SEI 焦炭塔冷焦工艺及冷焦水处理技术探讨.docx

焦炭塔冷焦及冷焦水处理工艺技术的探讨
黄孟旗李出和
（中国石化工程建设有限公司，100101）

摘要：分析介绍了焦炭塔冷焦采用的溢流和泡焦两种工艺的原理和主要特点，并对两种冷焦工艺的优缺点进行了比较。溢流冷焦工艺包括两种冷焦水处理流程，一种是由溢流水罐、放水罐和冷焦冷水罐构成的常规溢流流程；另一种是单独设置溢流水罐、放水至焦池、冷切焦共用一个水罐的改进溢流流程。改进溢流流程和常规溢流流程相比具有流程简单、节省投资、占地少、操作费用低等优点，但放水时存在蒸汽弥漫等问题。泡焦冷焦工艺也包括两种冷焦水处理流程，一种是目前国外焦化技术采用的常规泡焦流程，即不设溢流水罐、放水至焦池、冷切焦共用一个水罐的流程；另一种是国内的改进泡焦流程，即设置放水过滤、脱气以及不凝气净化设施和降压泡焦设施的流程。改进泡焦流程和常规泡焦流程相比避免了放水过程中的蒸汽弥散和含硫气体泄放，减少了冷切焦水罐的焦粉沉积，克服了焦炭冷却温度高的问题，虽然流程相对常规泡焦流程复杂，但是比国内的常规溢流冷焦流程简单。
关键词：冷焦溢流泡焦

1．概述
延迟焦化工艺是一种重油深度热裂化加工工艺，原料重油在加热炉被快速加热到所需温度后进入焦炭塔，在焦炭塔内适宜的温度、压力及长时间停留后进行高温热裂化和缩合反应，生成油气和焦炭。油气从焦炭塔顶流出至分馏塔，焦炭残留在焦炭塔内。通常，焦炭塔都是成对设置，当一台焦炭塔内生焦至所设定的高度时，通过四通阀将原料油切换至与之对应的另一台焦炭塔以保证生焦的连续进行，该焦炭塔进行冷焦、切焦和预热等操作，其中冷焦操作主要包括吹汽、给水、放水等步骤。吹汽是自焦炭塔底向塔内吹蒸汽，目的是汽提焦炭中的油气，使焦炭形成多空隙结构，以利于后续的冷焦；给水是自焦炭塔底向塔内注水，将焦炭冷却至适宜温度，使焦炭固化和避免切焦过程的自燃；放水是待焦炭冷却到合适温度后停止注水，由焦炭塔底排放塔内积水。吹汽及初期给水过程产生的高温油气和蒸汽送至分馏塔或放空塔处理，给水后期焦炭塔顶溢流水和塔底排放水统称为冷焦水，该部分水需要在装置内处理和利用，其基本原则是尽量减少冷焦及放水过程中蒸汽及污染物的排放，同时避免冷焦水带油带焦影响其循环利用。冷焦放水处理需解决的主要问题有：一是放水流量很不稳定，开始放水时流量很大，之后迅速降低；二是压力不稳定，放水时压力为塔内水柱的静压，随着放水的逐渐进行，压力不断降低；三是冷焦放水中存在焦块、焦粉及油等，容易带来堵塞等问题。随着延迟焦化工艺的不断发展，冷焦水处理工艺也持续改进，本文就焦炭塔冷焦及冷焦水处理技术进行阐述和探讨。
2．焦炭塔冷焦工艺
冷焦是将冷焦水从底部送入焦炭塔对焦炭进行冷却，冷焦工艺按其原理分主要有两种：溢流冷焦和浸泡冷焦（简称泡焦），两种工艺都是从焦炭塔底部给水进行冷焦。溢流冷焦是持续给水直至装满焦炭塔，然后冷焦水从塔顶溢流，通过冷焦水大量溢流将焦炭冷却至所需要的温度。泡焦是当冷焦水上升至焦炭塔内所设定的水位（需要淹没最大生焦高度）时，停止底部给水，通过水的蒸发来降低焦炭的温度。泡焦过程中，如焦炭塔内水位下降过快时，需要及时补水，以确保冷却效果。溢流和泡焦两种工艺基本特点如下表。
冷焦方式
项目溢流冷焦浸泡冷焦备注冷焦原理冷焦水溢流，显热冷焦水蒸发，潜热冷焦能耗较高较低焦炭冷后温度较低较高流程设置较复杂较简单其它冷焦溢流水易带油，
处理较麻烦油被吸附焦炭孔隙中，冷焦水处理较简单上表是两种冷焦工艺的基本特点及比较，以下就这两种工艺及相应冷焦水的处理技术做具体叙述。
3．焦炭塔溢流冷焦工艺
当采用溢流冷焦工艺时，溢流水的温度较高，且溢流水易带油、焦粉及硫化物等，需要对其进行单独处理。目前有两种常用工艺流程：
（1）常规溢流工艺流程：设溢流水罐、冷焦放水罐和冷焦冷水罐，并对溢流水和冷焦放水分别处理。
（2）改进溢流工艺流程：溢流水单独处理，并只处理溢流水，冷焦放水直接至焦池，冷切焦水共用一个水罐。
两种工艺的原则流程见图-1及图-2。

图-1常规溢流工艺流程

图-2改进溢流工艺流程
3.1常规溢流工艺流程
从图-1可看出，常规溢流工艺冷焦水处理流程比较复杂，投资操作费用均较高，主要存在以下问题：
（1）溢流水和冷焦放水进罐之前均未设置过滤器，清罐的频次和费用均较高；
（2）冷焦水系统容易带油，影响其循环利用；
（3）各储罐均为拱顶罐，需要设置氮封，操作成本较高；
（4）溢流水温度高和冷焦放水流量变化较大，对储罐冲击容易导致罐体变形。
3.2改进溢流工艺流程
从图-2可以看出，该工艺只处理溢流水，冷焦放水直接至焦池，其流程比较简单。溢流水罐为拱顶罐，但其体积较小，冷焦水和切焦水共用一个罐，这种配置使其投资和操作费用均较低。该工艺也对溢流水罐顶的含硫气体进行了处理，但未对冷焦放水进行处理，放水时存在蒸汽弥散及少量含硫气体释