延遲焦化裝置甩油處理技術(shù)改造及應(yīng)用

孫艷朋，謝金超

(中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

延遲焦化裝置甩油處理技術(shù)改造及應(yīng)用

孫艷朋，謝金超

(中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

介紹了中國石化洛陽分公司延遲焦化裝置甩油處理技術(shù)改造及應(yīng)用效果。結(jié)合裝置現(xiàn)有流程，對高溫甩油(大于200 ℃)處理流程進(jìn)行改造，增加甩油至蠟油混合出裝置跨線，改甩油回?zé)捔鞒虨樗τ秃拖炗突旌铣鲅b置流程，保證了焦炭塔預(yù)熱過程中分餾塔操作的穩(wěn)定性。

延遲焦化 甩油 焦炭塔 預(yù)熱

中國石化洛陽分公司(簡稱洛陽分公司)延遲焦化裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為1.4 Mta，采用中國石化洛陽石油化工工程公司(LPEC)大型化“一爐兩塔”流程、靈活可調(diào)循環(huán)比工藝。焦炭塔作為裝置的核心反應(yīng)器，為油氣提供裂解反應(yīng)和縮合反應(yīng)的空間，其操作包括吹掃、試壓、暖塔、切塔、吹汽、給水、放水、除焦和吹掃等工序。甩油(暖塔冷凝油)的產(chǎn)生正是由焦炭塔半連續(xù)操作的特殊性所決定。由于除完焦后的焦炭塔為常溫狀態(tài)，與切換生焦的進(jìn)料(490 ℃)溫差大，考慮到焦炭塔的熱脹冷縮問題，為延長焦炭塔的使用壽命，焦炭塔空塔在轉(zhuǎn)為生焦塔前必須進(jìn)行預(yù)熱[1]。預(yù)熱的熱源來自于生焦塔頂部420 ℃的高溫油氣，高溫油氣進(jìn)入焦炭塔空塔后形成的冷凝油(甩油)為水、富氣、汽油、柴油和蠟油的混合物[2]。原甩油處理流程為：低溫甩油(小于200 ℃)經(jīng)冷卻回收水蒸氣和油氣后送至重污油罐作為焦炭塔急冷油；高溫甩油(大于200 ℃)送至分餾塔第35層進(jìn)行回?zé)挕?/p>

當(dāng)裝置在低循環(huán)比下操作、高溫甩油進(jìn)入分餾塔第35層回?zé)挄r(shí)，會引起分餾塔塔底液位增高、人字塔板干板等問題。2011年10月，洛陽分公司結(jié)合延遲焦化裝置現(xiàn)有流程，在停工檢修中對高溫甩油處理流程進(jìn)行技術(shù)改造，增加甩油至蠟油混合出裝置跨線，改甩油回?zé)捔鞒虨樗τ秃拖炗突旌铣鲅b置流程，并于2011年11月實(shí)現(xiàn)甩油和蠟油混合出裝置。此次甩油處理流程改造主要是為了解決高溫甩油回?zé)捤鶐淼纳a(chǎn)波動問題，低溫甩油送至重污油罐流程在技術(shù)改造中未進(jìn)行改動。

1 甩油回?zé)挼牟焕绊?/h2>

高溫甩油的溫度高、水含量低，若送至分餾塔第35層回?zé)挘讓?dǎo)致裝置反應(yīng)、分餾系統(tǒng)的操作波動。

1.1 甩油溫度變化幅度大

甩油回?zé)掃^程中的甩油溫度變化幅度較大(從200 ℃開始逐漸上升到320 ℃左右)，將這部分甩油送入到分餾塔蒸發(fā)段下方時(shí)(溫度在400 ℃以上)，其所含有的輕質(zhì)組分及攜帶的水分會迅速發(fā)生汽化而吸收大量熱，再加上甩油流量存在一定的波動，易導(dǎo)致分餾塔塔底液面和塔頂壓力波動，打破分餾塔的物料平衡和熱量平衡，造成分餾產(chǎn)品質(zhì)量不合格或餾出口溫度偏低，對裝置的反應(yīng)、分餾系統(tǒng)影響較大。

1.2 甩油水含量變化大[3]

焦炭塔在利用蒸汽趕空氣、試壓結(jié)束后，為防止空氣竄入塔內(nèi)而發(fā)生閃爆，必須在焦炭塔預(yù)熱前使塔內(nèi)保持一定的正壓值，壓力越高塔內(nèi)的蒸汽量越大，同樣進(jìn)入到甩油罐底的蒸汽量也越大。爐管三點(diǎn)注汽以及四通閥等特殊球閥的汽封蒸汽的連續(xù)注入，在一定程度上也能增加甩油的水含量。如果甩油溫度低于水的露點(diǎn)溫度，這部分水就會隨著甩油回?zé)掃^程進(jìn)入到分餾系統(tǒng)，造成操作波動。表1給出了甩油水含量隨甩油溫度的變化情況。

