摘要：焦粉携带和废水不合格是灵活焦化装置运行初期的两大关键问题，它不仅影响灵活焦化装置自身的安全、平稳运行，而且还给下游加氢裂化装置、污水处理厂的运行带来了重大影响。文章阐述了焦粉携带和废水不合格所带来的现实问题，然后分析了焦粉携带和废水不合格的原因，提出了解决焦粉携带和废水不合格的思路与措施。

　　关键词：灵活焦化；焦粉携带；废水不合格；焦化装置

　　0引言

　　灵活焦化、延迟焦化、渣油加氢+催化裂化、沸腾床加氢、浆态床加氢是当前主流的渣油加工工艺，与传统延迟焦化相比灵活焦化生产连续性高、环保性好、作业强度低[1]；与高压加氢工艺相比灵活焦化投资少、工作压力低、无氢气消耗、安全性高[2]。但灵活焦化工艺在运行初期也不可避免地会存在一些问题，其中比较突出的主要表现在焦粉携带和废水不合格两方面。

　　1灵活焦化初期运行问题

　　1.1介质携带焦粉严重

　　不管是国内项目还是国外项目，灵活焦化装置都曾发生过焦粉携带事故，轻则堵塞管线、重则损坏设备。它不仅影响到装置的正常操作，而且系统堵塞时所采取的现场临时排放措施极易发生中毒事故。灵活焦化介质携带焦粉的危害主要表现在：

　　(1)油品焦粉含量高。灵活焦化所产焦化柴油和焦化蜡油中焦粉含量分别达到了0.002%、0.020%，其颜色深黑且粒径较细[3]，进固定床加氢很容易导致床层压降上升。

　　(2)污水焦粉含量高。灵活焦化湿焦处理部分所产含焦污水的颗粒物絮凝性差、不易沉淀分离，其进入污水处理厂会覆盖到活性污泥表面，进而影响到生化系统菌类的存活。

　　(3)位阻胺发泡严重。灵活焦化位阻胺脱硫系统因焦粉浓度过高会导致过滤器频繁堵塞和胺液再生塔发泡严重，无法保证外送灵活气的硫含量合格。

　　1.2废水质量不合格

　　灵活焦化开车过程中湿焦处理系统废水产量较多，且多项指标达不到进入污水处理厂的要求，主要表现在：

　　(1)污水盐含量多超过了5 000 mg/L，甚至高达10 000 mg/L，无法达到污水处理厂通常所要求的2 000 mg/L。

　　(2)污水氨氮含量高超过了300 mg/L，甚至高达1 000 mg/L，无法达到污水处理厂所要求的50 mg/L。

　　(3)污水氨氮含量在装置正常运行过程中也很难达标，无法直接送入污水厂进行处理。

　　2初期运行问题原因

　　2.1介质携带焦粉的原因

　　油气中所携带焦粉80%在洗涤塔人字挡板区脱除，20%在洗涤塔顶格栅区进行脱除，其焦粉含量高的主要原因有：

　　2.1.1油品中焦粉含量高

　　(1)反应器、加热器料位过高或过低，特别是过高时会导致油品或灵活气大量携带焦粉；

　　(2)焦粉输送过程中压差或流速控制不当会导致焦粉破碎进而增加油品中的焦粉携带量；

　　(3)洗涤塔顶部或中部洗涤油循环量不足或洗涤油固含量过高。

　　2.1.2灵活气中所携带焦粉

　　正常运行期间灵活气中所携带焦粉量约为1 063 mg/L，其中10μm以上的主要在三级旋分分离器中脱除，10μm以下的主要在文丘里洗涤器中脱除，灵活气中焦粉含量高的主要原因有：

