提高延遲焦化裝置渣油轉(zhuǎn)化能力的優(yōu)化措施

張淮翔

(玉門煉化總廠焦化車間，甘肅 玉門 735200)

延遲焦化裝置流程較簡(jiǎn)單，投資少，工藝成熟，是重質(zhì)油加工的重要手段。渣油經(jīng)過脫碳可以最大限度的獲取餾分油，石油焦又是冶金、煉鋁的主要電機(jī)原料來源。延遲焦化的柴汽比也明顯高于催化裂化和加氫裂化，焦化柴油餾分十六烷值一般高于催化裂化生產(chǎn)的柴油，焦化加工耗能比催化裂化低40 kg/t標(biāo)油以上。延遲焦化在實(shí)現(xiàn)重油平衡上有著巨大的優(yōu)勢(shì)，玉門煉化總廠50萬t/a延遲焦化裝置，在我廠改為短流程燃料型生產(chǎn)模式后，延遲焦化主要擔(dān)負(fù)著全廠平衡重油加工的重要責(zé)任[1,2]。

1 優(yōu)化操作參數(shù)的必要性

隨著原油密度逐漸增大，石蠟基原油的減少，中間基原油和重質(zhì)稠油的增加，重油產(chǎn)量大幅增加。為應(yīng)對(duì)原油劣質(zhì)化，常減壓裝置采用深拔技術(shù)，渣油產(chǎn)量增長(zhǎng)，重油加工任務(wù)逐年加重。

在重油加工量增大的情況下，延遲焦化在大處理量下的長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)全廠平衡重油加工和提高經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。延遲焦化存在的問題是，液體產(chǎn)物收率較低和焦炭?jī)r(jià)值不高，有時(shí)銷路不暢。延遲焦化的液體產(chǎn)物收率一般可達(dá)70%左右，但是目前只有60%-65%，焦炭產(chǎn)率有可能超過30%。所以在固有裝置上，通過優(yōu)化操作，提高渣油轉(zhuǎn)化能力，提高輕質(zhì)油品收率，煉廠實(shí)現(xiàn)渣油零排放，是十分重要的舉措。

2 延遲焦化裝置優(yōu)化操作措施

2.1 設(shè)備檢修整改

2016年8月，三年一次的大檢修，焦化裝置對(duì)全裝置進(jìn)行了全方位的檢修。提高關(guān)鍵設(shè)備的可靠性，以延長(zhǎng)焦化裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行周期。

2.1.1加熱爐部分

加熱爐北爐膛上部爐管表皮溫度有時(shí)接近800 ℃，達(dá)到了Cr5Mo爐管抗氧化極限溫度，中部部分爐管出現(xiàn)嚴(yán)重變形和氧化剝皮現(xiàn)象，說明爐膛負(fù)荷已很重。南北兩爐膛負(fù)荷不均勻，對(duì)加熱爐的安全運(yùn)行存在較大的威脅。

大檢修期間，輻射爐管全程燒焦完成后，檢查加熱爐輻射室、對(duì)流室爐管氧化爆皮、變形彎曲視情況，對(duì)輻射爐管進(jìn)行測(cè)厚，爐管材質(zhì)仍為Cr5Mo，更換了第1、2、6、7、10、11、12、16、17、18共10根輻射爐管，檢修燃燒器16臺(tái)，加熱爐引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)大修，同時(shí)對(duì)空氣預(yù)熱器和煙道擋板進(jìn)行了檢修。

清除對(duì)流爐管上的積灰，提高加熱爐熱效率，降低輻射室熱負(fù)荷重，以降低爐管表皮溫度，減少爐管結(jié)焦傾向和爐管壓力差，降低爐管表皮溫度。

2.1.2分餾塔部分

分餾塔更換塔底舌型塔盤3層，更換浮閥塔盤8層，補(bǔ)起其余塔盤缺失浮閥。

塔體檢測(cè)塔接管7處有減薄更換接管(一中抽出接管、壓力平衡線接管、二中回流接管、頂循回流接管、塔底液面計(jì)上下兩接管、輻射抽出接管)。

2.1.3焦炭塔部分

焦炭塔進(jìn)行全面檢測(cè)：測(cè)厚、測(cè)直徑、變形情況，焊縫檢查，重點(diǎn)檢測(cè)裙座焊縫、表面裂紋、接管焊縫(內(nèi)外焊縫進(jìn)行檢測(cè))。

2.1.4其他

輻射泵(P102/2)大修，輻射泵(P102/1)整體更換。

冷換設(shè)備更換管束4具，更換4臺(tái)空冷，更換水箱盤管1具，其余清洗試壓。

對(duì)除焦系統(tǒng)進(jìn)行檢修：更換切焦器1臺(tái)，鉆機(jī)絞車系統(tǒng)全面檢查，更換軸承、聯(lián)軸器及剎車片，更換焦炭塔底蓋機(jī)液壓千斤。

2.2 穩(wěn)定原料性質(zhì)

