影響延遲焦化裝置生焦率因素的研究

趙永山，張宗有，涂連濤，龔傳波，楊有文

（中國石油 獨(dú)山子石化分公司，新疆 克拉瑪依 833699）

影響延遲焦化裝置生焦率因素的研究

趙永山，張宗有，涂連濤，龔傳波，楊有文

（中國石油 獨(dú)山子石化分公司，新疆 克拉瑪依 833699）

對中國石油獨(dú)山子石化分公司的延遲焦化裝置進(jìn)行研究，考察了焦化原料油的殘?zhí)恐?、焦炭塔操作壓力和循環(huán)比對延遲焦化裝置生焦率（石油焦產(chǎn)率與原料殘?zhí)康谋龋┑挠绊?。試?yàn)結(jié)果表明，在其他操作條件不變的情況下，將原料殘?zhí)恐担╳）由13.66%增至15.55%，生焦率由1.74降至1.56；在保持原料殘?zhí)恐捣€(wěn)定的情況下，控制焦炭塔操作壓力由0.255 MPa降至0.155 MPa，生焦率由1.83降至1.48；通過分餾塔下部使用蠟油進(jìn)行多層噴淋洗滌或?qū)⒉糠址逐s塔底循環(huán)油作為蠟油外送的方式調(diào)節(jié)循環(huán)比由0.45降至0.15，生焦率由1.75降至1.50。

延遲焦化；生焦率；殘?zhí)恐?/p>

延遲焦化裝置作為重油加工裝置，目前可處理的原料有重質(zhì)原油、直餾渣油、減壓渣油、裂解焦油、催化裂化油漿、脫油瀝青、煉油廠污油和污泥等，經(jīng)焦化過程處理可得70%～80%的液體產(chǎn)品、5%左右的氣體和15%～25%的石油焦［1］。汽油和柴油可作為加氫精制的原料，蠟油可作為加氫裂化或催化裂化的原料，氣體經(jīng)過脫硫后可作為燃料氣［2］。

近年來，隨著世界原油重質(zhì)化趨勢的發(fā)展，渣油深度加工工藝的選擇已成為越來越重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)課題，延遲焦化裝置以其工藝成熟、對原料性質(zhì)及雜質(zhì)含量沒有限制的特點(diǎn)成為煉油廠重油改質(zhì)的優(yōu)選加工方案，但延遲焦化裝置也存在焦炭產(chǎn)率高的缺點(diǎn)。以往在評價延遲焦化裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平時，主要使用液體收率，但受原料性質(zhì)的影響，各個延遲焦化裝置的液體收率相差很大，現(xiàn)在綜合考慮原料性質(zhì)，普遍使用生焦率（石油焦產(chǎn)率與原料殘?zhí)康谋龋┳鳛樵u價裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，生焦率不僅體現(xiàn)了原料殘?zhí)恐迪嗤瑫r的石油焦產(chǎn)率，更能體現(xiàn)不同原料殘?zhí)恐档难b置運(yùn)行水平，生焦率低說明裝置經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)好，生焦率高說明裝置經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)差。影響生焦率的因素主要有原料的殘?zhí)恐?、焦炭塔操作壓力和裝置循環(huán)比。由于各個裝置的工藝特點(diǎn)不同，目前各個延遲焦化裝置的生焦率差異很大。

本工作對中國石油獨(dú)山子石化分公司的延遲焦化裝置進(jìn)行研究，考察了焦化原料油的殘?zhí)恐怠⒔固克僮鲏毫脱h(huán)比對延遲焦化裝置生焦率的影響。

1 延遲焦化裝置流程的簡述

獨(dú)山子石化分公司1 200 kt/a延遲焦化裝置于2009年8月投產(chǎn)，主要加工減壓渣油，回?zé)捜珡S重污油和污水預(yù)處理裝置回收的污油。原料油首先經(jīng)換熱進(jìn)入原料油緩沖罐，原料油緩沖罐內(nèi)的油由泵抽出，與分餾塔底泵送來的循環(huán)油混合后一起進(jìn)入加熱爐，經(jīng)加熱爐對流段、輻射段升溫至 500 ℃左右；然后通過四通閥進(jìn)入焦炭塔，在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行裂解和縮合反應(yīng)，生成油氣和焦炭；焦炭聚結(jié)在焦炭塔內(nèi)，反應(yīng)生成的油氣自焦炭塔頂逸出進(jìn)入分餾塔，經(jīng)過分餾得到富氣、粗汽油、柴油、輕蠟油、重蠟油和循環(huán)油。富氣經(jīng)壓縮后與粗汽油一起送至吸收穩(wěn)定裝置，經(jīng)分離得到干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油。裝置自投產(chǎn)后生焦率長期在1.6以上，最高達(dá)到1.83。

