優(yōu)化焦化分餾塔操作提高輕油收率

盧秋旭

（中國石化塔河分公司，新疆庫車 842000）

塔河煉化2#延遲焦化裝置蠟油餾程的10%點(diǎn)在360℃以下，而柴油95%點(diǎn)在350~360℃之間，如果能通過優(yōu)化焦化分餾塔操作，降低焦化蠟油與柴油的餾程重疊度，一方面可以直接提高裝置的輕質(zhì)油收率，另一方面可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。為系統(tǒng)研究各參數(shù)影響，運(yùn)用過程模擬技術(shù)建立常壓—焦化聯(lián)合裝置過程模擬模型，分別討論了影響焦化分餾塔蠟油、柴油餾程重疊度的操作要素，力求通過優(yōu)化焦化分餾塔的工藝操作，降低蠟油、柴油重疊度，提高輕油收率。

1 運(yùn)用過程模擬技術(shù)分析焦化分餾塔的操作要素

焦化分餾塔的主要操作參數(shù)包括：塔頂溫度、塔頂壓力、塔頂冷回流流量和回流溫度、汽油抽出量、頂循流量和溫度、柴油抽出量、柴油內(nèi)回流流量與回流溫度、中段回流流量與回流溫度、蠟油返26層和返塔底流量和溫度、分餾塔蒸發(fā)段溫度等。圖1是焦化分餾塔的工藝流程。

依據(jù)2016年7月2#常壓—焦化裝置的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝操作條件建立模型，模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工況對(duì)比如表1所示。

由表1可知，模型的計(jì)算結(jié)果都在裝置運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，并且都靠近裝置實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的均值。因此，依據(jù)2016年7月裝置運(yùn)行工況建立的聯(lián)合裝置模型能較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的模擬計(jì)算。下面運(yùn)用模型對(duì)焦化分餾塔的操作要素進(jìn)行分析。

出于更大限度的回收裝置余熱的考慮，目前盡可能降低或者不使用分餾塔頂冷回流流量，采用調(diào)節(jié)分餾塔頂循回流流量來控制塔頂熱負(fù)荷。另外，回流溫度與裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，不能由操作員直接精準(zhǔn)調(diào)控；塔頂壓力受干氣系統(tǒng)壓力影響調(diào)節(jié)余量不大。這些因素可操作性不強(qiáng)，暫不作詳細(xì)分析。同時(shí)，柴油內(nèi)回流流量的變化將嚴(yán)重影響柴油抽出板以上的低溫位取熱和中段取熱，因此，在維持柴油內(nèi)回流流量不變的條件下進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 焦化分餾塔的工藝流程

表1 模擬計(jì)算結(jié)果與2016年7月裝置實(shí)際工況對(duì)比

續(xù)表

需要特別說明的是由于該公司整體煉廠干氣過剩，尤其是夏季表現(xiàn)尤為明顯。并且，目前很難找到干氣外銷途徑。因此，只要能保證以分餾塔各取熱段為熱源的設(shè)備單元的熱量需要即可，暫時(shí)可不考慮分餾塔的取熱優(yōu)化。

因此，需要討論的操作要素主要包括：頂循流量、柴油返13層流量、中段回流量、蠟油返26層塔板流量、蒸發(fā)段溫度。

1.1 頂循回流、柴油返 13 層回流

在依據(jù)表1工況建立的模型中，維持柴油內(nèi)回流流量不變，分析頂循回流流量、柴油返13層回流與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油（焦化汽油加焦化柴油）質(zhì)量流量的關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果分別如圖2、圖3所示。

圖2 頂循回流流量與蠟油10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系

圖3 柴油返13層流量與蠟油10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系

由圖2、3可以看出，頂循回流、柴油返13層回流流量的變化的并不會(huì)對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和輕油質(zhì)量流量產(chǎn)生顯著影響。

1.2 中段回流

維持柴油內(nèi)回流流量不變，分析中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，中段回流量對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和柴油D86 95%餾程溫度的影響十分明顯。中段回流量每增加10 t/h，焦化柴油D86 95%餾程溫度下降約0.4℃，蠟油D1160 10%餾程溫度下降約0.25℃。

圖4 中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油95%餾程溫度關(guān)系

在圖4的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系，結(jié)果如圖5所示。

圖5 中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系

由圖5可知，中段回流量對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和裝置輕質(zhì)油質(zhì)量流量的影響十分明顯。隨著中段回流流量降低，蠟油D1160 10%餾程溫度的提高，柴油不斷深拔，裝置輕質(zhì)油收率不斷提高。

1.3 蠟油返 26 層塔板流量

維持柴油內(nèi)回流流量不變，分析蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果如圖6所示。

圖6 蠟油返26層塔板流量與蠟油10%餾程、柴油95%餾程溫度的關(guān)系

由圖6可以看出，蠟油返26層塔板流量對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和柴油D86 95%餾程溫度的影響十分明顯。蠟油返26層塔板流量每增加10 t/h，焦化柴油的D86 95%餾程溫度下降約0.8℃，蠟油D1160 10%餾程溫度下降約0.5℃。

在圖6的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系，結(jié)果如圖7所示。

圖7 蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質(zhì)量流量的關(guān)系

由圖7可以看出，蠟油返26層塔板流量對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和裝置輕質(zhì)油質(zhì)量流量的影響十分明顯。隨著蠟油返26層塔板流量的降低，蠟油D1160 10%餾程溫度的提高，也即是柴油的不斷深拔，裝置輕質(zhì)油收率不斷提高。

