延迟焦化消泡剂的研制.doc

ldf-1型无硅消泡剂的研制赵东明 潘延民洛阳石化工程公司炼制研究所（河南洛阳 471003）1 前言延迟焦化装置在炼厂占有重要的地位。焦炭塔生焦过程中的发泡，一向是影响延迟焦化装置安、稳、长、满、优运行的重要问题。一般情况下，在反应的生成物中，有许多中间产物，它们以泡沫的形式存在。泡沫层太高，使焦粉携带量加大，焦粉随气体通过大油气管道进入分馏塔，堵塞分馏塔塔盘和侧线空冷器及水冷器。为防止泡沫层溢顶，不得不增加焦炭塔的空高，又影响了装置的处理能力。在泡沫层没有完全反应的重质油也会被携带到分馏塔等部位，造成这些部位的结焦，影响装置的长周期稳定运行。2 延迟焦化装置的发泡机理延迟焦化是重质渣油加热后深度裂解和缩合反应转化为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的加工过程。即重质渣油被加热达到焦化反应温度后，迅速地进入焦炭塔使其进行焦化反应。在焦炭塔进行反应过程中，沿其高度可分为三个主要区域。下部是焦炭层；中部是高粘度的胶质沥青质，称为泡沫层；上部为油气层。随着裂解反应的进行，高粘度的树脂状胶质沥青质不断被鼓泡而形成泡沫，已形成的鼓泡又不断地破裂逸出油气，在一定的温度和压力下达到动态平衡，使泡沫层维持一定的高度。在焦化反应进行时，影响泡沫层高度的主要因素有：处理量、原料性质及加热炉出口温度。对于一定的处理量和在一定的炉出口温度下，构成泡沫层的物料量是恒定的。因此，当处理量加大时，泡沫层的高度也随之增加。原料越易起泡，则焦化反应时的泡沫层就越高。原料的起泡性受原料的粘度、反应生成胶质沥青质的速度、泡沫液的表面张力及焦炭塔内操作压力等条件的影响。如胜利渣油比重为0.9310.989，残炭值为11.018.5；大庆渣油的比重为0.90410.9264，残炭值为5.08.9；在相同炉出口温度下，胜利渣油焦化反应时的泡沫层就要比大庆渣油焦化反应时的泡沫层高。焦化反应通常是在要求的炉出口温度范围内进行。在此范围内，随加热炉出口温度的提高，泡沫层反而降低。这是由于随加热炉出口温度的增高，泡沫层也相应升高。在较高的温度下，泡沫层能充分地进行焦化反应，裂解成油气和缩合成焦炭的速度都加快了。则作为焦化反应中间产物的泡沫层高度也就降低了。3 无硅消泡剂的研制为抑制焦炭塔生焦过程中的发泡，降低泡沫高度，提高处理能力，国外广泛采用注消泡剂技术。国内也有部分炼厂使用注消泡剂，对抑制焦炭塔的发泡有明显的效果。到目前为止，延迟焦化装置中一般使用二甲基硅油做为消泡剂，由于焦化塔中温度较高，少量硅油会分解为一系列易挥发的化合物，它们将进入到焦化汽油、焦化煤油和焦化瓦斯油中。硅对加氢精致催化剂有毒害作用，因此，使用硅油会影响到这些馏分的再加工。目前，延迟焦化消泡剂的发展方向是开发无硅消泡剂，通过减少加入焦炭塔的硅油，来减少馏分油携带的硅。3.1 研制思路除二甲基硅油外，聚醚及聚丙烯酸酯也用做消泡剂，因此，可以通过考察聚醚、聚丙烯酸酯在高温下对焦化原料油的消泡效果，筛选出性能与硅油相当者，制成延迟焦化装置无硅消泡剂。3.2 样品准备在实验室合成聚丙烯酸酯（编号为a），选择七种不同牌号的聚醚（编号b至h）及二甲基硅油（编号i），用于实验室评价。4 实验室评价4.1 消泡实验实验装置见图1。图中测试管为市售250毫升量筒，管径40毫米。气体扩散头为陶瓷滤芯，长度50毫米，直径10毫米。气体扩散头的导管为81不锈钢管，插入气体扩散头端用生料带缠紧，防止气体从气体扩散头上部溢出。使用大庆减压渣油作为原料（理化性质见表1）进行实验。1.氮气瓶 2.流量计 3.测试管4.恒温槽 5.气体扩散头 6.导气管图1 水浴试验评价装置示意图表1 大庆减压渣油理化性质项目大庆减渣密度(20)m-3908.6粘度(100)/mms-262.94元素组成/%c86.22h12.30s0.145n0.378烃族组成/%饱和烃46.0芳烃31.4胶质及沥青质22.6残炭/%7.58把减压渣油加到测试管中。插入带气体扩散头的导管，使气体扩散头底部与测试管底部接触，并放置在管内正中，记录此时的液面位置。将测试管置于硅油浴中，控制温度在2003。通氮气，调节流量计，控制气体流量为400毫升/分钟，误差不超过5毫升/分钟。10分钟后，从测试管刻度读出泡沫面高度。随后用注射器把适量的消泡剂注入测试管，10分钟后，再次从测试管刻度读出泡沫高度。实验完毕后，用石油醚、丙酮清洗测试管、气体扩散头，烘干后备用。实验结果见表2。表2 消泡剂消泡效果项 目abcdefghi液面位置，ml125125125125125125125125125无消泡剂，ml20020020020020020020020020010mg/g，ml15015517515016516014515014020mg/g，ml1401401601401451401351351354.2 消泡剂耐高温性实验把适量消泡剂加入减压渣油中，在450下密封并用氮气保护加热15分钟，然后按上述方法评价消泡剂效果，实验数据见表3。表4 消泡剂耐热实验项 目abcdefghi液面位置，ml12512512512512512512512512510mg/g，ml16017018016017017015516015020mg/g，ml1451551651501551501401451356实验结果与讨论从表中数据可以看出，硅油耐高温性能及消泡效果都是最好的。除硅油外，样品g的耐高温性能及消泡效果较好，总体性能与硅油接近，基本可以替代硅油，作为延迟焦化装置消泡剂。另外几种样品总体性能与硅油相比有一定差距，不适合用于延迟焦化装置。7结论1 延迟焦化的泡沫是由焦炭塔中部的高