코크스 탑 꼭대기의 대형 오일/가스 라인에 침전물이 생김
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코크스 탑 꼭대기의 대형 오일/가스 라인에 침전물이 생기는 주요 원인, 조언 부탁드립니다
탄분 또는 거품의 혼입: 코크스 타워 내에서의 탄분 혼입은 주로 타워 내의 유가스 흐름 속도와 안전 공간과 관련이 있습니다. 코크스 타워의 직경을 결정할 때는 일반적으로 허용되는 흐름 속도를 0.15m/s 미만으로 간주하여 계산합니다. 하지만 설비의 처리 능력이 향상됨에 따라 유가스의 흐름 속도도 증가하게 되며, 현재 일부 코크스 생산 설비의 경우 흐름 속도가 0.15m/s를 초과하기도 합니다. 이로 인해 탄분과 거품들이 침전되지 못하고 출구까지 함께 배출되게 됩니다. 코크스 탑의 높이를 결정할 때는 일정한 안전 공간을 확보해야 합니다. 이 안전 공간은 일반적으로 탑 꼭대기의 접선이 거품층 상단에서 얼마나 떨어져 있는지에 따라 결정되며, 보통 3~5미터 정도입니다. 해외에서는 2~3미터로 설계하는 경우도 있습니다.공간이 높을수록 코크스 타워의 활용률은 낮아지지만, 유가스가 타워 내에서 머무는 시간이 길어져 유가스 라인과 분별 타워 내의 침전 현상을 줄이는 데 도움이 됩니다.국내에서는 일반적으로 5미터 정도의 높이로 설계되지만, 실제 운영 과정에서는 과부하 상태가 되면서 코크스 탑의 안전한 공간이 줄어들고, 유가가 탑 내에 머무는 시간도 짧아집니다. 그 결과, 코크스 가루와 완전히 반응하지 않은 왁스 오일들이 대형 유가 배관으로 유입되게 됩니다. 이로 인해 대형 유가 배관 내에서는 계속해서 분해 및 축합 반응이 일어나고, 코크스 가루가 점점 더 많이 쌓이게 됩니다. 결국 DN350~DN500 크기의 배관들은 φ40~φ100 크기의 유가 흐름 면적만 남게 됩니다.
2.2 코크스 가루의 침전
일반적으로 지연 촉매화 장치에는 코크스 탑 꼭대기의 유가 배관에 급냉유를 주입하는 장치가 있습니다. 급냉유의 온도와 유량을 적절히 조절하면, 급냉된 유가의 온도는 약 420℃가 됩니다.만약 급냉유의 온도가 너무 높거나 주입량이 부족하면, 급냉된 유가스의 온도는 420℃를 초과하게 됩니다. 그러면 유가스 내에서 잔류 반응이 일어나게 되며, 급냉유가 적절한 위치에 주입되지 않으면 냉각 효과도 좋지 않아집니다. 그 결과 유가스에 포함된 탄소 분말들이 제대로 제거되지 않고, 냉각된 유가스 내의 액체도 즉시 배출되지 못해 출구 파이프라인에 남게 됩니다. 또한 파이프벽에도 많은 양의 탄소 분말이 쌓이게 되며, 운전 시간이 길어질수록 탄소 분말이 점점 더 많이 쌓여 결국 대형 유가스 파이프라인이 막히고 압력이 상승하여 운전이 어려워집니다. 2.3 세계적으로 원유가 채굴되면서 그 품질은 점점 더 나빠지고 있습니다. 밀도와 점도가 증가하며, 불순물과 중금속의 함량도 높아집니다. 또한 물과 염분의 함량도 증가하기 때문에, 가공하기 전에 사전 처리를 철저히 해야 합니다.잘 알려져 있듯이, 코크스화 설비는 정유공장에서 마치 우리 도시의 ‘쓰레기통’과 같은 역할을 합니다. 이것도 코크스화 설비의 특징 중 하나인데, 다른 모든 설비들이 처리할 수 없는 원료들도 처리할 수 있다는 점입니다.이렇게 되면, 유전에서 채취되거나 운반되어 오는 원료의 질이 점점 더 나빠지고, 촉매화 장치에 공급되는 슬래그오일의 질도 더욱 나빠집니다.중질유의 염분 함량이 증가하면 코크스 탑 내에서 거품이 쉽게 발생하고, 거품층이 높아져서 대량의 코크 가루가 석유 및 가스 파이프라인으로 유입됩니다. 