靈活焦化洗滌塔系統(tǒng)工藝設計優(yōu)化

杭廣成

(浙江恒逸工程管理有限公司，浙江 杭州 311215)

0 引言

延遲焦化工藝自20 世紀30年代工業(yè)化以來，是目前應用最廣的渣油加工技術。比較成熟業(yè)績較多的延遲焦化技術有福斯特-惠勒( Foster Wheeler 以下簡稱FW)、美國康菲 (Conoco Philips 以下簡稱COP)、中國石化工程建設有限公司(以下簡稱SEI)、中國石化洛陽工程建設有限公司(以下簡稱LPEC)的專有延遲焦化技術。世界上大部分延遲焦化裝置都是采用這些專有技術設計、建設的，在工藝流程、設備等方面大同小異，但又各有技術特點。

延遲焦化裝置分餾塔系統(tǒng)結焦問題曾是影響其長周期運行的主要原因之一。近年來為解決延遲焦化裝置分餾系統(tǒng)結焦問題，延遲焦化各專利提供商均對分餾系統(tǒng)工藝設計進行了改進。因循環(huán)重蠟油中膠質、瀝青質等易結焦成分遠低于減壓渣油，其結焦傾向比減壓渣油明顯降低，故各專利商均取消了原渣油與反應油氣直接換熱流程，改為蠟油與反應油氣換熱，通過巧妙的工藝流程設計解決了分餾系統(tǒng)的長周期運行問題。從各大煉廠檢修情況來看，分餾系統(tǒng)結焦問題得到了徹底解決。

目前新建設的延遲焦化裝置均取消了減壓渣油與反應油氣直接換熱的工藝設計，其它在役裝置如鎮(zhèn)海煉化Ⅱ焦化、天津石化Ⅰ焦化、齊魯Ⅲ焦化等都進行了換熱流程改造，取消了渣油與油氣直接換熱的流程。

1 延遲焦化分餾系統(tǒng)防結焦改進

1.1 LPEC分餾塔系統(tǒng)防結焦工藝

近年LPEC 設計的大型延遲焦化裝置其分餾系統(tǒng)的設計均采用“可調循環(huán)比技術”(圖1)。其主要特點是渣油不再進焦化分餾塔底，換熱后的渣油自焦化爐對流室直接進入輻射室后進入焦炭塔生焦。焦炭塔塔頂油氣通過與塔底循環(huán)蠟油換熱以實現油氣的脫過熱。重蠟油組分中膠質、瀝青質較減壓渣油大幅度降低，結焦溫度點高，極大的減緩了分餾系統(tǒng)的結焦傾向。

1.2 SEI“全蠟油回流脫過熱”延遲焦化工藝

SEI 設計的大型延遲焦化裝置采用SEI 專利“全蠟油下回流脫過熱”延遲焦化工藝(圖2)，渣油在分餾塔內與焦炭塔塔頂油氣不再直接換熱。油氣的脫過熱全部通過蠟油下回流與油氣直接換熱實現。最新SEI 分餾塔塔底采用隔板式設計，盡量減少重蠟油返回分餾塔塔底，理論上可以實現低循環(huán)比操作。這種設計方式也大大延長了分餾塔的運行周期，從近年運行裝置的實際情況來看，分餾系統(tǒng)經過四年的運行，塔底系統(tǒng)仍未出現結焦現象。

圖1 LPEC“可調循環(huán)比”延遲焦化工藝示意圖

圖2 SEI“全蠟油下回流脫過熱”示意圖

1.3 FW、COP原料分餾系統(tǒng)與SEI、LPEC對比

圖3 為COP 的分餾塔底設計，渣油經過換熱后進入分餾塔。分餾塔上重蠟集油槽可以將重蠟油抽出，理論上可達到循環(huán)油與渣油在分餾塔底不接觸。反應油氣與渣油不接觸，避免了渣油結焦。SEI 延遲焦化工藝分餾系統(tǒng)設計與COP 類似。

