焦化裝置回?zé)捨塾痛嬖诘膯?wèn)題及解決措施

王曉強(qiáng)，張宗有，楊有文，王文斌

(中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833600)

焦化裝置回?zé)捨塾痛嬖诘膯?wèn)題及解決措施

王曉強(qiáng)，張宗有，楊有文，王文斌

(中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司，新疆 獨(dú)山子 833600)

針對(duì)焦化裝置回?zé)捨塾瓦^(guò)程中實(shí)際存在的問(wèn)題，提出了一系列解決措施。通過(guò)改造回?zé)捔鞒?，?shí)現(xiàn)了系統(tǒng)含水較高的污油回?zé)?；通過(guò)增加污油再沸器并對(duì)操作進(jìn)行優(yōu)化，能使污水預(yù)處理的污油連續(xù)回?zé)挘煌ㄟ^(guò)調(diào)整操作，保證了回?zé)掃^(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量；通過(guò)增加罐區(qū)進(jìn)焦化裝置換熱器污油線，可以減少污油回?zé)挄r(shí)對(duì)分餾塔壓力的影響。

焦化 回?zé)捨塾?環(huán)保 污油再沸器

焦化裝置回?zé)捨塾?，具有較大經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值，但是污油性質(zhì)的不同不僅會(huì)影響裝置的安全平穩(wěn)操作，甚至還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司1.2 Mt/a延遲焦化裝置于2009年9月正式投產(chǎn)，裝置內(nèi)產(chǎn)生的污油主要通過(guò)去焦炭塔頂部做急冷油或者去焦化原料緩沖罐(V-101)進(jìn)行回?zé)挕５请S著全廠污油的增加以及污油性質(zhì)的變化，導(dǎo)致焦化裝置回?zé)捨塾屠щy，并造成罐區(qū)污油憋罐，因此，迫切需要對(duì)焦化裝置污油回?zé)挿桨高M(jìn)行科學(xué)規(guī)范的調(diào)整，用以平衡全廠污油量，提高污油回?zé)拵?lái)的經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)環(huán)境，滿足長(zhǎng)周期和安全生產(chǎn)的需要。

1 回?zé)捨塾痛嬖诘膯?wèn)題

目前回?zé)挼奈塾陀薪够b置自產(chǎn)污油和煉油廠其它裝置產(chǎn)生的污油(也稱(chēng)做系統(tǒng)污油)，而回?zé)捨塾土鞒逃袃煞N方案，可以去焦炭塔頂部作為急冷油，也可以去V-101與原料油一起去加熱爐。污油進(jìn)焦炭塔頂餾出線作急冷油時(shí)，要求污油含水量小于10%，如果含水量高，容易造成焦炭塔頂餾出線法蘭泄漏，對(duì)分餾系統(tǒng)操作影響較大。污油進(jìn)V-101作為焦化原料時(shí)，要求污油含水量小于50%，如果含水量高，管線容易水擊振動(dòng)拉裂焊縫，造成熱油泄漏，V-101容易突沸，影響分餾塔操作，不利于裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。另外，回?zé)捨塾瓦€容易影響產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)常出現(xiàn)柴油終餾點(diǎn)不符合質(zhì)量指標(biāo)的要求。

自產(chǎn)污油主要來(lái)源于新焦炭塔預(yù)熱、焦炭塔改放空以及輕蠟油過(guò)濾器反沖洗時(shí)(主要是輕蠟油、柴油以及部分焦粉雜質(zhì))產(chǎn)生的污油。新焦炭塔預(yù)熱和輕蠟油過(guò)濾器反沖洗時(shí)產(chǎn)生的污油含水量相對(duì)較少。焦炭塔改放空時(shí)產(chǎn)生的污油含水量較多，但是油水分離比較明顯，通過(guò)脫水就可以得到含水量較少的污油，這部分自產(chǎn)污油完全可以通過(guò)現(xiàn)有流程回?zé)?，而且回?zé)掃^(guò)程對(duì)焦炭塔和分餾系統(tǒng)影響較小?；?zé)捔鞒桃?jiàn)圖1藍(lán)色線條部分。

系統(tǒng)污油主要來(lái)源于煉油新區(qū)各車(chē)間停工時(shí)退出的污油、鈍化廢液、除臭廢液和酸性水等廢渣廢水，還有循環(huán)水污水預(yù)處理裝置回收的污油，污油中含有油泥等雜質(zhì)，尤其是這部分污油含水量高(大于50%)，不能滿足焦化裝置回?zé)捨塾偷囊蟆?/p>

