分餾塔優化技術在延遲焦化裝置的成功應用

鐘東文，王建柱，葉小舟，林志偉

(1 中國石化茂名分公司，廣東　茂名　525000；2 博英睿科(北京)科技有限公司，北京　100027)

?

分餾塔優化技術在延遲焦化裝置的成功應用

鐘東文1，王建柱2，葉小舟1，林志偉2

(1 中國石化茂名分公司，廣東茂名525000；2 博英睿科(北京)科技有限公司，北京100027)

分析了延遲焦化裝置存在的一系列問題，介紹博英睿科(北京)科技有限公司分餾塔優化技術的應用。結果表明：改造后的工藝流程適應性強，解決了分餾塔結焦和側線產品攜帶焦粉的問題；焦化蠟油殘碳值從1.2%降到0.3%；操作循環比可在1.05～1.20之間靈活調節；反應壓力降低了0.05 MPa；裝置能耗降低了0.358 kgEO/t，各項技術指標均達到或優于設計值，社會效益和經濟效益十分顯著。

延遲焦化；結焦；循環比；殘炭

近幾年，隨著原油重質化和劣質化，延遲焦化裝置已經成為中國最主要的重質渣油加工方法[1]。常規的延遲焦化裝置主要有兩種流程，一種是原料油經過換熱后，通過分餾塔的上下進料口進入分餾塔底部，與反應油氣換熱后，通過加熱爐加熱后進焦炭塔反應[2]；另一種可靈活調節循環比的工藝是原料油經過換熱后不進分餾塔，直接進入進料緩沖罐與循環油混合后進加熱爐加熱，然后進入焦炭塔反應[3]。兩種常規流程均存在焦化產品攜帶焦粉、蠟油產品質量差、分餾塔重蠟油段容易結焦、裝置循環比不易調節、難以實現超低循環比(1.05)、產生焦炭塔頂急冷油用量較大等問題。其原因主要是常規流程設計按照大循環比(1.2～1.4)設計[4]，對產品分餾要求低。目前，常規工藝流程已經不能滿足低循環比操作和高產品質量的要求,因此有必要對現有的延遲焦化裝置特別是分餾塔進行優化改造，提高裝置的適應性。

常規延遲焦化流程與優化延遲焦化流程的示意圖見圖1、圖2。

圖1　常規延遲焦化流程圖

圖2　優化延遲焦化流程圖

1　裝置存在的問題

中國石化茂名分公司延遲焦化裝置于2004年投產，設計規模為100萬噸/年，年開工按8000 h計，操作循環比1.25～1.4，生焦周期為24 h。改造前由于重蠟油段結焦堵塞，原重蠟油集油箱停用，導至全塔沒有重蠟油抽出及循環，重蠟油系統不能發揮洗滌作用，產生了蠟油產品質量差、側線產品焦粉攜帶等問題，對下游裝置造成不良影響。改造前裝置的操作循環比大于1.25，裝置的液體產品收率較低。具體的問題分析如下：

1.1蠟油段

分餾塔蠟油集油箱中間只有一個升氣孔，導致氣相分布不均勻，影響分餾效果。分餾塔的蠟油下回流為經過換熱后的冷回流，由于是過冷的液相和氣相在塔盤上接觸，降低了分餾效果，使蠟油產品質量變差。

1.2重蠟油段

分餾塔重蠟油集油箱中間也只有一個升氣孔，同樣會導致氣相分布不均勻，影響分餾效果。分餾塔重蠟油段無取熱系統，重蠟油集油箱的溫度在390℃以上，重蠟油集油箱內液體停留時間過長，使重蠟油集油箱發生結焦，進而堵塞重蠟油抽出口，造成重蠟油系統停運。

1.3洗滌段

分餾塔洗滌段采用人字擋板結構，分散效果很差。洗滌油采用密度大、殘炭和重金屬含量高的原料油作為“臟”洗滌油，無法保證蠟油產品的質量。當要降低裝置循環比操作時，需要將分餾塔上進料量減少，使人字擋板溫度逐漸升高，當循環比低于1.2時，人字擋板的溫度過高，引起人字擋板結焦，從而影響正常生產。