表1 甩油水含量隨甩油溫度的變化情況

1.3 甩油攜帶焦粉

首先，由焦化工藝特點(diǎn)決定，在焦炭塔預(yù)熱的油氣中會攜帶部分焦粉；另外，受除焦設(shè)備限制，使得焦炭塔頂部和底部有部分焦炭無法清除，這部分焦炭在預(yù)熱階段可能會發(fā)生脫落；再者，受除焦操作影響，可能會在焦炭塔塔壁殘留部分焦塊。以上所有的焦粉以及焦塊都將隨甩油進(jìn)入到甩油罐，并被送入焦化分餾系統(tǒng)，集聚在分餾塔塔底，隨循環(huán)油進(jìn)入原料-循環(huán)油及回流換熱器和加熱爐進(jìn)料緩沖罐，最終造成加熱爐輻射進(jìn)料泵進(jìn)料不穩(wěn)定，焦粉含量高，導(dǎo)致爐管結(jié)焦加劇，最終影響裝置的長周期運(yùn)行。

1.4 加熱爐熱負(fù)荷增加[3]

由于分餾塔換熱段的溫度下降，大量輕組分進(jìn)入塔底，造成塔底循環(huán)油組分變輕、溫度下降，加重了加熱爐的負(fù)荷，并造成輕組分進(jìn)行二次裂化反應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，甩油部分回?zé)捚陂g，加熱爐瓦斯用量一般要增加150～200 m3h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，不利于裝置節(jié)能降耗。

2 甩油和蠟油混合出裝置的可行性

2.1 甩油性質(zhì)

裝置重蠟油經(jīng)原料-重蠟油及回流換熱器、穩(wěn)定塔塔底再沸器、重蠟油蒸汽發(fā)生器和重蠟油冷卻器冷卻后與輕蠟油一起混合出裝置，因其在出裝置前與輕蠟油混合故稱為混合蠟油。表2列出了甩油、混合蠟油和原料油的性質(zhì)。從表2可以看出，甩油和混合蠟油性質(zhì)接近。甩油的殘?zhí)?、氮和重金屬含量滿足下游蠟油加氫裝置的需求，并且可在混合蠟油出裝置處增加蠟油反沖洗過濾器，降低甩油中焦粉含量，所以甩油和蠟油混合出裝置不會對下游加氫裝置造成影響[4]。

2.2 甩油溫度

原料-重蠟油及回流換熱器出口溫度為280 ℃左右，高溫甩油溫度大于200 ℃，二者在3～4 MPa壓力下混合，不會出現(xiàn)甩油組分中的水分迅速汽化而引起管線氣阻壓力增大或泵運(yùn)行不穩(wěn)定的情況。

表2 甩油、混合蠟油和原料油的性質(zhì)

2.3 甩油流量

甩油回?zé)挄r(shí)，蠟油出裝置流量為29 t/h，甩油和蠟油混合出裝置時(shí)，蠟油出裝置流量為36 t/h，比甩油回?zé)挄r(shí)的出口蠟油流量增大了7 t/h，混合蠟油出裝置為DN100的管線，從設(shè)備承受力上分析甩油和蠟油混合出裝置是可行的。

3 甩油和蠟油混合出裝置技術(shù)改造及效果

通過對甩油和蠟油混合出裝置的技術(shù)分析可知，甩油和蠟油混合出裝置技術(shù)不會出現(xiàn)甩油在進(jìn)入原料-重蠟油及回流換熱器出口時(shí)，甩油水分大量汽化導(dǎo)致原料-重蠟油及回流換熱器出口壓力變化過大和裝置生產(chǎn)波動的情況，同時(shí)不會對下游的蠟油加氫裝置造成影響。經(jīng)過此技術(shù)改造，可以最大限度地避免甩油回?zé)挄r(shí)分餾塔操作的大幅波動。

3.1 甩油和蠟油混合出裝置流程

在甩油泵的出口至原料油罐入口前增設(shè)一條跨線，將甩油送至原料-重蠟油及回流換熱器出口隨蠟油一起混合進(jìn)入穩(wěn)定塔塔底再沸器、重蠟油蒸汽發(fā)生器、重蠟油冷卻器，最后和輕蠟油混合一起送至蠟油加氫裝置。

