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食品加工行业

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焦化反应过程中的泡沫层

发布时间: 2019-09-18  访问量: 3695 次

2.1 焦炭塔内泡沫层的形成

焦化原料油经加热炉加热达到焦化反应温度后,经过深度裂解和综合反应转化为气体、汽油、蜡油和焦炭。在焦炭塔内,沿其高度可分为3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;泡沫层上是油气层。随着裂化反应的进行,高粘度的树脂状胶质沥青质不断被大量油气鼓泡形成泡沫,已经形成的泡沫又不断的破裂而逸出油气。在一定的操作温度和压力下,泡沫的形成和破裂达到一个动态的平衡,从而形成一定厚度的泡沫层。

只要焦炭塔内发生焦化反应,就必然伴随着泡沫层的出现。泡沫层高度对焦化装置的生产有着直接的影响,其高度必须控制在一定的范围内。泡沫层过高,一方面使焦粉随着高温油气管线进人大油气管线和分馏塔造成聚集,对后续管路和工艺造成不利影响;另一方面为减轻泡沫层被夹带,就要增加焦炭塔的空高,焦炭塔有效生产空间降低,影响装置的处理能力。

2.2 影响泡沫层高度的因素

在焦化反应进行中,影响泡沫层高度的几个因素主要是:原料性质、处理量、温度及压力。

2.2.1 原料性质对泡沫层高度的影响

原料越容易起泡,则焦化反应时的泡沫层就越高。原料的起泡性与原料的密度、粘度、胶质沥青质含量、泡沫液的表面张力等因素有关。原料的性质同时也对泡沫层中气泡的大小、泡沫层的密度、气泡破碎的难易程度、消泡剂在泡沫层中的分散性及消泡性等都有影响。一般来说,密度越大,残炭值越高,其泡沫层高度也会越高。另外油品的粘度越小,表面张力越小,气泡的临界半径就越小,烃分子就越容易达到沸腾条件而形成气泡挥发成气相,降低中间相膨胀起沫的程度,使塔内泡沫层高度大大下降。

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2.2.2 处理量对泡沫层高度的影响

焦炭塔的处理量是影响泡沫层高度的直接因素。一般来说,处理量增加,泡沫层高度增加,反之,泡沫层高度降低。循环比是影响焦化装置处理量大小的关键操作参数,对泡沫层高度也有直接影响。在焦化加热炉能力一定的情况下,减小循环比将使装置处理量增大。同时,循环比降低,焦炭收率减小,焦化油气量增大,焦炭塔油气气速增加,更易形成泡沫夹带,使得泡沫层高度增加。

2.2.3 温度对泡沫层高度的影响

温度对泡沫层高度的影响是两方面的。一方面焦炭塔内反应温度高,泡沫层能充分的进行焦化反应,裂解成油气和缩合成焦炭的速度都大大的加快,而且高温下泡沫表面张力降低,泡沫易破碎,所以泡沫层厚度会降低;但另一面,温度增加,反应趋向于裂化分解,使得焦化油气量增加,油气气速增加,易形成泡沫夹带,使得泡沫层高度增加。由于焦化反应的炉出口温度调节范围很窄,一般在495~505℃ ,焦炭塔顶温在400℃左右。所以,相对稳定的温度变化范围,对泡沫层高度变化的影响不大。

2.2.4 压力对泡沫层高度的影响

塔顶压力影响泡沫层高度是一个物理破泡的过程。塔顶压力增加,泡沫难于形成,已形成的泡沫受压也更易于破碎。所以,泡沫层会随着压力增加而降低。另外由于操作压力对产品的分布有一定的影响,当操作温度和循环比固定后,提高操作压力将使塔内焦炭中滞留的重质烃含量增多,气体产物在塔内停留时间延长,使二次裂化反应几率增加,从而使焦炭产率和气体产率增加,但液体产品产率下降,相对油气量下降,使得泡沫层降低。所以操作压力增加,泡沫层高度降低。目前焦化工艺越来越趋于低压、高液收率的方向发展,操作压力主要还是由焦化馏出油产率来确定。


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