提高延遲焦化裝置運(yùn)行周期的技術(shù)措施

李 林 陳小龍

(中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠)

提高延遲焦化裝置運(yùn)行周期的技術(shù)措施

李 林 陳小龍

(中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠)

分析了影響延遲焦化裝置運(yùn)行周期的主要因素，介紹了近年來(lái)裝置采用的提高運(yùn)行周期的技術(shù)措施，包括停止摻煉乙烯裂解重油、降低脫油瀝青摻煉比例，以優(yōu)化裝置原料；控制好分餾塔塔底溫度、小吹汽量，切塔后繼續(xù)加注消泡劑和急冷油，以優(yōu)化裝置操作條件；阻焦劑的注入位置由加熱爐入口改變至分餾塔塔底，以減緩分餾塔塔底及加熱爐管結(jié)焦；焦炭塔塔頂急冷油注入方式由直接三點(diǎn)式注入改為環(huán)形分配器注入，以減緩大油氣線及分餾塔塔底結(jié)焦。實(shí)施上述措施后，分餾塔塔底循環(huán)量由5 t/h提高到20 t/h，加熱爐爐管壓降由0.21～0.25 MPa降至0.11～0.13 MPa，焦炭塔塔頂壓降由0.008～0.011 MPa降至0.005～0.009 MPa，有效地緩解了分餾塔塔底、加熱爐管及大油氣線的結(jié)焦，裝置運(yùn)行周期由開(kāi)工初期的10個(gè)月提高至15個(gè)月以上，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期運(yùn)行的目的。

延遲焦化 優(yōu)化 結(jié)焦 技術(shù)措施 運(yùn)行周期

延遲焦化工藝是一種廣泛應(yīng)用的重油/渣油加工技術(shù)，由于其技術(shù)簡(jiǎn)單，投資及操作費(fèi)用較低，經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝[1]。近年來(lái)，隨著原油逐漸變重劣質(zhì)化，輕質(zhì)油品需求量不斷上升，重油/渣油深度加工任務(wù)日益繁重，延遲焦化裝置在重油/渣油加工中的地位越顯突出，作為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的延遲焦化裝置面臨著新的挑戰(zhàn)，要求開(kāi)工率不斷提高，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期不斷延長(zhǎng)[2-3]，裝置能否長(zhǎng)周期運(yùn)行決定著煉廠重油/渣油加工任務(wù)能否順利完成。以下主要介紹了近年來(lái)蘭州石化公司煉油廠延遲焦化裝置采用的提高運(yùn)行周期的技術(shù)措施，包括優(yōu)化裝置原料，優(yōu)化裝置操作條件，改變阻焦劑的注入位置及優(yōu)化改造焦炭塔塔頂急冷油注入方式。

1 延遲焦化裝置運(yùn)行周期的影響因素

蘭州石化公司煉油廠120×104t/a延遲焦化裝置由中國(guó)石化工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)，裝置采用“一爐兩塔”的工藝路線，主要由焦化部分和分餾吸收部分組成。裝置于2005年6月建成開(kāi)工后，在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)焦炭塔塔頂大油氣管線結(jié)焦、分餾塔底部結(jié)焦以及加熱爐管結(jié)焦，導(dǎo)致裝置在開(kāi)工初期運(yùn)行周期較短(通常在1年以下)。為了緩解上述部位的結(jié)焦情況，提高裝置運(yùn)行周期，通過(guò)優(yōu)化裝置原料及操作條件，適當(dāng)對(duì)裝置采取優(yōu)化改造措施，有效地緩解了以上部位的結(jié)焦情況，提高了裝置的運(yùn)行周期。