2 影響焦化裝置生焦率的因素

2.1 殘?zhí)恐档挠绊?/p>

焦化原料油的殘?zhí)恐凳枪浪闵孤实囊粋€主要因素。瞿國華［3］綜合多種原油的加工數(shù)據(jù)，認(rèn)為一般延遲焦化裝置的生焦率為1.6，實(shí)際值往往大于此值。延遲焦化裝置的特點(diǎn)是對原料性質(zhì)幾乎沒有限制，因此加工劣質(zhì)、重質(zhì)原料對降低生焦率提高經(jīng)濟(jì)效益非常有益。經(jīng)過減壓蒸餾裝置深拔操作后得到的減壓渣油殘?zhí)恐蹈?，進(jìn)入焦化裝置后發(fā)生中、輕質(zhì)芳烴的縮合反應(yīng)減少，可降低焦炭產(chǎn)率和生焦率。原料殘?zhí)恐祵ι孤实挠绊懸妶D1。由圖1可知，通過減壓深拔操作將原料殘?zhí)恐担╳）由13.66%增至15.55%，延遲焦化裝置的生焦率由1.74降至1.56，降幅較明顯。

2.2 焦炭塔操作壓力的影響

焦炭塔操作壓力是影響生焦率的一個重要因素，降低焦炭塔操作壓力可提高液體產(chǎn)品收率，降低石油焦產(chǎn)率和生焦率，焦炭塔壓力每降低0.05 MPa，焦炭產(chǎn)率下降1%。老裝置的焦炭塔操作壓力基本在0.17 MPa左右，有的裝置甚至達(dá)到了0.2 MPa以上，新設(shè)計的焦炭塔操作壓力為0.105～0.141 MPa［4］。要降低焦炭塔操作壓力，首先要適當(dāng)?shù)脑黾咏固克闹睆?，但焦炭塔直徑的增加會給除焦造成困難，且影響裝置的投資，現(xiàn)在國內(nèi)最大焦炭塔的直徑為9.8 m［5］；其次，可降低大油氣線的壓力降，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，目前大油氣線的直徑一般為600 mm，有新設(shè)計裝置采用直徑為900 mm的大油氣線，影響大油氣線壓力降的另外一個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頂溫度平穩(wěn)，在大油氣線上安裝防結(jié)焦器改善急冷油的注入方式減緩大油氣線結(jié)焦［6］，另外需要定期清理大油氣線上的結(jié)焦；再就是降低分餾塔操作壓力，可通過采用低壓降的塔內(nèi)構(gòu)件、加大塔的直徑、增加塔頂冷凝器面積及降低富氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力來降低分餾塔壓力［7］。通過降低富氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力和調(diào)節(jié)分餾塔頂冷卻負(fù)荷將分餾塔壓力由0.13 MPa降至0.09 MPa，并定期清理焦炭塔頂大油氣線結(jié)焦，將焦炭塔操作壓力由0.255 MPa降至0.155 MPa。

圖1 原料殘?zhí)恐祵ι孤实挠绊慒ig.1 Infuence of carbon residue in raw material oil on the coking rate. Coking rate： ratio of petroleum coke yield to carbon residue in raw material oil.

