延遲焦化裝置提高液體收率的措施

梁 星，郭 軍，高 健，楊義勇，王曉強(qiáng)

（中國石油獨(dú)山子石化分公司煉油廠第一聯(lián)合車間，新疆獨(dú)山子 833699）

延遲焦化裝置提高液體收率的措施

梁 星，郭 軍，高 健，楊義勇，王曉強(qiáng)

（中國石油獨(dú)山子石化分公司煉油廠第一聯(lián)合車間，新疆獨(dú)山子 833699）

焦化裝置出于經(jīng)濟(jì)效益的考慮要多生產(chǎn)液體產(chǎn)品而少生產(chǎn)焦炭。針對影響120萬t/a焦化裝置液體收率的原料性質(zhì)、操作溫度、操作壓力、循環(huán)比等因素進(jìn)行分析，對操作條件進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化后，可以提高裝置液體收率，通過優(yōu)化污油回?zé)挷僮鳎M(jìn)一步提高裝置液體收率。

焦化；液體收率；操作溫度；操作壓力；循環(huán)比

獨(dú)山子石化公司120萬t/a焦化裝置2009年8月投產(chǎn)，裝置加工量按120萬t/a設(shè)計(jì)；循環(huán)比按0.4設(shè)計(jì)，且在0.2～0.6范圍內(nèi)可調(diào)；生焦周期24h。

焦化是一種成熟的重油加工工藝，世界原油總趨勢是變重，高硫、高殘?zhí)?、高金屬和高酸值原油比例在增加，而焦化作為目前最主要的重油加工工藝，具有原料適用范圍廣，轉(zhuǎn)化率高，操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。目前一般使用液體收率來評價(jià)焦化裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，液體收率即液體產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，簡稱液收（汽油收率、柴油收率、液化氣收率、蠟油收率之和）。影響焦化液體收率的主要因素有原料性質(zhì)、操作溫度、操作壓力、循環(huán)比[1]。

本裝置設(shè)計(jì)原料殘?zhí)繛?0.24%（m/m），操作溫度為497℃，操作壓力為0.18MPa，循環(huán)比為0.4，液體收率設(shè)計(jì)值為72.62%。實(shí)際原油性質(zhì)與設(shè)計(jì)原油性質(zhì)偏差較大，造成減壓渣油殘?zhí)恐禐?4%～17%（m/m），較設(shè)計(jì)值高，導(dǎo)致裝置液收下降至65%～70%，達(dá)不到設(shè)計(jì)水平。以下對操作進(jìn)行優(yōu)化，以提高裝置液收，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 原料性質(zhì)的影響

原料殘?zhí)恐凳枪浪憬够菏盏囊粋€(gè)主要因素。殘?zhí)渴侵赣推吩谝?guī)定實(shí)驗(yàn)條件下受熱蒸發(fā)后形成的焦黑色殘留物的重量百分比[2]。原料殘?zhí)恐翟降?，焦化液收越高，焦炭產(chǎn)率越低。焦化主要處理上游裝置的減壓渣油，通過減壓深拔程度的高低可以控制焦化原料的殘?zhí)?，減壓深拔程度越高，焦化原料由輕變重，殘?zhí)恐瞪?，焦化產(chǎn)物中液體收率下降見圖1。

焦炭收率一般為減壓渣油殘?zhí)康?.65倍，可推算出液收與殘?zhí)康年P(guān)系為液收=0.94-1.65×殘?zhí)?。通過增加減壓深拔程度將原料殘?zhí)坑?3.62%提高到16.92%，焦化液收見圖1。從70.28%降低到了66.73%，基本符合推算公式。目前蒸餾裝置定期進(jìn)行原料性質(zhì)的分析，120萬t/a焦化設(shè)計(jì)原料殘?zhí)繛?0.24%，而實(shí)際操作中原料殘?zhí)恐禐?4%～16%，較設(shè)計(jì)值大，故在此殘?zhí)恐迪陆够菏蛰^低，需要通過優(yōu)化調(diào)整其它操作條件來提高液收。

2 操作溫度的影響

操作溫度是指加熱爐出口溫度，它的變化直接影響到爐管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度。對于同一種原料，操作溫度升高，反應(yīng)速度和反應(yīng)深度增大，焦炭的產(chǎn)率減小，液收增加[3]。表1是原料殘?zhí)繛?6%左右，操作壓力為0.17MPa，循環(huán)比為0.5，不同溫度下，其產(chǎn)品收率的分布情況。