1.4 蠟油的其他回流流量

由于蠟油效益較低，焦化分餾塔采取蠟油全量循環(huán)操作，所以出裝置量不做考慮。同時(shí)，裝置焦化蠟油作急冷油、返32層內(nèi)回流，為了防止大油氣線、分餾塔人字擋板結(jié)焦，流量調(diào)節(jié)的余地不大，且流量的大小直接影響分餾塔蒸發(fā)段溫度，所以此二回流均不做單獨(dú)分析。蠟油返塔底回流可根據(jù)蠟油箱液位適當(dāng)調(diào)整。

1.5 分餾塔蒸發(fā)段溫度

維持柴油內(nèi)回流流量不變，分析分餾塔蒸發(fā)段溫度與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果如圖8所示。

圖8 分餾塔蒸發(fā)段溫度與蠟油D1160 10%餾程、柴油D86 95%餾程溫度的關(guān)系

由圖8可知，分餾塔蒸發(fā)段溫度對(duì)蠟油D1160 10%餾程溫度和柴油D86 95%餾程溫度的影響十分明顯。分餾塔蒸發(fā)段溫度每提高5℃，蠟油D1160 10%餾程溫度提高約1.5℃，焦化柴油的D86 95%餾程溫度有所下降，輕油收率將有所提高。但由于蒸發(fā)段溫度操作條件的限制較多，一般情況也不作考慮。

通過上述討論可以看出蠟油返26層塔板的流量對(duì)焦化分餾塔的蠟油、柴油餾程重疊度影響最大，中段回流流量、分餾塔蒸發(fā)段溫度次之，而其他操作因素對(duì)焦化分餾塔的蠟油、柴油餾程重疊度影響較小。為了降低蠟油、柴油的餾程重疊度，提高柴油深拔的程度，適當(dāng)提高分餾塔蒸發(fā)段溫度的同時(shí)，中段回流流量和蠟油返26層回流流量在兼顧吸收穩(wěn)定熱源和常壓換熱終溫的前提下按最低量控制。

2 裝置調(diào)整驗(yàn)證

2017年1月15—21日，2#焦化裝置的焦化柴油D86 95%餾程溫度為354~359℃，存在一定的優(yōu)化空間。1月22—24日，依據(jù)裝置操作工況，重新建立模型，進(jìn)行模擬測算。為降低蠟油、柴油的餾程重疊度，提高柴油深拔的程度，在保證焦化柴油D86 95%餾程溫度不高于365℃的前提下，模型測算出的優(yōu)化操作條件和裝置調(diào)整結(jié)果如表2所示。

表2 模型計(jì)算值與裝置實(shí)際值對(duì)比

通過表2模型優(yōu)化數(shù)據(jù)對(duì)比可知，裝置調(diào)整前的中段回流和蠟油26層返塔流量存在一定偏差。兩處流量調(diào)整后，蠟油D1160 10%餾程溫度由優(yōu)化前347.3~352.0℃提高到了357.6℃，柴油D86 95%餾程溫度由優(yōu)化前350~360℃提高到了362.0~364.8℃，裝置的試運(yùn)行參數(shù)也驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。為了計(jì)算調(diào)整后裝置輕質(zhì)油收率變化，按照裝置的生焦周期表和減壓渣油的回?zé)捛闆r，選定1月24日（優(yōu)化后）白班（7∶00—16∶00）和1月19日（優(yōu)化前）白班（7∶00—16∶00）的物料收率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

表3 優(yōu)化前后的物料收率對(duì)比

由表3可以看出，優(yōu)化后的裝置循環(huán)比與優(yōu)化前略低，主要原因是該公司焦化蠟油銷量極低，焦化裝置不得不將蠟油全量循環(huán)。優(yōu)化后，參與循環(huán)的蠟油D1160 10% 餾程溫度提高，因此，原本在蠟油中參與全量循環(huán)的柴油組分被抽了出來，造成了優(yōu)化后的裝置循環(huán)比與優(yōu)化前略低。

由表3還可以看出，盡管1月24日，裝置減渣的回?zé)挶壤哂趦?yōu)化前，并且1月24日出于采樣置換的需要還產(chǎn)出了8.51 t 3#重油，但優(yōu)化后的輕油收率仍然比優(yōu)化前提高了0.34百分點(diǎn)。因此，采用優(yōu)化中段回流和蠟油返26層的流量來降低蠟油、柴油的餾程重疊度，提高柴油深拔的程度對(duì)提高裝置輕油收率效果比較明顯。

3 結(jié)論

運(yùn)用過程模擬技術(shù)對(duì)塔河煉化常減壓—延遲焦化聯(lián)合裝置進(jìn)行流程模擬，能夠比較真實(shí)地模擬實(shí)際運(yùn)行工況；中段回流和蠟油26層返塔流量對(duì)塔河煉化的焦化蠟油、焦化柴油的餾程重疊度影響最大，在所對(duì)比工況下，經(jīng)過優(yōu)化操作，可提高裝置輕油收率0.34百分點(diǎn)。通過模型計(jì)算，可以研究多種工藝參數(shù)對(duì)裝置運(yùn)行效果的影響，找出主要調(diào)節(jié)點(diǎn)，提高優(yōu)化速度和準(zhǔn)確性，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。