焦炭塔操作壓力對生焦率的影響見圖2。由圖2可知，焦炭塔操作壓力由0.255 MPa降至0.155 MPa，生焦率由1.83降至1.48。但對于老裝置要進(jìn)一步降低焦炭塔操作壓力，富氣壓縮機(jī)的能力成為瓶頸，壓縮機(jī)入口壓力降低后，氣體體積增加，壓縮機(jī)規(guī)格需要升級，對裝置影響較大。

2.3 循環(huán)比的影響

循環(huán)比是延遲焦化裝置的一個重要操作參數(shù)，循環(huán)比的變化可影響產(chǎn)品的分布和質(zhì)量，降低循環(huán)比可降低生焦率。由于各個煉油廠蠟油加工方案不同，要求蠟油的質(zhì)量也各有差異，因此延遲焦化裝置的循環(huán)比各不相同，有的裝置甚至達(dá)到0.4左右，有的裝置采用低循環(huán)比操作，循環(huán)比控制在0.1～0.15范圍之內(nèi)，有的裝置甚至達(dá)到0.05或零循環(huán)比［8］。對于現(xiàn)有裝置要降低循環(huán)比必須經(jīng)過技術(shù)改造，對原料進(jìn)入分餾塔的裝置要控制低循環(huán)比需對分餾塔下部進(jìn)行改造，改造后的流程見圖3。洗滌段采用噴霧室形式，使用蠟油作為噴淋洗滌介質(zhì)，并采用多層噴霧的方式，通過改造不僅可防止分餾塔下部塔盤干板，還可降低循環(huán)比［9］。對于可調(diào)循環(huán)比的裝置需將部分分餾塔底的循環(huán)油作為蠟油產(chǎn)品外送至下游裝置進(jìn)行加工，改造后的流程見圖4。通過改造可降低循環(huán)比，甚至實(shí)現(xiàn)零循環(huán)比操作。

圖2 焦炭塔操作壓力對生焦率的影響Fig.2 Infuence of the operating pressure of coke tower on the coking rate.

圖3 分餾塔下部改造后的流程Fig.3 Technological process of the fractionator after its bottom modifcation.

圖4 循環(huán)油作為蠟油改造后的流程Fig.4 Technological process after modifcation with circulating oil as gas oil.

對于可調(diào)循環(huán)比的延遲焦化裝置可通過提高蒸發(fā)段溫度保證適當(dāng)?shù)姆逐s塔底循環(huán)量，將分餾塔底部分循環(huán)油作為蠟油產(chǎn)品，將循環(huán)比由0.45降至0.15，循環(huán)比降低后對生焦率的影響見圖5。從圖5可看出，循環(huán)比由0.45降至0.15，生焦率由1.75降至1.50，但將循環(huán)油作為蠟油產(chǎn)品后，蠟油明顯變重，殘?zhí)恐瞪?，需要對下游裝置的加工方案做適當(dāng)調(diào)整［10］。

圖5 循環(huán)比降低后對生焦率的影響Fig.5 Infuence of the recycle ratio reduction on the coking rate.

3 結(jié)論

1）延遲焦化裝置適合加工各種重油，對原料性質(zhì)幾乎沒有限制，將原料殘?zhí)恐担╳）由13.66%增至15.55%，生焦率由1.74降至1.56。有效降低了焦化裝置的生焦率。

2）對新設(shè)計裝置通過增加焦炭塔的直徑，采用直徑較大的大油氣線和低壓降的分餾塔內(nèi)構(gòu)件降低焦炭塔操作壓力；對于老裝置通過技術(shù)改造在大油氣線上安裝防結(jié)焦器改善急冷油的注入方式減緩大油氣結(jié)焦，并定期清理大油氣上的結(jié)焦，調(diào)整富氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力和分餾塔頂冷卻負(fù)荷有效降低焦炭塔操作壓力。焦炭塔操作壓力由0.255 MPa降至0.155 MPa，延遲焦化裝置的生焦率由1.83降至1.48。

3）對于原料進(jìn)入分餾塔的焦化裝置，分餾塔下部使用蠟油進(jìn)行多層噴淋洗滌，可降低裝置的循環(huán)比；對于可調(diào)循環(huán)比的焦化裝置，將分餾塔底部分循環(huán)油作為蠟油外放降低裝置的循環(huán)比。循環(huán)比由0.45降至0.15時，生焦率由1.75降至1.50。

［1］徐春明，楊朝合. 石油煉制工程［M］. 北京：石油工業(yè)出版社，2011：277 - 278.

［2］侯祥麟. 中國煉油技術(shù)［M］. 北京：中國石化出版社，2001：94.

［3］瞿國華. 延遲焦化工藝與工程［M］. 北京：中國石化出版社，2011：223.

［4］李春年. 渣油加工工藝［M］. 北京：中國石化出版社，2002：117.