　　(1)三级旋分分离器料位过高或开车旁路操作不当；

　　(2)文丘里洗涤器循环量过低或过高，或者洗涤水固含量过高。

　　2.2废水不合格原因

　　灵活焦化开车过程中因为开车周期长、蒸汽和输送蒸汽流量大、降温水使用多等原因而产生较多的污水，若其质量不合格会严重影响全厂的水平衡。

　　2.2.1污水氨氮超标

　　污水中的氨氮主要由原料中的氮反应产生、不可控制，其氨氮超标主要是因为：

　　(1)浆液汽提塔操作不当，蒸汽与水的比率过低无法将氨氮汽提干净。

　　(2)浆液汽提塔负荷过高，额定蒸汽量无法将氨氮从水中汽提出去。

　　2.2.2污水盐含量高

　　污水的盐主要由灵活气中二氧化硫和氯化氢与文丘里洗涤器中加入的碱反应所产生，考虑到灵活气中氯化氢含量由原料氯含量所决定，不可控制，所以影响污水盐含量的主要是灵活气中的二氧化硫含量。

　　3初期运行问题的解决措施

　　3.1焦粉携带缓解思路

　　3.1.1反应器、加热器和气化器料位控制

　　控制反应器、加热器和气化器料位在合适位置(既保证旋分器底部的焦粉料封，又不会淹没进料焦的进料口或堵塞旋分器的排焦口)，进而减少焦粉携带：

　　(1)反应器料位。通过床层压差控制器控制反应器料位略低于热焦出口位置，差压值约158.6 kPa(控制范围156.4～160.7 kPa，差压<148.0 kPa时，焦粉料位密封不住料腿；差压>165.0 kPa时，旋分器料腿可能会堵塞而引起跑焦)，实际操作时应通过反应器稀密相温差(7～12℃)来间接判断反应器料位是否处于正常区间(温差小则料位高，温差大则料位低)。

　　(2)加热器料位。通过床层压差控制器控制加热器料位在25～30 kPa之间，最大不超过35 kPa；注意观察气化器和加热器的压降，当压降高于35 kPa时(理想值是低于30 kPa)进料焦可能会运行不畅，这时候应特别关注加热器料位控制。

　　(3)气化器料位。气化器料位低位取决于返回焦抽出口位置(正常操作时比下沿低305 mm)，高位取决于进料焦抽出口位置(比正常操作值高1 506 mm时会导致气化器进料焦循环不畅，进而引发稀相温度高)，通过床层压差控制器(差压值约37.44 kPa，最大值小于46.0 kPa)控制气化器料位略低于返回焦抽出口下沿。

　　注：以上数据计算依据为反应器床层密度591 kg/m3、加热器床层密度650 kg/m3、气化器床层密度736 kg/m3，运行正常后应校核实际密度。

　　3.1.2焦粉输送控制

　　焦粉输送过程应特别注意维持各部分差压以保障焦粉循环畅通，同时要尽可能地降低蒸汽或氮气消耗以减少焦粉破损：

　　(1)立管压降。控制立管密度在560 kg/m3左右，低于320 kg/m3时应减少松动蒸汽或氮气以保持稳定的压力梯度和密度；立管压降过低(冷焦立管30～50 kPa、热焦立管50～100 kPa、进料焦立管100 kPa、返回焦立管20～50 kPa)可能是因为提升蒸汽量过大(提升汽过大会导致管线磨损和焦粉变细)，应予以适当的调整。

　　(2)滑阀压降。控制滑阀压降在14～35 kPa之间，压降过低可能是立管松动介质过大未形成压力梯度，或者提升器压降过大(提升蒸汽偏少)；滑阀压降过大可能是因为提升蒸汽量过大(焦粉输送管线压降过小进而使滑阀压降变大)。

　　(3)J形弯(J Bend)压降。控制压差值在3.5～7.0 kPa左右，压降过大时可能是有大颗粒物沉积(注意：吹开时蒸汽爆破时间不应超过5 min)。

　　(4)角提升器。控制焦粉密度在480～640 kg/m3范围内，气体流速在4.5 m/s左右。

　　(5)垂直提升器。控制焦粉密度在320 kg/m3左右，气体流速在7.5 m/s左右；控制提升器出口气体速度在9.2～13.7 m/s范围内，焦粉密度在250 kg/m3左右。