FW 設計與上述不同，渣油換熱后不進分餾塔，而是進入單獨設計的輻射進料緩沖罐，循環(huán)油(重蠟油)自分餾塔底抽出后，一路作為循環(huán)油進入輻射進料緩沖罐，作為可調整的循環(huán)油量，另一路出裝置。這種流程設計使循環(huán)比調整的靈活性大大提高，零循環(huán)比的實現可能性高于上述兩者。FW 延遲焦化工藝分餾系統(tǒng)設計與LPEC 相似。

圖3 COP分餾系統(tǒng)示意圖

關于延遲焦化裝置原料分餾系統(tǒng)的設計，各專利廠商均改進了原渣油與焦炭塔頂油氣在分餾塔內直接換熱的設計。這種專利設計理論上均能在低循環(huán)比操作的同時減緩分餾塔系統(tǒng)結焦，保證分餾系統(tǒng)的長周期運行。

2 ?？松梨?Exxon Mobil Corporation)靈活焦化油氣脫過熱

2.1 ?？松梨谙礈焖到y(tǒng)設計

?？松梨陟`活焦化工藝(圖4)：減壓渣油換熱到270℃左右進入洗滌塔，在洗滌塔內減壓渣油(含部分反應油氣重組分)直接與500℃左右的反應高溫油氣換熱，同時洗滌油氣中的攜帶的重組分。減壓渣油組分復雜，結焦溫度低，直接與溫度高的反應油氣換熱易造成洗滌塔及抽出管線易結焦，反應油氣攜帶焦粉包裹渣油后形成結焦前驅物，給洗滌塔底系統(tǒng)長周期運行帶來挑戰(zhàn)。較早的延遲焦化分餾塔難以長周期運行也是因為這個問題。

圖4 靈活焦化洗滌塔系統(tǒng)示意圖

2.2 優(yōu)化方案

新增減壓渣油進料罐一臺，原洗滌油泵改為反應器進料泵(圖5)。洗滌塔底新增沖洗環(huán)系統(tǒng)，將反應油氣攜帶的焦粉攪拌避免沉積，通過新增一臺小功率焦粉抽出循環(huán)泵以除去洗滌塔底焦粉。新增渣油-洗滌塔底油換熱器以取走洗滌塔底過剩熱量同時保證反應器進料渣油溫度維持375℃左右。

(1)改造后進反應器物料組分不變，物料進料溫度不變，反應系統(tǒng)無變化。洗滌塔熱量由渣油-洗滌塔底油換熱器取出。

(2)改造后渣油不直接與反應油氣換熱，會很大程度上減緩洗滌塔系統(tǒng)的結焦，延長該系統(tǒng)運行周期。

(3)改造后可以靈活調整循環(huán)油的量，靈活調整循環(huán)比，改變產品分布。

改造工作量小，大部分工作可在生產期間完成，短時間停工期間即可完成剩余改造。

圖5 改造后靈活焦化洗滌塔系統(tǒng)示意圖

3 結語

延遲焦化裝置分餾塔系統(tǒng)結焦問題曾是影響其長周期運行的主要原因。近年來為解決延遲焦化裝置分餾系統(tǒng)結焦問題，延遲焦化各專利提供商均對分餾系統(tǒng)工藝設計進行了改進。各專利商均取消了原渣油與反應油氣直接換熱流程，改為蠟油與反應油氣換熱，通過巧妙的工藝流程設計解決了分餾系統(tǒng)的長周期運行問題。從各大煉廠檢修情況來看，分餾系統(tǒng)結焦問題得到了徹底解決。

埃克森美孚靈活焦化工藝中減壓渣油直接與500℃左右的反應高溫油氣換熱。減壓渣油膠質、瀝青質含量高，結焦溫度低，直接與溫度高的反應油氣換熱造成洗滌塔系統(tǒng)易結焦，難以長周期運行。反應油氣中的多環(huán)芳烴、膠質、瀝青質等各類不飽和烴在高溫下，由氧和金屬引發(fā)催化作用，容易脫氫產生芳烴自由基，通過自由基鏈反應而產生高分子聚合物，加劇了洗滌系統(tǒng)的結焦傾向。

本文結合延遲焦化裝置分餾系統(tǒng)的技術發(fā)展，提出了對?？松梨陟`活焦化工藝洗滌塔系統(tǒng)改進的建議，從理論上探討了技術改進的可行性。