Tislauskolonnin pohjaosan likaantumisen vähentäminen sisärakenteita muuttamalla

Tässä työssä tutkittiin pohjaöljy-yksikössä sijaitsevan tislauskolonnin pohjaosan likaantumista ja likaantumisen vähentämistä kolonnin sisärakenteita muuttamalla. Tislauskolonnin likaantuminen aiheutuu raskaista molekyyleistä, asfalteeneistä, joita pohjaöljy sisältää. Pohjaöljyä krakattaessa kevyemmiksi tisleiksi asfalteenien liukoisuus pienenee. Asfalteenimolekyylit alkavat lopulta yhdistyä, minkä seurauksena muodostuu asfalteenejä sisältävä hiilimäinen mesofaasi. Radikaalireaktioiden kautta mesofaasista muodostuu koksia. Mesofaasi tarttuu tiukasti tislauskolonnin sisärakenteiden pinnoille aiheuttaen koksaantumista. Koksaantumisen seurauksena strippausvälipohjina käytettävien suihkupohjien tislausteho huononee. Koksaantumisen johdosta suihkupohjien ja kolonnin pohjaosan tukkeentumisen riski kasvaa. Suihkupohjien likaantumista pyritään vähentämään muuttamalla suihkupohjat sileiksi välipohjiksi ilman patolevyjä ja reikiä. Tällä tavoin saadaan neste virtaamaan vapaasti välipohjalta toiselle, mikä vähentää mesofaasin ja koksin muodostumista. Likaantumista voitaisiin myös vähentää tuomalla jäähdytyskiertopalautus välipohjille, minkä avulla neste saadaan jäähtymään nopeammin alle lämpökrakkautumislämpötilan, mikä vähentää koksaantumista. Kolonnin pohjaosassa sijaitsevan pohjaseulan likaantumista voitaisiin vähentää harventamalla pohjaseulan tankoja, mikä vähentää koksin tarttumapinta-alaa. Likaantumisen online-seurantaa saadaan parannettua lisäämällä pintalämpötilamittauksia järjestelmällisesti samoille korkeuksille kolonnin vastakkaisille puolille.

In this work fouling of the distillation column in the residual oil hydroprocessing unit was examined. The target was to find out how to reduce fouling by modifying column internals. Fouling is mainly caused by heavy molecules, asphaltenes, which residual oil contains. Solubility of asphtaltenes is reduced when residual oil is cracked to lighter distillates. Eventually asphaltene molecules start to combine which leads to phase separation. Heavy phase called carbonaceous mesophase is formed. Radical reactions make the mesophase turn to coke. Mesophase adheres to surfaces of the column internals and walls. Because of the coking the distillation efficiency of the shower trays, which are used as a stripping trays, is reduced and also the risk of plugging of the column internals and bottom occurs. Fouling could be minimized by changing present shower trays to conventional sloped baffle trays without any weir plates and holes. This way liquid is able to flow free from one tray to another, which could reduce mesophase and coke formation. Fouling could also be reduced by bringing the bottom quench flow to the stripping trays. By this way liquid would be cooled more rapidly below the thermal cracking temperature, which would reduce coke formation. Fouling of the bottom sieve in the entry of bottom line could be limited by reducing surface area where coke can adhere. Online measurement of fouling could be improved by adding more skin temperature measurement points to same heights to opposite sides of the column.