　　(6)定期检测热焦粒径分布。焦粉粒径分布影响焦粉输送的顺畅和焦粉的跑损量。

　　(7)定期绘制焦粉输送线压力分布图。通过DCS组图来辅助判断松动蒸汽或氮气与焦粉输送的状态。

　　(8)开停工升降温过程中要特别注意卸大块焦，避免衬里及附着在其上的焦块因冷热变化脱落而导致输送管线堵塞。

　　3.1.3油品中焦粉含量控制

　　保证洗涤油循环量在规定值范围内，防止管线和内件结焦或油品带焦粉：

　　(1)洗涤塔格栅区。洗涤塔顶洗涤油脱除约20%的焦粉，粒径主要是2μm以下的颗粒，开车过程中应尽可能地维持在28 t/h左右运行(洗涤油中焦粉含量约200 mg/L)，最低不低于14 t/h。

　　(2)洗涤塔人字挡板下部空隙区。该区域塔速约

　　1.5 m/s，可脱除约80%的焦粉，循环洗涤油流量正常约122 t/h，最低不低于90 t/h。

　　(3)通过外甩油浆来控制洗涤塔循环油焦粉量在1%～2%之间；控制塔底油温不超过380℃以减少生焦。

　　(4)轻油加氢、重油加氢进料采用25μm、10μm两级反冲洗过滤，减少进入加氢反应器的焦粉量。

　　3.1.4灵活气中焦粉含量控制

　　(1)三级旋分分离器主要脱除10～40μm左右的焦粉(脱除效率为50%～60%)；三级旋分分离器设计差压11.0 kPa，最低流量83 082 m3/h，开车过程中应尽可能快地达到此流量；三级旋分分离器卸焦频率约为1～2次/h(锥体料位40%时卸料，锥体料位10%时停止卸料；粒位低于10%时会向下游串气，料位高于100%时会跑焦粉)，频率高了意味着焦粉携带比较多。

　　(2)三级旋分分离器平衡线作用是排除底部热氮及焦粉夹带的灵活气，正常生产期间连通三级旋分分离器出口，开车期间连通文丘里洗涤器；停工期间三级旋分分离器气体流量低于80 000 m3/h切换至文丘里洗涤器入口、开车期间三级旋分分离器气体流量高于80 000 m3/h切换至三级旋分分离器出口，切换过程中注意观察副线流量始终高于底部热氮量的2倍。

　　(3)文丘里洗涤器主要脱除13μm以下焦粉(焦粉量约400 kg/h，脱除效率94%)，其入口流速为60 m/s，作用类似于旋分分离器；文丘里洗涤器的差压需控制在24～26 kPa之间，压差低焦粉不能充分润湿，压差高产生细水滴不利于焦粉的洗涤；灵活气与洗涤水的

　　比率建议控制在1 750～2 700 m3之间，洗涤水比率高有利于焦粉的洗涤，但不能超过上述差压值。

　　(4)通过文丘里洗涤泵出口在线分析仪监测水中固含量，异常时(正常运行时固含量约1%，约3.4 t的焦粉)应及时调整加热器部分操作，防止跑焦粉。

　　(5)富胺液过滤器不能打旁路，开车阶段使用50μm滤芯，稳定后换成25μm滤芯，正常运行后使用10μm滤芯。胺液中固含量超过200 mg/L后发泡倾向明显，需加注消泡剂，如果10μm过滤能够正常运行则可保证系统中固含量低于200 mg/L。

　　(6)在羰基硫反应器前应增设可切换的低压损灵活气过滤器以保护羰基硫催化剂微孔不被焦粉所堵塞。

　　3.2废水不合格解决措施

　　3.2.1降低污水产量

　　(1)控制开车周期。①从焦炭点着到反应进油控制在10 h内(315℃点燃焦粉，升温速度不超过50℃/h)。

　　②从反应进油到加热器主风降量至10 000 m3/h以下不超过40 h(争取控制在30 h内)。取消开车过程中的产焦、攒焦步骤，加热器和气化器同步升温，反应进油后就做好向气化器转移主风的准备；如果焦粉数量不足可通过加焦系统补充。