［5］瞿國華. 延遲焦化工藝與工程［M］. 北京：中國石化出版社，2011：453.

［6］段從妙，梁文彬. 延遲焦化裝置油氣線結(jié)焦問題分析與整改［J］. 煉油技術(shù)與工程，2010，40（9）：11 - 15.

［7］李春年. 渣油加工工藝［M］. 北京：中國石化出版社，2002： 109.

［8］瞿國華. 延遲焦化工藝與工程［M］. 北京：中國石化出版社，2011：301.

［9］晁可繩，梁雙雙，崔莉. 焦化分餾塔下部優(yōu)化設(shè)計［J］. 煉油技術(shù)與工程，2013，43（5）：9 - 12

［10］李春年. 渣油加工工藝［M］. 北京：中國石化出版社，2002：99.

（編輯 平春霞）

中國神華MTO 裝置首用國產(chǎn)黃油抑制劑

中國神華煤制油化工有限公司榆林化工分公司采用國產(chǎn) MTO 黃油抑制劑 BL -628HZ 產(chǎn)品的年產(chǎn) 1 800 kt煤制烯烴裝置首次投料試車成功。該 BL-628HZ 黃油抑制劑產(chǎn)品是由北京斯伯樂科學(xué)技術(shù)研究院自主研發(fā)的新產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的捕捉活性自由基的能力，能有效抑制煤化工 MTO轉(zhuǎn)化氣中酮、醛以及過氧化物聚合結(jié)垢。

神華榆林年產(chǎn) 1 800 kt MTO 裝置開工使用結(jié)果表明：BL-628HZ 產(chǎn)品將大型 MTO 裝置用黃油抑制劑產(chǎn)品的噸烯烴單耗由 8.8 kg降至 5.8 kg，將年產(chǎn) 1 800 kt MTO 裝置黃油抑制劑單耗下降了34%。BL -628HZ 產(chǎn)品的凝固點(diǎn)低，解決了進(jìn)口產(chǎn)品在-11 ℃ 時就凝固凍堵的操作瓶頸問題。此外BL-628HZ 產(chǎn)品屬于堿性產(chǎn)品，既環(huán)保又不腐蝕設(shè)備，徹底消除了進(jìn)口產(chǎn)品呈酸性的弊端 。

蘭州化物所在C—N鍵活化研究方面取得系列進(jìn)展

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過發(fā)展高效的C—N鍵活化新模式，制備相應(yīng)的金屬-碳、金屬-氮活性中間體，在研究其基元反應(yīng)過程的基礎(chǔ)上，建立新型高效的催化反應(yīng)，取得了一系列突破性進(jìn)展。他們利用C—N鍵活化建立了一系列新型的C—C和C—N成鍵反應(yīng)，通過C—N鍵活化發(fā)展了新型羰基化反應(yīng)。 該研究揭示了C—N鍵活化相關(guān)反應(yīng)的三大類機(jī)理；分析了C—N鍵活化的構(gòu)效關(guān)系。

蘭州化物所仿生催化烯烴不對稱環(huán)氧化研究取得新進(jìn)展

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所多年來致力于非血紅素酶仿生催化氧化研究。他們在前期發(fā)展的多手性四氮金屬配合物/乙酸/雙氧水的烯烴不對稱環(huán)氧化催化體系的基礎(chǔ)上，發(fā)展了使用催化量硫酸替代常用的化學(xué)計量有機(jī)羧酸添加劑的新體系，更大位阻的手性四氮錳配合物可高效、高選擇性地催化烯烴（不對稱）環(huán)氧化反應(yīng)；與傳統(tǒng)有機(jī)羧酸體系相比硫酸體系的反應(yīng)活性和立體選擇性均有大幅提高，環(huán)氧產(chǎn)物的對映選擇性可高達(dá)98%。在與韓國梨花女子大學(xué)對該反應(yīng)機(jī)理的合作研究中發(fā)現(xiàn)，硫酸的存在促進(jìn)了錳過氧化氫（Mn—OOH）物種異裂生成高價金屬氧中間體，而硫酸根陰離子作為配陰離子聯(lián)接到金屬錳中心進(jìn)一步提高了反應(yīng)的對映選擇性。密度泛函理論計算也進(jìn)一步證明了所提出的中間體的合理性。該研究進(jìn)一步發(fā)展了之前報道的有機(jī)羧酸體系，構(gòu)建了一個全新的非血紅素酶仿生催化氧化體系，研究成果發(fā)表在最近出版的《美國化學(xué)會志》上。

