，縮合反應(yīng)

3、生成焦炭并停留在塔內(nèi)。在焦炭層以上為主要反應(yīng)區(qū)，即泡沫層。泡沫層分輕相泡沫及重相泡沫，輕相泡沫在上部，其密度約為30～100kgm3，重相泡沫在焦層以上，其密度約為100～700kgm3，泡沫層溫度一般為460～480℃。熱態(tài)的焦炭層高度一般高于冷態(tài)的焦炭高度。隨著原料的不斷進入，產(chǎn)生的焦炭量增加，焦炭層高度增加，泡沫層也隨之連續(xù)升高。由于泡沫層為反應(yīng)區(qū)，一般不希望泡沫被油氣夾帶到焦炭塔出口的油氣管線和分餾塔，導(dǎo)致管線結(jié)焦和分餾塔內(nèi)結(jié)焦

4、影響正常操作和產(chǎn)品質(zhì)量，因此應(yīng)考慮焦炭塔內(nèi)油氣的適宜氣速，適宜氣速應(yīng)該是泡沫夾帶的臨界氣速乘上一個安全系數(shù)。據(jù)資料報導(dǎo)，國外在焦炭塔內(nèi)不注入消泡劑時，設(shè)計焦炭塔內(nèi)油氣氣速一般為0.11～0.17ms。在使用消泡劑時，由于泡沫層密度變大，設(shè)計焦炭塔內(nèi)油氣速度一般為0.12～0.21ms。根據(jù)適宜的油氣速度和焦炭塔內(nèi)的實際油氣流量來考慮焦炭塔的直徑，為減少泡沫夾帶，新設(shè)計焦炭塔建議采用低的油3高度時應(yīng)留有一定的安全空高，安全空高一般為塔頂切

5、線離泡沫層頂部的距離，國內(nèi)設(shè)計的焦炭塔一般安全空高3～5米，國外焦炭塔的安全空高一般為2～3米?？崭咴酱?，焦炭塔的利用率越低，但油氣在塔內(nèi)的沉降時間延長，對減少油氣線和分餾塔內(nèi)結(jié)焦有利。焦炭塔直徑和高度相互補充，當裝置處理量、操作條件確定后，直徑增大可以適當降低高度，高度增加也可以適當減少塔徑。國內(nèi)在過去建設(shè)的焦炭塔的直徑一般為5.4～6.4米，其高徑比一般為3～4。最近建設(shè)的大直徑焦炭塔的高徑比一般為2～3。美國焦炭塔的高徑比一般為2

6、～3。焦炭塔的直徑和高度受到冷焦和除焦能力、設(shè)備制造、運輸、吊裝等的限制，直徑不宜太大和太高，美國目前運行的最大焦炭塔的直徑為9.14米。建議在裝置處理量較大，采用一爐二塔使焦炭塔的直徑和高度特別龐大時，采用縮短生焦時間或二爐四塔或三爐六塔更為適宜。3.焦炭塔相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計焦炭塔的相關(guān)系統(tǒng)主要是吹汽放空、給水冷焦及冷焦水處理、水力除焦及切焦水處理、油氣預(yù)熱等。焦炭塔的大小和焦炭塔的操作周期對其相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生較大影響，焦炭塔的大小和操

7、作周期不同，若達到同樣的處理效果，操作自動化程度、吹入蒸汽的流量、冷焦水的流量、切焦水壓力和流量、油氣預(yù)熱流量不會同，即其相應(yīng)系統(tǒng)的配置有較大的差別，因此在確定焦炭塔的大小和生焦周期時應(yīng)慎重考慮。采用較短的生焦時間可體現(xiàn)裝置的設(shè)計水平，美國經(jīng)常采用的是16～18小時，而國內(nèi)都是采用24小時。這不僅和操作管理及工作制度有關(guān)，而且和焦炭塔的設(shè)計及配套系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)，在設(shè)計焦炭塔時應(yīng)分別給于考慮。3.1吹汽放空系統(tǒng)焦炭塔停止生焦以后，未反應(yīng)的渣