　　(2)减少系统蒸汽。根据立管压降、滑阀压降、焦粉输送线压降来判断松动蒸汽或输送蒸汽的用量是否过剩，进而减少系统蒸汽耗量；加热器、气化器在外送水合格前尽可能地用氮气代替松动蒸汽、提升蒸汽来减少污水量的产生；加热器调温风及蒸汽的调整原则是维持该环管压降不小于2 kPa以避免堵塞喷头，满足该条件时应尽可能地降低蒸汽流量。

　　(3)减少降温用水。使用返回焦来降低气化器顶部稀相温度，正常值876℃(管线设计温度982℃)，尽可能不用气化器顶部降温水(气化器顶除氧水分两级使用，当加热器格栅温度达到700℃时开一级阀门(约

　　6.5 t/h)，当温度达到913℃时开二级阀门(约19.5 t/h))。

　　(4)污水分级控制。加热器焦粉点燃前污水进第一个浆液罐，点燃后污水进第二个浆液罐；三器焦粉装填过程中二级洗涤水可经开车线补一级洗涤用水以减少用水消耗，焦粉点燃后开车线切至正常流程外送到酸水汽提装置。

　　3.2.2污水氨氮不合格

　　灵活气中氨含量66.1 kg，经过文丘里洗涤后变为227.7 kg，随后利用一级接触冷却塔降到65.8 kg、二级接触冷却塔降到1.3 kg，最后通过再生塔酸性水外送至酸水汽提装置，水中氨氮的控制思路主要有：

　　(1)减少开车注氨量。开车注氨的主要目的是保护灵活气锅炉水换热器和中压蒸汽发生器，防止发生腐蚀；焦粉点燃后开始注氨，当三旋入口温度达到150℃后停止注氨。

　　(2)优化浆液塔操作：浆液汽提塔进料水氨氮约1 120 mg/m 3，经汽提后降到12 mg/m 3；浆液汽提塔根据进料量调整蒸汽量在215～275 kg/t浆液进料范围内，控制硫化氢含量低于5 mg/m 3、氨低于

　　15 mg/m3。

　　(3)一级冷凝接触器底部循环水NH3含量高达2 852 mg/m3，开车过程中若浆液汽提塔进料超负荷或汽提效果达不到要求可考虑从一级冷凝接触器底部经过滤器送部分酸性水至酸水汽提装置。

　　3.2.3污水盐含量高

　　(1)主风与蒸汽的调整思路

　　①进料与主风配比：1 t原料：1 000 Nm3空气；

　　②气化器主风与蒸汽配比：5.8～6.2 t Air：1 t Steam。

　　(2)降低污水盐含量的控制措施

　　①尽可能地降低加热器的主风量，控制焦炭在气化器中反应(控制加热器主风量占所有主风量的3%左右)，且气化器中的焦炭要维持贫氧燃烧，尽可能让灵活气中不产生SO2；

　　②污水系统pH值应控制在适当范围内，文丘里洗涤器pH值控制在6.5～7.5之间(最大不超过8.9，否则H2 S开始与碱反应)、一级接触冷却塔和二级接触冷却塔pH值控制在7.0～7.5之间。

　　4结语

　　焦粉携带和废水不合格是灵活焦化装置运行初期的两大关键问题，它不仅影响灵活焦化装置自身的安全、平稳运行，而且还给下游加氢裂化装置、污水处理厂，甚至全厂的运行带来了重大影响。因此，通过采取以上措施，有效避免了上述问题的产生。

　　参考文献：

　　[1]张崇伟，王笑梅，田慧，等.灵活焦化与延迟焦化介绍及对比[J].中外能源，2013，18(2)：68-72.

　　[2]周鸿.几种渣油加工工艺的对比与选择[J].齐鲁石油化工，2018(1)：63-67.

　　[3]潍坊弘润石化科技有限公司.灵活焦化装置开车报告[R].潍坊：潍坊弘润石化科技有限公司，2023.