2 提高延遲焦化裝置運(yùn)行周期的技術(shù)措施

2.1優(yōu)化裝置原料

在裝置開(kāi)工初期，加工原料復(fù)雜，減壓渣油原料中摻煉乙烯裂解重油、脫油瀝青等劣質(zhì)原料。有研究表明[4]，乙烯裂解重油中瀝青質(zhì)含量較高，生焦誘導(dǎo)期較短，在加熱過(guò)程中，乙烯裂解重油中的瀝青質(zhì)反應(yīng)活性高，在較低溫度下就能發(fā)生縮合反應(yīng)生成苯不溶物和喹啉不溶物，并迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榻固?。摻煉乙烯裂解重油后，在相同的加熱爐進(jìn)料量下，加熱爐出口溫度平均值、爐管壓力降和爐膛溫度均增大[5]；脫油瀝青富集了渣油中大部分金屬以及全部瀝青質(zhì)，結(jié)焦趨勢(shì)較大。在焦化原料中摻煉乙烯裂解重油和脫油瀝青，會(huì)促進(jìn)焦化原料的初始生焦，生焦誘導(dǎo)期變短，從而導(dǎo)致原料結(jié)焦趨勢(shì)增加[4]。

根據(jù)裝置的生產(chǎn)情況，在原料中停止摻煉乙烯裂解重油，將脫油瀝青摻煉比例由10%(w)降至5%(w)。停止摻煉乙烯裂解重油，降低脫油瀝青摻煉比例前后的原料性質(zhì)如表1、表2所列。

表1 摻煉乙烯裂解重油前后原料性質(zhì)Table1 Feedstockpropertybeforeandafterblendedwithheavyoilfromethylenecracking序號(hào)摻煉乙烯裂解重油未摻煉乙烯裂解重油密度/(kg·m-3)黏度/(mm2·s-1)w(殘?zhí)?/%密度/(kg·m-3)黏度/(mm2·s-1)w(殘?zhí)?//%197052015.6996539814.41297577116.2497531713.60397564216.4597540515.29平均973.3644.316.13971.7391.314.43

表2 不同摻煉比例脫油瀝青時(shí)的原料性質(zhì)Table2 Feedstockpropertyblendedwithde-oiledasphaltatdifferentproportion序號(hào)摻煉脫油瀝青10%(w)摻煉脫油瀝青5%(w)密度/(kg·m-3)黏度/(mm2·s-1)w(殘?zhí)?/%密度/(kg·m-3)黏度/(mm2·s-1)w(殘?zhí)?/%197044815.2797530413.04298045714.1696534713.79397541914.4696560814.04平均975441.314.63968.3419.713.62

從表1、表2可以看出，停止摻煉乙烯裂解重油，降低脫油瀝青摻煉比例后，裝置原料的密度、黏度及殘?zhí)烤胁煌潭鹊南陆?，所加工的原料得到了?yōu)化，對(duì)減緩爐管結(jié)焦、降低生焦率起到了積極的作用。

2.2優(yōu)化裝置操作條件

在優(yōu)化裝置原料的同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化裝置操作條件對(duì)減緩焦炭塔頂大油氣管線結(jié)焦，分餾塔底部結(jié)焦以及加熱爐管結(jié)焦起到了一定的作用，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1) 由于分餾塔塔底溫度一般在345～365 ℃范圍內(nèi)波動(dòng)，屬于高溫易結(jié)焦的部位，溫度控制不好會(huì)導(dǎo)致分餾塔塔底結(jié)焦嚴(yán)重[6]，造成底部抽出線過(guò)濾器和循環(huán)泵入口過(guò)濾器堵塞，清焦處理頻繁。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了防止原料中瀝青質(zhì)在高溫下結(jié)焦，需嚴(yán)格控制分餾塔塔底溫度不超過(guò)360 ℃。

(2) 為了防止因焦層過(guò)高使得焦炭塔沖塔，將焦粉帶入大油氣線甚至進(jìn)入分餾塔底部從而導(dǎo)致結(jié)焦，在切塔后老塔繼續(xù)注入消泡劑一段時(shí)間，同時(shí)繼續(xù)注入急冷油，防止因塔頂溫度過(guò)高導(dǎo)致塔頂大油氣線結(jié)焦。

(3) 控制焦炭塔小吹汽量，將其從7 t/h減小到5 t/h。調(diào)整小吹汽量后，油氣攜帶的焦粉量減少，分餾塔底部結(jié)焦?fàn)顩r及分餾系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量均得到一定的改善。