實(shí)行短流程燃料型生產(chǎn)模式下，延遲焦化裝置主要處理的原料為減壓渣油。原料的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的分布和質(zhì)量有很大的影響。通常來講，原料油的密度越大，焦炭產(chǎn)率也就越高，輕油收率就越小。根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在一般情況下，焦炭產(chǎn)率約為原料殘?zhí)恐档?.5～2倍。對(duì)于同一種原油，在常減壓裝置的減壓深拔下，致使減壓渣油劣質(zhì)化更加嚴(yán)重，也給焦化裝置的正常生產(chǎn)帶來很大的困難。

平穩(wěn)減壓渣油進(jìn)裝置量，與上游裝置協(xié)商，確保來油溫度在190℃以上。定期進(jìn)行原料性質(zhì)分析，從而適當(dāng)調(diào)整操作條件，保證輕質(zhì)油收率。

2.3 提高操作溫度

操作溫度即為加熱爐輻射料出口溫度，是延遲焦化裝置的重要操作指標(biāo)，它的變化直接影響到路管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度，從而影響到焦化產(chǎn)物的產(chǎn)率和性質(zhì)。反應(yīng)溫度提高3～5 ℃，液體收率會(huì)增長(zhǎng)1%。對(duì)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，氣體、汽油和柴油的產(chǎn)率增大，而蠟油的產(chǎn)率變小。焦炭中的揮發(fā)份由于操作溫度的升高而降低，其產(chǎn)率減少。

檢修前鑒于加熱爐爐管結(jié)焦變形、爐膛負(fù)荷不均勻、空氣預(yù)熱器腐蝕破損等嚴(yán)重問題，輻射分支量最大能提到53 t/h，在預(yù)熱階段，為了達(dá)到反應(yīng)溫度，常常會(huì)采取降分支量的手段來保證焦化正常平穩(wěn)操作,這樣對(duì)完成加工任務(wù)更加不利。

在大檢修過后，鑒于加熱爐良好的運(yùn)行狀態(tài)，我裝置實(shí)施緩和提溫，將操作溫度由以往的492±1 ℃提高到497±2 ℃，提高了反應(yīng)深度。同時(shí)也提高了焦炭塔的保溫效果，降低輻射出口至焦炭塔的溫降，確保油品在輻射爐管內(nèi)足夠吸熱后，在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)徹底。再者就是打破了加大注水量，以提高路管內(nèi)油品流速，而保證爐管不易結(jié)焦的誤區(qū)。提高反應(yīng)溫度，就勢(shì)必會(huì)加重爐管結(jié)焦傾向，應(yīng)根據(jù)輻射分支量，合理選用注水量，以避免大注水量消耗油品反應(yīng)所需的熱量，那么提高反應(yīng)溫度的舉措必會(huì)事倍功半了。

2.4 穩(wěn)定操作壓力

操作壓力是指焦炭塔的反應(yīng)壓力。焦炭塔的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。降低焦炭塔操作壓力使得焦炭產(chǎn)率下降和液體油收率增加,延遲焦化采用低壓操作有利,焦炭塔壓力每降低0.05 MPa，液體體積收率增加1.3%，焦炭產(chǎn)率下降1%。

焦炭塔的操作壓力在0.15～0.20 MPa，但是降低操作壓力，在避免焦炭塔起泡、焦粉攜帶和彈丸焦生成方面就有極大的局限性。焦化裝置目前操作壓力主要受系統(tǒng)壓力的影響，若低壓瓦斯外排不暢，焦炭塔頂壓力超過0.20 MPa，對(duì)于操作時(shí)不利。但是對(duì)于我廠焦化裝置而言，在平穩(wěn)操作下，操作壓力一般是不會(huì)變化的。

2.5 降低循環(huán)比

循環(huán)比是反應(yīng)物在分餾塔中分出的塔底循環(huán)油與新鮮原料油的流量之比。它是對(duì)焦化裝置處理能力、產(chǎn)品性質(zhì)及其分布有重要影響的操作參數(shù)。在加熱爐進(jìn)料量一定的情況下，增大循環(huán)比會(huì)明顯降低裝置的實(shí)際處理能力。所以通常采用較小的循環(huán)比，來保持較高的裝置處理能力。

循環(huán)比降低后，加入輻射段的進(jìn)料性質(zhì)將發(fā)生變化，密度增加，更接近焦化新鮮原料的性質(zhì)。在同樣的加熱爐運(yùn)行狀態(tài)下，爐管內(nèi)結(jié)焦的可能性增加，結(jié)焦速率也會(huì)迅速上升。