1.4焦炭塔急冷

原焦炭塔急冷系統設計是將急冷油注入焦炭塔頂油氣出口的立管段[5]，目的是降低反應油氣的溫度，防止管線結焦。焦炭塔反應油氣的溫度一般控制不超過405℃，急冷油用量比較大，急冷后冷凝的液相又落入焦炭塔，形成循環油，進行二次反應，(這部分循環油量無法計量)。

2　裝置改造

2.1改造目標

裝置循環比要在1.05～1.20工況下長周期運行，解決分餾塔結焦與焦粉攜帶等問題，提高液體產品收率，改善液體產品的質量，蠟油產品的康氏殘炭不大于1.0%。

2.2改造方案

博英公司通過使用先進的模擬技術，對全裝置進行了流程模擬，優化工藝流程，采用博英公司的專利技術和實踐經驗，經過反復計算、討論、分析和比較做出了改造方案。改造方案針對原料預熱系統、蠟油系統、重蠟油系統、洗滌油系統和焦炭塔急冷油系統進行了優化設計，確保達到改造的目標。

2.3改造內容

本次改造中所采用的博英公司的新技術簡要歸納如下：

(1)優化設計蠟油分餾系統；

(2)優化設計重蠟油洗滌系統；

(3)增加重蠟油與原料換熱器；

(4)取消分餾塔全部人字擋板，洗滌段采用博英公司噴淋專利技術及設備，采用重蠟油作為洗滌油；

(5)取消原分餾塔上部進料；

(6)焦炭塔頂急冷油系統增加水平方向注入方式。

3　改造后裝置運行情況

茂名分公司第二套延遲焦化裝置改造后于2013年11月一次開車成功。為了考核裝置改造后的產品質量、操作工況以及新工藝、新技術、新設備的應用效果，裝置于2014年1月進行了標定。

3.1標定情況

標定期間裝置加工科威特及達混原油的減壓渣油。標定的時間為80 h，生焦周期24 h，處理量100萬噸/年。標定期間，焦化裝置及提供渣油的上游裝置均保持生產平穩，操作正常，原料性質及操作參數穩定。裝置標定原料及設計原料的性質見表1，物料平衡見表2，焦化蠟油產品性質和設計性質見表3，改造前后反應壓力情況見表4，公用工程消耗及能耗見表5。

表1　原料性質表

續表1

50℃61064270℃66971790℃73884195℃870EP896

表2　物料平衡表

表3　焦化蠟油性質表

表4　改造前后反應壓力對比表

表5　公用工程消耗和能耗表

3.2標定數據分析

3.2.1原料性質對比

從表1可見,雖然標定原料的比重分別為0.9925和1.016，比設計值1.025略低一些，但原料中的殘炭(ω)分別是20.53%和19.14%，卻比設計值18.8%高出1.73%和0.34%，說明本次標定的原料性質比設計值差。

3.2.2物料平衡

從表2看出，裝置改造后與改造前(2013年第三季度)比較，裝置輕收增加了0.31%，總液收增加了3.30%，其中焦化汽油降低了0.29%，焦化柴油增加了0.60%，焦化蠟油增加了2.82%，焦化液態烴收率增加了0.17%，焦化干氣收率增加了0.03%，焦炭收率降低了3.33%。其中總液收增加和焦炭收率降低主要原因是：

(1)改造后循環比降低；

(2)分餾塔洗滌段拆除人字擋板，使反應壓力降低了0.05 MPa。

3.2.3產品質量分析

蠟油質量的關鍵指標是殘炭含量，從表3中可以看出，標定期間蠟油產品的殘炭含量分別為0.25%和0.18%，均低于設計值，且不攜帶焦粉，蠟油其他性質均符合要求。其他產品性質變化不大，均在質量控制指標的范圍內。說明改造后，雖然原料質量變差，但蠟油性質反而變好，達到了設計要求。