2.3改變阻焦劑的注入位置

裝置設(shè)計(jì)的阻焦劑注入位置在加熱爐入口，其目的是減緩高溫油品在加熱爐爐管內(nèi)的結(jié)焦。由于焦化原料性質(zhì)的多變性和復(fù)雜性，通過(guò)向加熱爐爐管內(nèi)注入壓力為3.5 MPa的蒸汽，可提高高溫油品在加熱爐管內(nèi)的流速，縮短其停留時(shí)間。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，高溫油品在分餾塔底部的結(jié)焦傾向更大。因此，將阻焦劑的注入位置由加熱爐入口移至分餾塔底部，可以有效減緩分餾塔底部過(guò)濾器及其附屬管線結(jié)焦?fàn)顩r，其改造情況如圖1所示。

通過(guò)改變阻焦劑的注入位置后，分餾塔塔底循環(huán)泵流量及加熱爐爐管壓降如表3所列，分餾塔底循環(huán)泵流量由5 t/h提高到20 t/h，表明分餾塔底部結(jié)焦?fàn)顩r得到明顯改善。同時(shí)，使得加熱爐的結(jié)焦趨勢(shì)減緩，爐管壓降由0.21～0.25 MPa降至0.11～0.13 MPa，這也表明爐管結(jié)焦情況得到緩解。

表3 改造前后加熱爐及分餾塔操作參數(shù)Table3 Operatingparametersofheatingfurnaceandfractionatorbeforeandafterimprovement項(xiàng)目改造前改造后加熱爐爐管壓降/MPa0.21～0.250.11～0.13分餾塔底泵循環(huán)量/(t·h-1)520

2.4優(yōu)化改造焦炭塔塔頂急冷油注入方式

由于焦炭塔塔頂大油氣線存在結(jié)焦情況，使塔頂大油氣線壓降增大，通過(guò)將焦炭塔頂部急冷油注入方式由直接三點(diǎn)式注入改為塔頂增設(shè)環(huán)形分配器注入，改造示意圖見(jiàn)圖2。急冷油改為塔頂增設(shè)環(huán)形分配器注入后，可使急冷油與高溫油氣接觸形成屏幕狀攔截面，攔截油氣所攜帶的焦粉，減少油氣攜帶進(jìn)入分餾塔底部的焦粉量，從而延緩大油氣線結(jié)焦，進(jìn)一步改善分餾塔底部的結(jié)焦?fàn)顩r。

焦炭塔塔頂急冷油改為塔頂增設(shè)環(huán)形分配器注入后，通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行表明，大油氣管線的結(jié)焦情況有所緩解，焦炭塔塔頂壓降及溫度情況如表4所列。由表4可以看出，改造后塔頂壓降由0.008～0.011 MPa降至0.005～0.009 MPa，表明大油氣管線結(jié)焦情況得到緩解，且對(duì)焦炭塔塔頂溫度沒(méi)有影響，能很好地將溫度控制在415～420 ℃之間。

表4 改造前后焦炭塔頂壓降及溫度Table4 Pressuredropandtemperatureatthetopofcoketowerbeforeandafterimprovement項(xiàng)目改造前改造后焦炭塔塔頂壓降/MPa0.008～0.0110.005～0.009焦炭塔塔頂溫度/℃415～420415～420

3 采取措施后取得的效果

裝置通過(guò)優(yōu)化原料和操作條件，改變阻焦劑注入位置及對(duì)焦炭塔頂部急冷油注入方式進(jìn)行優(yōu)化改造后，延長(zhǎng)了裝置的運(yùn)行周期，2007年至2012年裝置各階段的運(yùn)行周期及原料性質(zhì)如表5所示。

表5 2007年至2012年裝置各階段的運(yùn)行周期及原料性質(zhì)Table5 Runningcycleandfeedstockpropertyofdelayedcokingunitfrom2007to2012項(xiàng)目2007年9月～2008年6月2008年8月～2009年9月2009年11月～2011年5月2011年7月～2012年7月運(yùn)行時(shí)間/月10141913原料黏度/(mm2·s-1)210～1461619～2295332～2941621～2078w(殘?zhí)?/%11.66～19.3115.71～20.5914.09～20.3213.73～18.95循環(huán)比0.350.380.250.23