3.2 甩油和蠟油混合出裝置流程的實(shí)施

甩油溫度低于200 ℃時(shí)打開甩油至重污油罐閥，關(guān)閉甩油至分餾塔、原料油罐和原料-重蠟油及回流換熱器出口閥，將甩油送至重污油罐。當(dāng)甩油溫度達(dá)到200 ℃時(shí)打開甩油至原料-重蠟油及回流換熱器出口閥，關(guān)閉甩油至分餾塔、原料油罐和重污油罐閥，將甩油和蠟油混合送出裝置。同時(shí)需要減小重蠟油回流泵出口流量和原料-重蠟油及回流換熱器出口流量，增加重蠟油上回流流量，減小輕蠟油上回流流量，以滿足甩油泵出口壓力高于原料-重蠟油及回流換熱器出口壓力的要求。此時(shí)同樣需要注意穩(wěn)定塔塔底再沸器的熱量，根據(jù)需要通過副線調(diào)節(jié)重蠟油進(jìn)穩(wěn)定塔塔底再沸器的流量。為比較甩油回?zé)捔鞒膛c甩油和蠟油混合出裝置流程對反應(yīng)、分餾系統(tǒng)操作的影響，表3給出了甩油處理技術(shù)改造前后主要操作參數(shù)的變化情況。

表3 甩油處理技術(shù)改造前后主要操作參數(shù)變化情況

由表3可知：采用甩油和蠟油混合出裝置流程后，燃料氣單耗低，這是由于混合出裝置比甩油回?zé)捚陂g的加熱爐負(fù)荷小，所以有利于降低裝置能耗；分餾塔塔底溫度以及蒸發(fā)段溫度低，能有效減少反應(yīng)和分餾系統(tǒng)在甩油回?zé)掃^程中的操作不穩(wěn)定性，有利于裝置的平穩(wěn)操作；重蠟油下回流量和循環(huán)油上回流量大，能夠減輕甩油回?zé)掃^程中出現(xiàn)人字塔板干板的壓力。由此可以認(rèn)為裝置的此次改造達(dá)到了解決甩油回?zé)挷焕绊懙哪康摹?/p>

4 存在的不足

由于此次甩油處理技術(shù)改造過程中沒有增加和更換設(shè)備，完全利用裝置現(xiàn)有設(shè)備，而裝置現(xiàn)有的甩油泵和重蠟油回流泵的功率、揚(yáng)程差別過大(如表4所示)，導(dǎo)致甩油泵出口壓力過大，甩油不能通過甩油泵送至原料-重蠟油及回流換熱器出口。為解決這個(gè)難題，采用減小重蠟油回流泵出口流量和原料-重蠟油及回流換熱器出口流量、增加重蠟油上回流流量、減小輕蠟油出口流量的操作手段，達(dá)到使甩油通過甩油泵送至原料-重蠟油及回流換熱器出口的目的，這在一定程度上影響重蠟油回流泵的使用壽命。

表4 甩油泵和重蠟油回流泵參數(shù)對比

5 結(jié)束語

從裝置目前運(yùn)行情況來看，甩油和蠟油混合出裝置技術(shù)操作簡單、安全可靠，有利于裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)用該技術(shù)減少了反應(yīng)和分餾系統(tǒng)在甩油回?zé)掃^程中的操作不穩(wěn)定性，有利于裝置的平穩(wěn)操作，并減小了甩油回?zé)捚陂g加熱爐負(fù)荷，降低了裝置能耗，同時(shí)對蠟油性質(zhì)影響很小，不會對下游加氫裝置造成影響。

[1] 程之光.重油加工工藝[M].北京：中國石化出版社，1994：382-383

[2] 胡有元.延遲焦化主分餾塔的模擬與設(shè)計(jì)[D].青島：中國石油大學(xué)，2010

[3] 鄒圣武，陳齊全.延遲焦化裝置甩油全回?zé)捈夹g(shù)及其應(yīng)用[J].中外能源，2009，14(2)：87-90

[4] 翟志清.可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比延遲焦化工藝低循環(huán)比生產(chǎn)探討[J].洛陽石化科技，2011(5)：1-5

TECHNOLOGY TRANSFORMATION FOR COKE CONDENSATE OF DELAYED COKING UNIT

Sun Yanpeng，Xie Jinchao

(SINOPECLuoyangCompany，Luoyang，Henan471012)

The effect of technical transformation for process direction of delayed coking condensate in SINOPEC Luoyang Company was introduced.Considering the present process flow，a transfer line from condensate drum to VGO outlet of fractionation tower was added in order to withdraw the high temperature condensate (greater than 200 ℃) and VGO together from the fractionation tower，instead of recycling process of the heavy condensate.This ensures the operation stability of fractionation tower during coking tower preheating.

delayed coking；coke condensate；coking tower；preheating

2013-06-17；修改稿收到日期：2013-10-16。

孫艷朋，碩士，現(xiàn)在中國石化洛陽分公司哈薩克斯坦項(xiàng)目開工部工作。

孫艷朋，E-mail：sypai62@126.com。