2 解決措施及效果

2.1 增加冷焦水跨線，回?zé)捀吆塾?/p>

為了回?zé)捨鬯A(yù)處理裝置回收的高含水污油，回?zé)捨塾途€去冷焦水線增加一條跨線，見(jiàn)圖1紅色線。含水量高的污油通過(guò)焦炭塔冷焦水線，在小量給水時(shí)進(jìn)行污油回?zé)?。在焦炭塔小給水時(shí)，將含水量較高(大于50%)的污油在焦炭塔冷焦小量給水時(shí)從焦炭塔的給水線注入。利用焦炭塔中300～400 ℃焦炭的余熱，將污油中的水、油蒸出，部分重油降解，油氣進(jìn)入放空系統(tǒng)回收，污油中的大部分重油和固體雜質(zhì)留在焦炭塔中，除焦時(shí)隨焦炭一起進(jìn)入焦池。其中，污油中的固體雜質(zhì)以及部分重油基本不參與反應(yīng)，對(duì)焦炭質(zhì)量指標(biāo)中的揮發(fā)分和灰分都有一定的影響，污油回?zé)捔繉⑹艿揭欢ㄏ拗芠1]。由于污油是在吹汽給水階段注入，對(duì)分餾塔的操作不會(huì)產(chǎn)生影響。

圖1 污油回?zé)捔鞒?/p>

正常生產(chǎn)時(shí)用P-202D進(jìn)行小量給水冷焦。為了防止通道堵塞，剛開(kāi)始水擊冷焦時(shí)，需要將冷焦水流量控制在130 t/h，泵出口壓力需要達(dá)到1.5 MPa，而P-203最高流量只有55 t/h，泵出口壓力也只有1.1 MPa，并且流量達(dá)到上限時(shí)，P-203還經(jīng)常跳閘，因此用P-203單獨(dú)冷焦風(fēng)險(xiǎn)較大。為此對(duì)操作步驟進(jìn)行了優(yōu)化，具體操作步驟如下：

(1) 先啟用P-202D進(jìn)行水擊冷焦，流量正常后再開(kāi)污油回?zé)挶肞-203，可以防止污油泵流量不足造成的冷焦中斷，冷焦通道堵塞。

(2) 焦炭塔小量給水正常后開(kāi)始摻煉T-203的含水污油，要求FC7001流量控制到30 t/h左右。

(3) 根據(jù)焦炭塔冷焦情況，需要通過(guò)調(diào)節(jié)冷焦水控制閥FC3005的開(kāi)度及時(shí)調(diào)節(jié)冷焦水給水總量保持在45～60 t/h。P-202D冷焦水長(zhǎng)時(shí)間小流量容易造成P-202D汽阻，甚至機(jī)泵密封泄漏，因此必須嚴(yán)格控制好該機(jī)泵流量，必要時(shí)根據(jù)泵出口壓力，適當(dāng)開(kāi)點(diǎn)返回線閥門(mén)。

該流程剛開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)，由于處于摸索階段，對(duì)停止摻煉條件把握不準(zhǔn)，焦炭塔除焦過(guò)程中，除焦人員發(fā)現(xiàn)焦炭帶油，為此，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)摻煉結(jié)束條件進(jìn)行了總結(jié)，滿足下列條件之一即停止污油回?zé)?，將冷焦介質(zhì)全部改為冷焦水：冷焦焦炭塔塔頂油氣溫度下降到330 ℃或污油摻煉去冷焦水線達(dá)到1 h。因此在操作過(guò)程中必須監(jiān)控好焦炭塔頂部溫度，防止因溫度低造成污油回?zé)挷粡氐滓约敖固抠|(zhì)量(揮發(fā)分過(guò)高)不合格。

此改造流程雖然在一定程度上解決了系統(tǒng)污油回?zé)挼碾y題，但是也有一些缺點(diǎn)，為此提出如下改進(jìn)措施：

(1) 由于污油罐(T-203)的污油中含有毒有害物質(zhì)，回?zé)掃^(guò)程必須控制好冷焦水流量，防止T-203的高含水污油量過(guò)大，造成放水和除焦時(shí)污染環(huán)境，甚至威脅員工的健康。

(2) T-203要頻繁切液，容易造成切液過(guò)程中人員中毒，同時(shí)，切水過(guò)程中可能會(huì)造成裝置含油污水外放超標(biāo)。為了避免切水帶來(lái)的影響，可以對(duì)現(xiàn)有流程進(jìn)行改造。由于T-203污油抽出口高于脫液線出口位置，因此可以在原脫液線出口位置增加一條到污油泵P-203入口的下抽出管線，這樣就可以將T-203內(nèi)的含油污水全部用于焦炭塔冷焦。

改造后的流程有如下優(yōu)點(diǎn)：可以避免脫液帶來(lái)的人員中毒；可以防止對(duì)下游裝置的沖擊；還能將污水中的油類(lèi)介質(zhì)回?zé)?，避免能源浪費(fèi)；可以節(jié)約新水。