圖1 原料殘?zhí)?液收變化趨勢

表1 不同操作溫度下產(chǎn)品分布情況%

從表1中可以看出，在其他條件不變的情況下，操作溫度升高時(shí)，焦炭和輕蠟油收率降低，其他組分收率增加，液體收率增加。而在實(shí)際操作中，若溫度過高，會(huì)加劇爐管結(jié)焦，影響加熱爐的長期穩(wěn)定運(yùn)行，且焦炭塔容易生產(chǎn)彈丸焦，給水力除焦造成一定的困難。綜合考慮溫度對裝置液體收率和長期穩(wěn)定運(yùn)行的影響，現(xiàn)在裝置操作溫度控制為498℃。

焦炭塔頂溫度也會(huì)影響液體收率，塔頂溫度過高會(huì)發(fā)生二次裂化反應(yīng)，從而生成更小的氣體產(chǎn)物，液體收率會(huì)下降。為了控制焦炭塔頂溫度在合適的范圍內(nèi)，通過注入中段急冷油降低塔頂溫度。在操作時(shí)，急冷油注入焦炭塔后，在高溫條件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成大量的小分子氣體產(chǎn)物，因此操作時(shí)根據(jù)塔頂?shù)臏囟茸兓皶r(shí)調(diào)整急冷油的注入量，從而降低急冷油的二次裂化反應(yīng)。同時(shí)塔頂溫度過高也容易造成塔頂餾出線結(jié)焦，為了防止餾出線結(jié)焦的同時(shí)避免造成液體收率的損失，操作時(shí)保證塔頂溫度不大于425℃。

3 操作壓力的影響

焦化的操作壓力是指焦炭塔頂壓力。操作壓力下降使液相油品易于蒸發(fā)，也縮短了氣相油品在塔內(nèi)的停留時(shí)間，從而降低了反應(yīng)深度。操作溫度和循環(huán)比固定之后，提高操作壓力將使塔內(nèi)焦炭中滯留的烴類增多，使焦炭的產(chǎn)率增加，氣體產(chǎn)率也略有增加，液體產(chǎn)品產(chǎn)率下降。所以提高焦化裝置液體產(chǎn)品收率的話要降低操作壓力[2]。一般通過降低分餾塔壓力進(jìn)而降低操作壓力，但操作壓力也受裝置處理量影響，在處理量大時(shí)焦炭塔操作壓力高，處理量小操作壓力低，液體收率總體趨勢是隨著操作壓力降低而升高，焦炭塔頂壓力與液收關(guān)系見圖2。

圖2 焦炭塔頂壓力-液收變化趨勢

操作壓力的下限值是為克服焦化分餾塔及后續(xù)系統(tǒng)壓降所需要的壓力。所以降低分餾塔的壓力是有限度的。綜合考慮下現(xiàn)焦炭塔頂壓力控制在0.17MPa左右。也可以通過降低大油氣線的壓力降來降低焦炭塔的壓力，采用直徑較大的大油氣線可有效降低焦炭塔至分餾塔的壓力降。

120萬t/a焦化目前大油氣線的直徑為600mm，無法改變。影響大油氣線壓力降的另外一個(gè)因素是靠近焦炭塔的大油氣線結(jié)焦造成焦炭塔操作壓力升高，目前解決這一問題的有效途徑是控制焦炭塔塔頂溫度平穩(wěn)，定期清理大油氣線上的結(jié)焦。

4 循環(huán)比的影響

循環(huán)比是對裝置處理能力和產(chǎn)品分布都有影響的重要參數(shù)。循環(huán)比是循環(huán)油量與裝置進(jìn)料量之比，即循環(huán)比=（加熱爐進(jìn)料量-裝置進(jìn)料量）÷裝置進(jìn)料量。在生產(chǎn)過程中，循環(huán)比的大小是依據(jù)原料油的性質(zhì)來決定的。在加熱爐進(jìn)料量一定的情況下，增大循環(huán)比會(huì)降低裝置的實(shí)際處理能力。相反，為了保持較高的裝置處理能力，通常采用較小的循環(huán)比[3]。

循環(huán)比對焦化反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響效果與反應(yīng)壓力相同，也即循環(huán)比增加，石油焦和氣體收率增加而液體產(chǎn)品收率下降。一般而言，焦化循環(huán)比在焦化產(chǎn)品質(zhì)量允許的情況下應(yīng)盡可能低（見圖3）。