國能投120億上馬煤化工新項(xiàng)目

遼寧阜新市與國能新興能源集團(tuán)股份公司正式簽訂國能新興能源阜新新邱化工產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目合作協(xié)議，標(biāo)志著國能煤化工項(xiàng)目正式落戶新邱區(qū)煤化工產(chǎn)業(yè)基地。

國能新型能源阜新新邱化工產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目計劃總投資120億元，規(guī)劃占地3 000畝。項(xiàng)目分煤炭氣化制合成氣、空分、熱電、水處理、沼氣、液化天然氣、乙二醇、樹脂和裝備制造9個子項(xiàng)目，一期工程將于近期開工建設(shè)。項(xiàng)目全部建成后，預(yù)計可實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值100億元。

羅切斯特大學(xué)研發(fā)可承受超過自身1 000倍質(zhì)量的新材料

羅切斯特大學(xué)開發(fā)出一種新的聚合物材料，它可承受超過自身1 000倍質(zhì)量的物體，這種能力是金屬材料很難達(dá)到的。由于其復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，使其在受到超過自身質(zhì)量1 000倍的物體拉伸時，雖然也會一定程度的改變形狀，但不會被扯斷。之后只需稍微加熱就可恢復(fù)到原始狀態(tài)。而加熱的溫度約37 ℃，與人體體溫相當(dāng)，意味著在拉伸過后你只需要“捂”一會就能讓它恢復(fù)原狀。而這種材料將被用于一些極限運(yùn)動設(shè)備的制作，醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備等。

上海兗礦能源鈷/鐵基費(fèi)托合成催化劑通過鑒定

上海兗礦能源科技公司開發(fā)研究的鐵劑淤漿床費(fèi)托合成催化劑與工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目和鈷基漿態(tài)床費(fèi)托合成催化劑開發(fā)與放大研究兩項(xiàng)目，通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會在北京主持的科技成果鑒定會。

其中，鐵基漿態(tài)床費(fèi)托合成催化劑項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了鐵基漿態(tài)床費(fèi)托合成催化劑實(shí)驗(yàn)室制備、放大和工業(yè)生產(chǎn)，為大型工業(yè)化煤制油裝置提供了可靠的催化劑和工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)；鈷基漿態(tài)床費(fèi)托合成催化劑項(xiàng)目則成功開發(fā)了鈷基漿態(tài)床費(fèi)托合成催化劑實(shí)驗(yàn)室制備和中試放大技術(shù)，為大型工業(yè)化費(fèi)托合成裝置提供了技術(shù)儲備。

Research on effect factors of coking rate of a delayed coking unit

Zhao Yongshan，Zhang Zongyou，Tu Liantao，Gong Chuanbo，Yang Youwen
（PetroChina Dushanzi Petrochemical Company， Kelamayi Xinjiang 833699，China）

A delayed coking unit in Dushanzi petrochemical company was investigated. The efects of carbon residue in raw material oil，operating pressure of coking tower and recycle ratio on the coking rate were studied. It was showed that，when the carbon residue(w) increased from 13.66% to 15.55% and the other operating conditions were unchanged，the coking rate of the delayed coking unit decreased from 1.74 to 1.56；when the carbon residue content in raw material oil was unchanged and the operating pressure of the coking tower was reduced from 0.255 MPa to 0.155 MPa，the coke rate of the delayed coking unit decreased from 1.83 to 1.48；when the recycle ratio reduced from 0.45 to 0.15 by multi-layer spray washing with wax oil in the fractionators bottom or discharging out a part of circulating oil in the fractionator bottom as wax oil， the coking rate decreased from 1.75 to 1.50.

delayed coking；coking rate；carbon residue

1000 - 8144（2016）06 - 0745 - 04

TQ 519

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.06.018

2015 - 12 - 16；［修改稿日期］2016 - 03 - 03。

趙永山（1981—），男，新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市人，大學(xué)，工程師，電話 0992 - 3887928，電郵 lyc_zys@petrochina. com.cn。