2.2 增加冷卻塔塔底再沸器，降低污油水含量

由于焦炭塔生焦具有周期性，用作冷焦水的方式回?zé)捨鬯A(yù)處理的污油，每周期只有1 h的污油回?zé)掃^(guò)程，T-203內(nèi)的污油往往在2～3周期之后才達(dá)到含水較少的要求，因此不能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)回?zé)挕?/p>

為了能夠?qū)崿F(xiàn)含水污油的連續(xù)回?zé)?，同時(shí)避免回?zé)掃^(guò)程帶來(lái)的一系列安全上的的隱患，2015年大檢修期間，進(jìn)行了技術(shù)改造。為了將污油中的水脫除，需要增加換熱設(shè)備、設(shè)施，對(duì)進(jìn)焦化裝置回?zé)挼暮塾图訜岷笤诜趴绽鋮s塔進(jìn)行閃蒸脫水，污油水含量小于10%后再進(jìn)行污油回?zé)?。具體流程見(jiàn)圖2，含水污油與放空冷卻塔塔底污油一起進(jìn)入新增換熱器E-121，由1.0 MPa蒸汽加熱后進(jìn)入放空冷卻塔底，水由塔頂進(jìn)入放空冷卻塔頂油水分離罐，罐內(nèi)酸性水界面高時(shí)，酸性水通過(guò)泵P-111送出裝置，污油由塔底轉(zhuǎn)入污油罐。圖2中紅色部分為新增加流程。

圖2 污油回?zé)捀脑旌罅鞒?/p>

此污油回?zé)挿椒◤睦碚撋现v完全可以減少污油的含水量，但從其設(shè)計(jì)和操作上還是存在一些問(wèn)題：

(1) 從傳熱角度考慮，通過(guò)P-110A出口有兩部分污油，一部分經(jīng)換熱器E-121加熱進(jìn)入冷卻塔，另一部分經(jīng)E-120冷卻后進(jìn)入冷卻塔。加熱的目的是為了脫除污油中的水，但是由于回流入口在E-120污油返回冷卻塔上部，因此經(jīng)冷卻后的污油入塔后，則會(huì)將即將蒸發(fā)出的水汽冷卻下來(lái)，從而無(wú)法達(dá)到閃蒸的目的。

(2) 改造后，操作過(guò)程中為了避免P-110A回流中斷，沿用以往操作的經(jīng)驗(yàn)，要保證冷卻塔抽出溫度不大于150 ℃。因此需要足夠的回流量和較低的回流溫度，但會(huì)導(dǎo)致水分無(wú)法從污油中蒸出去。為了彌補(bǔ)設(shè)計(jì)的缺陷，保證操作的可行性，通過(guò)優(yōu)化操作，實(shí)現(xiàn)了水汽從污油中分離的目的：

①在平常不改高溫放空和不冷焦時(shí)，保持冷卻塔回流過(guò)量防凝，大部分污油經(jīng)過(guò)E-121加熱脫除水分，這期間P-110A不會(huì)發(fā)生氣阻。

②改放空時(shí)，將E-120水箱裝滿，防止管束干燒，同時(shí)將放空冷卻塔頂溫度與回流量串級(jí)調(diào)節(jié)，塔頂溫度設(shè)定為120～130 ℃。

③注意在保證冷卻塔頂部溫度不超過(guò)160 ℃(因?yàn)闇囟瘸^(guò)160 ℃，重組分進(jìn)入EA-104會(huì)造成空冷管束堵塞[2])的條件下，盡量降低回流量，提高回流溫度。目的是使上升的蒸汽不被冷凝下來(lái)。

通過(guò)以上操作，不但使污油中的水分被脫除，還因?yàn)槔鋮s塔塔底污油中含水的減少，解決了P-110A氣阻的問(wèn)題，最終使污水預(yù)處理裝置含水量較高的污油連續(xù)回?zé)挼靡詫?shí)現(xiàn)。

2.3 調(diào)整分餾操作，保證產(chǎn)品質(zhì)量

回?zé)捨塾蜁r(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)柴油終餾點(diǎn)(345～360 ℃)不符合工藝指標(biāo)的問(wèn)題，主要原因是，污油中輕組分相對(duì)較多，回?zé)掃^(guò)程中在同樣操作條件下，進(jìn)入分餾塔內(nèi)的輕組分分壓比較大。為此，在回?zé)捨塾秃筒换責(zé)挄r(shí)，要根據(jù)污油較輕的性質(zhì)對(duì)操作進(jìn)行一些調(diào)整。回?zé)捨塾蜁r(shí)，將柴油蒸發(fā)段溫度提高2 ℃左右，回?zé)捊Y(jié)束，將柴油蒸發(fā)段溫度降低2 ℃，并且通過(guò)調(diào)節(jié)分餾塔頂部溫度、中段回流量以及柴油返塔回流量，保證柴油抽出溫度在230 ℃左右，通過(guò)這些調(diào)節(jié)手段，保證了產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