圖3 循環(huán)比-液收變化趨勢圖

從圖3中可以看出，循環(huán)比增大，裝置液體收率明顯降低。為了保證比較高的液收，就要降低循環(huán)比。分餾塔蠟油蒸發(fā)段溫度升高會(huì)降低循環(huán)油上回流流量，分餾塔底溫度升高會(huì)降低循環(huán)油下回流流量，從而實(shí)現(xiàn)降低循環(huán)比。而蠟油蒸發(fā)段溫度提高后在焦炭塔預(yù)熱時(shí)循環(huán)油上回流流量過低容易造成塔盤干板，而分餾塔底溫度升高后容易造成塔底結(jié)焦。所以在加工量一定的情況下，循環(huán)比并不是越小越好。裝置加工量降到110t/h左右，焦化裝置通過提高分餾塔蠟油蒸發(fā)段溫度和塔底溫度來降低循環(huán)比，但受分餾塔底溫度的限制，循環(huán)比較大，在0.5～0.6之間。

5 污油回?zé)?/h2>

裝置在焦炭塔預(yù)熱過程中，高溫油氣冷凝后的甩油，其組分為柴油、蠟油及水的混合物，裝置將這部分甩油回?zé)?，減少損失。同時(shí)裝置定期回?zé)捁迏^(qū)污油，由于這些污油的組分比渣油輕（減壓渣油的密度約為981kg/m3左右，回?zé)捨塾兔芏燃s為760kg/m3左右），回?zé)捨塾涂捎行岣哐b置液收。

120萬t/a焦化回?zé)捨塾痛嬖诘闹饕獑栴}是污油含水較多，且通過沉降法難以切除?；?zé)捄容^高的污油，管線容易水擊振動(dòng)拉裂焊縫造成泄漏，原料緩沖罐容易突沸影響分餾塔操作，不利于裝置長周期運(yùn)行。2015年，車間對回?zé)捨塾土鞒谈脑?，具體流程（見圖4）為：二聯(lián)合含水污油與放空冷卻塔底污油一起進(jìn)入新增換熱器E-121，由1.0MPa蒸汽加熱后進(jìn)入放空冷卻塔底，水由塔頂進(jìn)入油水分離罐V-108，罐內(nèi)酸性水界面高時(shí)，酸性水通過P-111AB送出裝置，污油由塔底轉(zhuǎn)入污油罐T-203。新增加的E-121再沸器，可以將污油中的水分密閉脫除，使污油含水率降低，實(shí)現(xiàn)了高水分污油回?zé)挕?/p>

圖4 污油回?zé)捈即腠?xiàng)目流程圖

6 結(jié)束語

1）加熱爐出口溫度越高，液體收率越高?？紤]加熱爐爐管結(jié)焦問題，加熱爐出口溫度控制在498℃為宜。

2）操作壓力越低，液體收率越高?？紤]壓縮機(jī)入口壓力低限要求，將操作壓力控制在0.17MPa左右。

3）在保證分餾塔正常操作的前提下，分餾塔蠟油蒸發(fā)段溫度控制388℃，分餾塔控制在358℃來降低循環(huán)比，提高液體收率。

4）通過回?zé)捵援a(chǎn)污油以及系統(tǒng)污油，且優(yōu)化操作提高污油回?zé)捔恐?5t/h，進(jìn)一步提高液體收率。

總之，在加工量110t/h時(shí)，按照以上措施優(yōu)化操作后，液體收率最高可達(dá)到71.93%。

[1] 瞿濱.延遲焦化裝置技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2013.

[2] 瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2008.

[3] 郭忠茂.延遲焦化裝置優(yōu)化生產(chǎn)和提高液收[J].中國化工貿(mào)易，2012，（8）：44-45.

Measures for Increasing Liquid Yield by Delayed Coking Unit

Liang Xing，Guo Jun，Gao Jian，Yang Yi-yong，Wang Xiao-qiang

Coking plant should produce more liquid products and produce less coke because of its economic benef t.This paper analyzes the raw material properties，operating temperature，operating pressure，circulation ratio and so on which affect the liquid yield of 1.2 million t/And adjust the operation to optimize，you can increase the liquid yield of the device，by optimizing the waste oil recycle operation，to further improve the device liquid yield.

coking；liquid yield；operating temperature；operating pressure；Circulation ratio

TE624.32

B

1003-6490（2016）11-0043-02

2016-09-30

梁星（1992—），男，陜西涇陽人，助理工程師，主要研究方向?yàn)檠舆t焦化結(jié)焦。