이로 인해 코크 가루가 더욱 축적되어 석유 및 가스 파이프라인에 침전물이 생기게 됩니다. 3. 대형 석유·가스 파이프라인의 침전을 줄이는 몇 가지 방안: 올바른 분석만이 적절한 해결책을 찾아낼 수 있다.위의 분석을 통해 코킹의 주요 원인을 대체로 파악할 수 있었으며, 석유·가스 라인의 코킹 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 조치들을 제시합니다. 3.1 생산 부하의 조절 일반적으로, 설계는 설비의 규모와 원료의 특성, 그리고 제품에 대한 요구사항을 바탕으로 장비의 사양과 모델을 엄격하게 결정합니다.원료와 처리량이 일정하면, 그에 따라 결정되는 코크스 탑의 직경과 높이도 정해집니다.풍부량, 즉 운영 유연성은 일반적으로 60%~110%입니다.장치의 최대 탄성 범위를 초과하면 일련의 문제가 발생하는데, 대형 석유·가스 파이프라인의 침전도 그중 하나입니다.따라서 무분별하게 대량 처리를 추구해서는 안 되며, 가공되는 원료의 특성에 따라 코크스 타워를 적절히 설계하여 타워 내부의 기체 속도와 공간을 안전한 범위 내로 유지해야 합니다. 아니면 코크스 생성 시간을 단축시키는 방법을 사용하여 코크스 타워의 처리 능력을 높일 수도 있습니다. 3.2 적절한 급냉유 선택하기
일반적으로 사용되는 급냉유에는 세 가지가 있습니다: 디젤유, 중간유, 그리고 왁스오일입니다.급냉유를 선택할 때는 세 가지 측면을 고려할 수 있습니다. 첫째는 급냉 효과, 즉 급냉 후의 유가 및 가스의 온도입니다.급냉 후의 유가스 온도가 안정적이면, 유가스 라인 내에서 잔여 반응이 계속될 가능성은 줄어들고, 파이프라인의 침전 정도도 낮아집니다.그렇지 않으면 침전이 더 심해집니다.이 세 가지 유분을 급냉유로 사용했을 때의 급냉 효과는 경유 > 중간유 > 왁스오일 순입니다.둘째는 경제적 효과입니다. 디젤을 급냉유로 사용할 경우, 대량의 디젤이 코크스 탑에 주입되고, 분리된 고품질의 유분도 다시 코크스 탑에 투입되어 순환 작용이 이루어집니다. 분별탑에서 분리된 대량의 디젤이 가진 열은 충분히 활용될 수 없으며, 많은 양의 저온 열원은 공냉기나 물냉기를 통해만 열을 제거할 수 있습니다.반면, 왁스 오일을 급냉유로 사용할 경우 왁스 오일은 쉽게 기화되지 않아 급냉 후 유가가 쉽게 응결되어 파이프라인에 침전물이 생깁니다.종합적으로 고려할 때, 중간 온도의 오일을 급냉유로 사용하는 것이 적절합니다. 3.3 최적의 급냉유 주입 위치 결정
초기 설계 단계에서는 일반적으로 대형 석유/가스 라인의 출구에 세 개의 급냉유 주입 파이프를 설치했습니다. 이 파이프들의 직경은 대체로 DN25였으며, 대형 석유/가스 라인 내부로 비스듬히 삽입되었습니다. 하지만 급냉유 주입 지점이 석유/가스 라인의 출구에서 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에, 탑에서 바로 나온 석유/가스의 온도를 420℃ 이하로 낮추는 것이 불가능했습니다. 그 결과, 급냉유가 주입되기 전의 파이프 구간에서는 코크가 쉽게 생성되었습니다.게다가 파이프라인 내부에 생긴 탄화물도 제거할 수 없어, 오랜 경험을 바탕으로 새로운 주입 위치를 고안해냈습니다.급냉유의 주입 위치를 가스-오일 라인이 코크스 탑의 뿌리 부분에서 바로 나오는 지점으로 낮추었으며, 급냉유 파이프라인도 DN40 크기로 확대했습니다. 또한 내장형 순환 분사관을 사용하여 주입함으로써 가스-오일 라인의 침전을 효과적으로 방지했습니다.
