石化工艺9种常用设备经典介绍及操作注意事项

【本期内容，由上海神农冠名播出】

石油的七大工艺相信作为石油人的你并不陌生，那么每种工艺中常用的设备你了解多少呢？小七今天就为大家讲解一下石油工艺中常用设备结构介绍及使用过程中的一些问题，相信结合你看到的和应用的过程你会更加了解每种设备的使用。

延迟焦化工艺-焦炭塔及水力除焦设备

延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间隙操作。由于工业装置一般设有两个或四个焦炭塔，所以整个生产过程仍为连续操作。

1焦炭塔

焦炭塔结构

焦炭塔是用厚锅炉钢板制成的空筒，是进行焦化反应的场所。

一般焦炭塔的高度在30米以下为宜。太高则操作时易产生振动或损坏塔壁，又浪费钢材。

塔的顶部设有除焦口、油气出口；塔侧设有料面指示计口：延迟焦化的化学反应主要是在焦炭塔内进行，生成的焦炭也都积存在此塔内。随着油料的不断引入，焦层逐渐升高；为了防止泡沫层冲出塔顶而引起油气管线及分馏塔的结焦，在焦炭塔的不同高度位置，装有能监测焦炭高度的料位计。塔底部为锥形，锥体底端为排焦口，正常生产时用法兰盖封死，排焦时打开。

焦炭塔操作注意事项

• 换塔：

1)达到换塔条件，换塔前通知：调度、值班、班长、操作员现场确认进料隔断阀、塔顶大油气隔断阀是否全开，抽出阀、放油阀是否关闭，塔顶底盖、进料短节、大油气线有无泄漏。

2)换塔过程中，室内注意炉出口压力、新塔塔底顶压力变化，如有异常，及时切回老塔，新塔小吹汽，查明原因后再切至新塔。

• 小吹汽：

吹汽必须注意塔底压力，通过塔底压力判断生焦孔是否吹 通（如发现底压偏高适当从大给汽线补充汽量，注意尽量减少对分馏塔的影响）。

• 大吹汽：

吹汽前脱水至热水罐，吹扫放水线。改完放空后（检查空冷是否畅通）再开空冷，如果有不通现象及时吹通。

• 小给水：

注意要以汽带水，先停大吹汽，冷焦炭塔底温度下降后说明水已给进塔内（注意防止超压），再停隔断阀后小吹汽，严防粘油回落。

• 大给水：

  
  

B点起后，准备大给水时，注意塔顶底压力，压力下降提给水量，直至开两台泵。

• 改溢流：

  
  

A点起后，观察塔顶温、顶压，计算冷水罐液位下降及塔底压力情况，改溢流。

• 停泵放水：

  
  

观察塔体温度是否达到条件，停泵准备放水。根据热水罐液位上升速度及塔底压力下降情况控制放水速度。

• 倒水：

  
  

放水结束后，沉降1.5小时后开始倒水，启空冷水冷，用倒水速度控制冷后温度不大于40度。

焦炭塔是轮换使用的，即当一个塔内焦炭聚结到一定高度时，通过四通阀将原料切换到另一个焦炭塔．聚结焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷却，然后进行水力除焦。

2水力除焦设备

目前的除焦设备都已采用高压水力除焦法。水力除焦法，即采用11．8MPa高压水除焦。余下的焦炭落入焦池，同时用桥式起重抓斗送到别处存放或装车外运。

除焦装置结构

水力除焦装置有两种形式：有井架除焦装置和无井架除焦装置。

除焦原理

由高压水泵输送的高压水，经过水龙带、钻杆到水力切焦器的喷嘴，从水力切焦器喷嘴喷出的高压水形成高压射流，借高压射流的强大冲击力将石油焦切割下来，使之与水一起由塔底流出。