2.4 增加進(jìn)E-121污油線，減少回?zé)捨塾蜁r(shí)對(duì)分餾塔影響

當(dāng)污油含水量小于50%時(shí)，由于V-101頂部呼吸線與分餾塔(C-102)39層相連，因此可以利用V-101內(nèi)220 ℃左右原料油的熱量將污油中的水脫除到C-102內(nèi)，這部分蒸汽最終進(jìn)入酸性水系統(tǒng)。目前，因?yàn)橥９r(shí)退出的污油、鈍化廢液、除臭廢液和酸性水等廢渣廢水沒(méi)有流程能夠進(jìn)入E-121，并且這部分污油含水量也比較高，但含水量低于50%，通過(guò)實(shí)踐，這部分污油可以在V-101內(nèi)完成回?zé)?。但是必須?yán)格控制好回?zé)捔?，初期要控制回?zé)捔坎怀^(guò)5 t/h，防止回?zé)捔窟^(guò)大，大量水汽化造成分餾塔沖塔。含水量分析為36.98%，回?zé)捔繛? t/h的污油進(jìn)V-101對(duì)分餾塔壓力和酸性水流量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 污油進(jìn)原料緩沖罐V-101對(duì)分餾塔壓力和酸性水流量的影響

由圖3可以看出：由于污油中含水量高，開(kāi)始回?zé)捨塾瓦M(jìn)V-101時(shí)，大量水發(fā)生汽化，造成分餾塔壓力上升，同時(shí)汽化的水以蒸汽相態(tài)進(jìn)入分餾塔頂部的空氣冷卻器和循環(huán)水冷卻器后被冷卻成酸性水，因此酸性水出裝置量也增加了約2 t/h，與污油中含水量平衡。

為了減少這部分污油含水量，可以從原料罐區(qū)再增加一條進(jìn)焦化裝置的污油線，最終去E-121，經(jīng)過(guò)E-121脫水后送至污油罐。經(jīng)脫水后含水較低的污油進(jìn)V-101脫水減少了對(duì)分餾塔壓力的影響。通過(guò)以上改造可以使污油回?zé)捀屿`活、高效、安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1) 回?zé)捨塾途€到冷焦水線間增加一條跨線的流程成本低，易操作，適用于含水較高污油的回?zé)?，但是摻煉量控制不?dāng)，容易造成除焦過(guò)程人員中毒。

(2) 新增加的E-121再沸器，雖然成本較高，但是污油中的水可以密閉脫除，有利于環(huán)保。

(3) 回?zé)挼奈塾椭亟M分少，通過(guò)調(diào)節(jié)操作，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益，平衡了全煉油廠污油量。

(4) 再增加一條污油線進(jìn)換熱器E-121，可以使全廠重污油在不用切液的情況下完成回?zé)挕?/p>

[1] 邵建海，張立海，郭守學(xué).延遲焦化裝置摻煉浮渣存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].煉油與化工，2005，16(1)：30-32

[2] 王航空，趙少游，時(shí)虎，等.預(yù)防焦化接觸冷卻塔頂空冷凍凝問(wèn)題的措施[J].石油煉制與化工，2008，39(7)：21-23

[3] 王航空，肖知俊，邢宇，等.延遲焦化裝置汽油終餾點(diǎn)調(diào)整中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].石油煉制與化工，2014，45(4)：82-84

PROBLEMS IN COKING UNIT CAUSED BY RECYCLING DIRTY OIL AND SOLUTIONS

Wang Xiaoqiang，Zhang Zongyou，Yang Youwen，Wang Wenbin

(PetroChinaDushanziPetrochemicalCompany，Dushanzi，Xinjiang833600)

Several measures were put forward to solve the problems in coking operation caused by recycling dirty oils.These measures include：revamping recycling flow path to realize the dirty oil processing with high content of water；adding a dirty oil reboiler to continuous processing the dirty oil in pretreating unit；optimizing the operation conditions to stabilize the quality of products；and setting a dirty oil line from heat exchanger E-121 for feed from tank entering to coking unit to reduce the pressure disturbance of the coking distillation tower.

coking；dirty oil recycling；environmental protection；dirty oil reboiler

2015-08-17；修改稿收到日期：2015-10-12。

王曉強(qiáng)，工程師，2007年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，現(xiàn)從事焦化裝置操作服務(wù)工作。

王曉強(qiáng)，E-mail：lyc_wangxq@petrochina.com.cn。