2.2 코크스 가루의 침전
일반적으로 지연 촉매화 장치에는 코크스 탑 꼭대기의 유가 배관에 급냉유를 주입하는 장치가 있습니다. 급냉유의 온도와 유량을 적절히 조절하면, 급냉된 유가의 온도는 약 420℃가 됩니다.만약 급냉유의 온도가 너무 높거나 주입량이 부족하면, 급냉된 유가스의 온도는 420℃를 초과하게 됩니다. 그러면 유가스 내에서 잔류 반응이 일어나게 되며, 급냉유가 적절한 위치에 주입되지 않으면 냉각 효과도 좋지 않아집니다. 그 결과 유가스에 포함된 탄소 분말들이 제대로 제거되지 않고, 냉각된 유가스 내의 액체도 즉시 배출되지 못해 출구 파이프라인에 남게 됩니다. 또한 파이프벽에도 많은 양의 탄소 분말이 쌓이게 되며, 운전 시간이 길어질수록 탄소 분말이 점점 더 많이 쌓여 결국 대형 유가스 파이프라인이 막히고 압력이 상승하여 운전이 어려워집니다. 2.3 세계적으로 원유가 채굴되면서 그 품질은 점점 더 나빠지고 있습니다. 밀도와 점도가 증가하며, 불순물과 중금속의 함량도 높아집니다. 또한 물과 염분의 함량도 증가하기 때문에, 가공하기 전에 사전 처리를 철저히 해야 합니다.잘 알려져 있듯이, 코크스화 설비는 정유공장에서 마치 우리 도시의 ‘쓰레기통’과 같은 역할을 합니다. 이것도 코크스화 설비의 특징 중 하나인데, 다른 모든 설비들이 처리할 수 없는 원료들도 처리할 수 있다는 점입니다.이렇게 되면, 유전에서 채취되거나 운반되어 오는 원료의 질이 점점 더 나빠지고, 촉매화 장치에 공급되는 슬래그오일의 질도 더욱 나빠집니다.중질유의 염분 함량이 증가하면 코크스 탑 내에서 거품이 쉽게 발생하고, 거품층이 높아져서 대량의 코크 가루가 석유 및 가스 파이프라인으로 유입됩니다. 이로 인해 코크 가루가 더욱 축적되어 석유 및 가스 파이프라인에 침전물이 생기게 됩니다. 3. 대형 석유·가스 파이프라인의 침전을 줄이는 몇 가지 방안: 올바른 분석만이 적절한 해결책을 찾아낼 수 있다.위의 분석을 통해 코킹의 주요 원인을 대체로 파악할 수 있었으며, 석유·가스 라인의 코킹 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 조치들을 제시합니다. 3.1 생산 부하의 조절 일반적으로, 설계는 설비의 규모와 원료의 특성, 그리고 제품에 대한 요구사항을 바탕으로 장비의 사양과 모델을 엄격하게 결정합니다.원료와 처리량이 일정하면, 그에 따라 결정되는 코크스 탑의 직경과 높이도 정해집니다.풍부량, 즉 운영 유연성은 일반적으로 60%~110%입니다.장치의 최대 탄성 범위를 초과하면 일련의 문제가 발생하는데, 대형 석유·가스 파이프라인의 침전도 그중 하나입니다.따라서 무분별하게 대량 처리를 추구해서는 안 되며, 가공되는 원료의 특성에 따라 코크스 타워를 적절히 설계하여 타워 내부의 기체 속도와 공간을 안전한 범위 내로 유지해야 합니다. 아니면 코크스 생성 시간을 단축시키는 방법을 사용하여 코크스 타워의 처리 능력을 높일 수도 있습니다. 3.2 적절한 급냉유 선택하기