合理的低循環(huán)比，應(yīng)當(dāng)以分餾塔洗滌段能否有效洗滌來自焦炭塔的高溫油氣為極限。循環(huán)比降低后，分餾塔下部換熱段溫度會(huì)上升到385 ℃以上，隨之會(huì)發(fā)生裂化、縮合反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成分餾塔下部結(jié)焦，進(jìn)而會(huì)影響裝置的操作周期。在工藝過程和設(shè)備結(jié)構(gòu)固定的情況下，在檢修期間對(duì)分餾塔做了一項(xiàng)技改，加設(shè)管線將一中回流油引至蠟油下回流入口處，塔內(nèi)加設(shè)“工字”噴淋管，以作洗滌油降低換熱段溫度。根據(jù)焦炭塔的生產(chǎn)周期，在焦炭處理階段，在應(yīng)用一中洗滌油降溫時(shí)，采用0.4左右的循環(huán)比；在預(yù)熱階段，高溫油氣入分餾塔量減少，停用一中洗滌油，保證輻射料入加熱爐溫度的前提下，采用0.35左右的循環(huán)比。

2.6 其他優(yōu)化操作

2.6.1抑制分餾塔頂結(jié)鹽結(jié)垢

針對(duì)分餾塔頂結(jié)鹽結(jié)垢現(xiàn)象，提高分餾塔塔頂溫度，頂循回流溫度、頂循抽出溫度按高的指標(biāo)控制，加大回流量。控制加熱爐的爐管注汽在指標(biāo)下限，減少進(jìn)入分餾塔的水蒸氣量，降低水蒸氣分壓，減少結(jié)鹽幾率。

2.6.2減少油氣線和分餾塔底結(jié)焦

針對(duì)大油氣線結(jié)焦及分餾塔底粉焦積存的現(xiàn)象，定時(shí)定量向生產(chǎn)塔注入消泡劑，以降低泡沫層高度，降低油氣內(nèi)粉焦?jié)舛龋詼p少油氣線的結(jié)焦傾向，以及遏制分餾塔底的結(jié)焦現(xiàn)象。

3 優(yōu)化操作效果

2016年9月中旬，在完成三年一次大檢修任務(wù)后，各項(xiàng)設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，焦化裝置在一次開廠成功，工藝工況運(yùn)行進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，采用提高焦化反應(yīng)溫度，穩(wěn)定焦炭塔的操作壓力，降低循環(huán)比等優(yōu)化措施?？梢酝ㄟ^表1中調(diào)整前后的數(shù)據(jù)匯總看出：在原有的裝置基礎(chǔ)上，采用切實(shí)可行的優(yōu)化措施，對(duì)提高裝置渣油轉(zhuǎn)化能力，提升加工量，提高輕質(zhì)油收率方面具有顯著的效果。

表1 優(yōu)化操作前后變化情況Table 1 Optimize the changes before andafter the operation

由表1可知：從實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)看出，提高焦化反應(yīng)溫度，達(dá)到了提高液體收率1%，降低焦炭揮發(fā)分的目的。其次，根據(jù)焦炭塔生產(chǎn)周期，適時(shí)適量打一中油做分餾塔底洗滌油，降低分餾塔底溫度，循環(huán)比最低可降至0.35。冷進(jìn)料量由以往的平均37.8 t/h提高到40.5 t/h，每天可以多加工減壓渣油45 t左右，一年就可以多加工渣油1.6×104t。

4 結(jié)論和建議

針對(duì)我廠渣油產(chǎn)量大，輕油收率低的問題，焦化裝置在現(xiàn)有的設(shè)備工藝運(yùn)行基礎(chǔ)上，為提高焦化裝置的加工能力和加大重油的轉(zhuǎn)化深度，挖潛增優(yōu)我們主要從以下方面入手：提高設(shè)備的安全運(yùn)行可靠性；提高操作溫度，加深反應(yīng)深度；穩(wěn)定焦炭塔操作壓力；選擇適當(dāng)?shù)牡脱h(huán)比。調(diào)整加熱爐輻射爐管注水量和分餾塔底循環(huán)油量，適量打急冷油，控制焦炭塔頂溫度和分餾塔底溫度。采用定時(shí)定量加注消泡劑的手段，以減少油氣線的結(jié)焦傾向，以及遏制分餾塔底的結(jié)焦現(xiàn)象。

以下還有幾點(diǎn)建議：

(1)提高加工量，在加熱爐負(fù)荷允許的情況下，要嚴(yán)格控制焦層高度不高于18米，定期檢查過濾器，采用過濾器反吹措施，防止過濾器堵塞，抑制粉焦向分餾塔的攜帶。在工藝上也要及時(shí)調(diào)整操作。

(2)提高操作溫度和降低循環(huán)比勢(shì)必會(huì)對(duì)加熱爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來威脅。穩(wěn)定爐管注水量，也可考慮采用多點(diǎn)注汽，以防止或減緩爐管結(jié)焦。

(3)提高操作工的操作水平，加強(qiáng)DCS工藝數(shù)據(jù)監(jiān)控，根據(jù)焦炭塔的周期性切換及時(shí)調(diào)整操作，避免大的波動(dòng)，確保99%以上的操作平穩(wěn)率。

[1] 瞿濱.延遲焦化裝置技術(shù)問答，北京：中國石化出版社，2010.01.

[2] 瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2007.