钻杆不断地升降和转动，直到把焦炭塔内石油焦全部除净为止。

水力除焦高压水参数

高压水压力——据介绍，焦炭塔每米直径，需要水压~2.72MPa。

高压水流量——在给定的压力下，冲击力和流量成正比，根据美国Pacific公司的统计数字，高压水流量，在焦炭塔直径5~6.5m时，约为170m3/h。 

直径更大的焦炭塔，切焦高压水流量增加并不明显，直径7~7.5m时，为180~190m3/h。

目前国内自行设计的大塔直径为8.4-9.6米, 除焦水压力为28-31.5MPa,除焦流量为280m3/h左右。

延迟焦化过程安全注意事项

焦化装置由于它本身的技术特点，即连续又间歇的生产特点，既有高温条件下的化学反应，又有有毒气体，操作条件时有变化，加之加工的渣油易着火和易结焦的特点，所以事故几率较大。

提到操作过程中的安全注意事项，我们就必须先说一下这套装置有哪些部位存在危险，然后才能有针对性提出措施。

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危险部位

• 原料油缓冲罐

可贮存冷、热两种渣油。当冷、热渣油互相切换或原料油带水时，容易造成突沸冒罐或爆破事故。

• 焦炭塔的四通阀

是焦化换塔操作的重要设备，若无法切换，将造成停工；此外，四通阀因受物料中焦炭摩擦和粘附等影响，容易渗漏着火。

• 高压水泵

启动高压水泵除焦时，由于水压力高达13-15MPa、流量140立方米，一旦管线、法兰泄漏，高压水喷出，易造成伤人事故。

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注意事项

• 原料油缓冲罐

要注意检查缓冲罐进油前的存水是否放尽，进油时速度不能过快，进油后的罐液面应控制在40-60%，同时应加强脱水。当冷、热渣油互换时，应先将罐内渣油液面控制在20-30%，待底部存水脱水尽后，再缓缓引油入罐。经常注意原料油性质和出口温度的变化，当发现放空阀烫手，罐顶冒汽时，这是突沸的预兆，应立即关小或切断进口阀，防止冒罐。必要时可打开罐顶单向阀后的蒸汽阀，将放空管内存油扫尽，以免堵塞管线。

• 焦炭塔四通阀

切换四通阀前，应注意检查螺套，其松动要适当，方向要正确，四通阀是否有正常的汽封。若四通阀无法切换，不能扳回原来位置，而转油线压力又继续上升时，则按紧急放空处理。四通阀附近应备有二氧化碳灭火器或消防蒸汽等，并处于完好状态。

• 高压水泵

在清焦过程中，若发现高压水管线或法兰垫片破裂，高压水喷出，有危及人身和设备的安全时，应立即停高压水泵。

• 其它部位

加热炉辐射炉管注水量，是焦化反应和炉管是否结焦的关键，必须按工艺卡片的要求，严格控制。焦炭塔老塔的进行大吹气时，在放空塔排出大量尾气，它含有氯化物等有毒物质，危害工人健康，应排放至瓦斯管网。焦炭塔除焦的水源若为循环水，它经长期、反复地使用，其硫化物、挥发酚、氰化物等有毒有害物质浓度会逐渐增高，应对循环水进行定期药物净化。进行监督检查发现水中有毒物质浓度超标时，除了及时切换新鲜水外，应立即进行净化。

催化重整工艺-反应器

工业用重整反应器按照内部器壁衬里分为冷壁和热壁反应器；按油气在反应器内的流动方向分为轴向反应器和径向反应器；按催化剂在反应器内是否流动分为固定床反应器和移动床反应器。目前，工业所采用反应器如无特殊说明应为热壁式径向固定床或者移动床反应器。