일반적으로 사용되는 급냉유에는 세 가지가 있습니다: 디젤유, 중간유, 그리고 왁스오일입니다.급냉유를 선택할 때는 세 가지 측면을 고려할 수 있습니다. 첫째는 급냉 효과, 즉 급냉 후의 유가 및 가스의 온도입니다.급냉 후의 유가스 온도가 안정적이면, 유가스 라인 내에서 잔여 반응이 계속될 가능성은 줄어들고, 파이프라인의 침전 정도도 낮아집니다.그렇지 않으면 침전이 더 심해집니다.이 세 가지 유분을 급냉유로 사용했을 때의 급냉 효과는 경유 > 중간유 > 왁스오일 순입니다.둘째는 경제적 효과입니다. 디젤을 급냉유로 사용할 경우, 대량의 디젤이 코크스 탑에 주입되고, 분리된 고품질의 유분도 다시 코크스 탑에 투입되어 순환 작용이 이루어집니다. 분별탑에서 분리된 대량의 디젤이 가진 열은 충분히 활용될 수 없으며, 많은 양의 저온 열원은 공냉기나 물냉기를 통해만 열을 제거할 수 있습니다.반면, 왁스 오일을 급냉유로 사용할 경우 왁스 오일은 쉽게 기화되지 않아 급냉 후 유가가 쉽게 응결되어 파이프라인에 침전물이 생깁니다.종합적으로 고려할 때, 중간 온도의 오일을 급냉유로 사용하는 것이 적절합니다. 3.3 최적의 급냉유 주입 위치 결정
초기 설계 단계에서는 일반적으로 대형 석유/가스 라인의 출구에 세 개의 급냉유 주입 파이프를 설치했습니다. 이 파이프들의 직경은 대체로 DN25였으며, 대형 석유/가스 라인 내부로 비스듬히 삽입되었습니다. 하지만 급냉유 주입 지점이 석유/가스 라인의 출구에서 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에, 탑에서 바로 나온 석유/가스의 온도를 420℃ 이하로 낮추는 것이 불가능했습니다. 그 결과, 급냉유가 주입되기 전의 파이프 구간에서는 코크가 쉽게 생성되었습니다.게다가 파이프라인 내부에 생긴 탄화물도 제거할 수 없어, 오랜 경험을 바탕으로 새로운 주입 위치를 고안해냈습니다.급냉유의 주입 위치를 가스-오일 라인이 코크스 탑의 뿌리 부분에서 바로 나오는 지점으로 낮추었으며, 급냉유 파이프라인도 DN40 크기로 확대했습니다. 또한 내장형 순환 분사관을 사용하여 주입함으로써 가스-오일 라인의 침전을 효과적으로 방지했습니다.
소파의 의견을 단호히 지지합니다. 제 장치는 약 470일 동안 가동되었지만, 침전 현상은 발견되지 않았습니다. 처음에는 급속 냉각을 위한 특허 기술이 적용되었지만, 침전 현상이 심하게 나타났습니다. 그래서 후속 점검 과정에서 그 부분을 제거했습니다. 여전히 원래 설계된 대로 세 지점에서 주입하고 120° 간격으로 분포시키는 방식을 사용하고 있습니다. 이제부터는 더 이상 침전물이 생기지 않습니다.
답변이 정말 철저해서 배울 만해요*!!!
급냉유 주입 방식은 치환을 제어하는 데 핵심적이며, 3점식(내부에 고리형 분배관이 있음)으로 대유가선 출구의 코크스탑 내부에 주입하는 방식이 가장 효과적인 주입 방법입니다.
급냉유 주입량은 어떻게 제어하나요? 코크스 탑의 꼭대기 온도만을 기준으로 하나요?아직도 뭔가 근거가 있나요?우리 회사에서는 급냉유로 왁스 오일과 오염된 오일을 사용하는데, 물론 두 종류의 오일의 온도가 다르기 때문에 주입량도 달라집니다
정상적인 생산 및 타워 교체 시에는 기존 타워의 꼭대기 온도가 420도를 초과하지 않도록 엄격히 제어합니다.
글쓴이님께 감사합니다, 새로운 지식을 많이 배웠어요
급냉유를 반드시 주입해 주세요. 저희 공장에서는 분별탑에서 나오는 중간 단계의 회류유를 사용하는데, 효과가 좋습니다
일부 디자인의 초기 의도는 좋았지만, 실제 운영 결과는 기대에 미치지 못했다.
대형 석유·가스 파이프라인의 침전 현상은 결국 침전층이 너무 두꺼워져서, 소포제가 안으로 들어가지 못하거나 주입량이 부족하기 때문입니다；가장 큰 원인은 체타 후 초기에, 구 타워의 소형 블로어를 통해 주입되는 급냉 오일의 양이 많기 때문입니다. 이 시기에는 코크스 가루가 함께 유입될 가능성이 가장 높습니다.