2008年7月，裝置檢修時(shí)改變了阻焦劑的注入點(diǎn)及對(duì)焦炭塔頂部急冷油注入方式進(jìn)行了優(yōu)化改造。從表5中數(shù)據(jù)可以看出，在2008年8月至2012年7月的三個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，裝置原料性質(zhì)較2007年9月至2008年6月的運(yùn)行周期內(nèi)差，但加熱爐運(yùn)行周期明顯延長(zhǎng)，保持在15個(gè)月左右，說(shuō)明采取措施后的效果明顯。裝置在2011年7月至2012年7月的運(yùn)行周期為13個(gè)月，較上個(gè)運(yùn)行周期短，其主要原因是在此運(yùn)行周期內(nèi)，裝置在低循環(huán)比下操作，其運(yùn)行周期受到了一定的影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

蘭州石化公司通過(guò)采取一系列的技術(shù)措施后，有效地延長(zhǎng)了延遲焦化裝置的運(yùn)行周期，在今后的生產(chǎn)過(guò)程中，將針對(duì)影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，找出影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要因素，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化裝置操作條件，加強(qiáng)生產(chǎn)管理，采用新技術(shù)、新工藝等技術(shù)措施，保證裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

[1] 王雪松，袁志祥，尹魯江，等．延遲焦化工藝的技術(shù)進(jìn)展[J]．工業(yè)催化，2006，14(4)：22-25．

[2] 李林，馬龍．延遲焦化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的影響因素及技術(shù)措施[J]．天然氣與石油，2011，29(2)：37-39．

[3] 郭小安，張德龍，龔文武，等．延遲焦化裝置焦炭塔揮發(fā)線結(jié)焦原因及預(yù)防措施[J]．石油與天然氣化工，2011，40(5)：451-455．

[4] 瞿國(guó)華．延遲焦化工藝與工程[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2008．

[5] 陳彥斌，馬力飛．摻煉乙烯裂解重油對(duì)延遲焦化的影響[J]．石化技術(shù)與應(yīng)用，2010，28(1)：44-45．

[6] 石軍計(jì)，王亦成．淺析延遲焦化裝置分餾塔底結(jié)焦原因及措施[J]．化學(xué)工程師，2012(2)：57-58．

Technicalmeasurestoimproverunningcycleofdelayedcokingunit

LiLin,ChenXiaolong

(RefineryofPetroChinaLanzhouPetrochemicalCompany,Lanzhou730060,Gansu,China)

The main factors influencing running cycle of delayed coking unit were analyzed, and the technical measures to improve running cycle in recently years were introduced, including no blended heavy oil from ethylene cracking and reducing the blended proportion of de-oiled asphalt to optimize composition of feedstock; controlling fractionator bottom temperature and steam quantity of purge of coke drum, and prolonging injection of defoamer and quench oil after switching tower to optimize operation condition; changing injecting position of anti-coking agent to decrease coke deposit at the bottom of fractionator and furnace tubes from furnace inlet to fractionator bottom; modifying injection mode of quench oil at coke tower top to decrease coke deposit at fractionator bottom and oil-gas lines from directly injection through three points to injection through a ring distributor. With the adoption of these measures, the flow of circulating oil pump at fractionator bottom increased from 5 t/h to 20 t/h, pressure drop of furnace tubes reduced from 0.21-0.25 MPa to 0.11-0.13 MPa, pressure drop of coke tower top reduced from 0.008-0.011 MPa to 0.005-0.009 MPa, the coking of fractionator bottom, furnace tubes and large oil and gas line were alleviated, the running cycle of delayed coking unit was prolonged from 10 months to 15 months and above, and the long period operation of unit was realized.

delayed coking, optimization, coking, technical measures, running cycle

TE624.3+2

：BDOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2014.01.006

2013-05-17；

2013-06-28；編輯：溫冬云

李林(1981-)，男，四川南充人，2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)任職于中國(guó)石油蘭州石化公司煉油廠，主要從事煉油工藝技術(shù)管理工作。地址：(730060)甘肅省蘭州市西固區(qū)蘭州石化公司煉油廠生產(chǎn)技術(shù)科。電話：0931-7933991。E-mail：lilinlzsh@163.com