固定床径向反应器与轴向反应器

两种结构的反应器主要区别是：轴向反应器催化剂床层厚，物料通过后床层压降较大；径向反应器催化剂床层薄，物料通过后床层压降小

重叠式反应器

并列式反应器

反应器选材注意事项

由于反应条件苛刻，故反应器材质选择及保护要以满足工艺条件的要求并确保安全为前提。除钢材满足强度条件外，还要考虑氢腐蚀和硫化氢腐蚀现象。

氢腐蚀一般有氢渗透、氢鼓泡、氢脆变和金属脱碳四种表现形式，为了防止氢腐蚀以前常用的内保温方法防范，现在一般采用双层堆焊的方法即使用热壁筒。

由于加氢裂化过程原料中一般还有硫，因此在选材时也要充分考虑硫化氢腐蚀对设备的危害，因此，一般选用 21/4Cr-1Mo，他具有良好的抗氢蚀性能和较高的蠕变强度。

加氢裂化工艺-加氢裂化反应器

加氢反应器是加氢装置的主要设备，根据工艺特点，加氢反应器主要分为固定床反应器和沸腾床反应器两种。主要由筒体和内部构件两部分组成。

反应器筒体

加氢反应器按照其结构特征可分为冷壁反应器和热壁反应器两种如图所示：

热壁式反应器的器壁直接与介质接触，器壁温度与操作温度基本一致，所以被称为热壁式反应器。尽管热壁加氢反应器制造难度较大，一次性投资较高，但由于它可以保证长周期安全运行，目前已在国际上普遍采用。

反应器构件

1

入口扩散器(B-1)

入口扩散器是介质进入反应器遇到的第一个部件，它置于反应器顶部其作用是：将进入的介质扩散到反应器的整个截面上；防止气液介质直接冲击气液分配盘；通过扰动促使气液两相混合，起到预分配的作用。结构简图如下：

2

分配盘(B-2)

在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均匀反应介质，改善其流动状况，实现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向均匀分布。分配盘由塔板盘和该板上均匀的分布器组成，分布器形式多样，如下图所示：

3

去垢篮(B-3)

在加氢反应器的顶部催化剂床层上有时设有去垢篮，与床层上的瓷球一起对进入反应器的介质进行过滤。

为了使整个床层截面上达到更加均匀分布，更为了滤除进料中的固体杂质，减少床层压降，一般在加氢裂化过程的第一个反应器的进料分配盘的每三个泡帽下面，安装一个金属网编织成的篮筐，外部均匀装填粒度上大下小的瓷球。篮筐用铁链固定在分配盘梁上。

4

引入管(C-1、C-2)

见简图7-19反应器内部结构示意图中C-1、C-2。

5

催化剂支撑盘(D-1)

如果反应器有两个以上的催化剂床层，上层催化剂就需要支撑。是两个催化剂床层分开，有时还会在中间注入冷氢。

6

冷氢箱(D-2)

冷氢箱实际上是一个混合箱和预分配盘的组合体，结果如下图所示。它是加氢反应器内的热反应物与冷氢气进行混合及热量交换的场所。它的作用是将上床层流下来的物料与冷氢管注入的冷氢在该箱内进行充分混合，吸收反应热，控制反应物温度不超多规定值，避免反应器超温。

7

出口集油器(E)

出口集油器起支撑下层催化剂床层的作用，在集油器周围填入瓷球。结构图如下：

催化裂化工艺-再生器及提升管

催化裂化装置反应-再生系统的设备主要有再生器、沉降器、提升管反应器以及他们所属的部件和专用机械、特殊阀门等。

再生器

其中再生器是催化裂化装置的关键设备之一，它的结构形式和操作状况直接影响再生催化剂的含炭量及催化剂损耗。

下图分别为并列式装置常规再生器和烧焦罐式高效再生器简图。

烧焦罐式再生器特点：高流速、高温度、高氧含量和低催化剂藏量，以提高再生器的烧焦效率，总烧焦强度可达到250-320kg/(t.h).

自20世纪70年代至90年代初，烧焦罐式再生器一直是我国催化裂化再生技术的主流设计，据不完全统计，目前主要有三种型式如下图所示：

提升管反应器及沉降器

分子筛提升管催化裂化装置的反应系统，主要包括提升管反应器和沉降器两大设备。其结构简图如下：

提升管底端设有混合区，是原料油与再生催化剂的混合、汽化和开始加速的重要区域。为了降低混合区的热烈化程度和充分发挥沸石催化剂的固有活性，必须确保催化剂和油在起始接触点上就充分混合。并在油气和催化剂并流通过垂直提升管时，要尽可能使原料均匀分布减少反混。

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