3.2.4裝置操作優化

從標定的產品收率、產品質量、操作循環比、操作參數來看，改造后分餾塔的運行情況很好，原料預熱系統提高了換熱終溫；蠟油系統改造后，提高了分餾效果；重蠟油系統改造后，保證了裝置的長周期運行；洗滌系統改造后，防止了焦粉攜帶，反應壓力由改造前的0.145 MPa降低到0.095 MPa，說明洗滌段操作情況良好；裝置操作循環比可以在1.05～1.20之間靈活調節。

3.2.5焦化裝置的系統壓力優化

為了防止分餾塔重蠟油段結焦，防止焦粉攜帶，提高蠟油產品質量，對分餾塔進行了優化改造，取消了人字擋板，取消了渣油上進料等。以上的種種措施，降低了分餾塔的壓降，使焦炭塔內反應壓力比改造前降低了0.05 MPa，可使液體產品體積收率增加1.3%，焦炭收率下降1%[6]。

3.2.6公用工程消耗和能耗

從表5看出，裝置標定能耗為24.961 kg標油/t原料，比2013年三季度能耗25.318 kgEO/t，減少了0.357 kgEO/t。主要是因為在原料預熱系統中增加了原料油與重蠟油換熱器，提高了換熱終溫，使燃料氣消耗減少。

3.3標定結果與討論

從標定數據比較分析可見，中國石化茂名分公司第二套延遲焦化裝置改造達到了設計預期，其中蠟油產品殘炭含量和焦炭塔的反應壓力優于設計值。其中改造結果如下：

(1)在本次標定中綜合考慮，循環比從原來的1.25降低到1.20，焦炭塔的反應壓力比改造前降低0.05 MPa，裝置總液收比改造前(2013年三季度)提高了3.30%，焦炭收率降低了3.33%，年增收5877萬元。

(2)只將循環比從原來的1.25降低到1.20，蠟油殘炭值就從1.2%降到0.3%以下，使催化燒焦降低1.35%，年增效452萬元。

(3)重蠟油段和洗滌油運行正常，將焦粉擋在了蠟油集油箱以下,解決了分餾塔結焦與焦粉攜帶等問題，保證了裝置的長周期運行，達到了設計要求。

(4)通過技術改造，裝置循環比能在1.05～1.20之間調節，可根據生產要求進行優化操作，達到了設計要求。

(5)改造后，裝置能耗比改造前(2013年三季度)降低了0.358 kgEO/t，年增收107萬元。

以上增效合計為6436萬元/年，經濟效益十分顯著，也產生了節能減排等良好的社會效果。

4　結　語

博英公司的延遲焦化分餾塔優化技術在茂名分公司第二套延遲焦化裝置的應用是成功的,表現在方面：

(1)針對常規延遲焦化流程進行了重新優化改造設計，工藝流程合理，適應性強；

(2)解決了分餾塔結焦和側線產品攜帶焦粉的問題，保證了裝置長周期運行，提高了蠟油產品質量；

(3)降低了操作循環比和反應壓力，提高了裝置的液體產品收率；

(4)降低了裝置的綜合能耗。該技術是在中國石化首次成功應用，不但為茂名分公司的全廠正常運行提供了保證，也為其他煉廠提供了焦化蠟油產品質量優化、降低反應壓力、降低操作循環比、解決分餾塔結焦和攜帶焦粉等寶貴經驗，其經濟效益和社會效益十分顯著。

[1]李出和.國內外延遲焦化技術對比[J].石油煉制與化工,2010,41(1):125.

[2]瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2007:255-257.

[3]甘麗琳,徐江華,李和杰.可調循環比的延遲焦化工藝[J].煉油技術與工程,2003,33(10):8-11.

[4]呂倩,郭淑芝,夏恩冬，等.我國延遲焦化技術現狀及發展趨勢[J].煉油與化工,2009,20(1):5-7.

[5]朱懷歡.焦化裝置長周期運行的影響因素及措施[J].煉油技術與工程,2007,37(3):28-31.

[6]瞿國華.延遲焦化工藝與工程[M].北京:中國石化出版社,2007:297-298.

The Successful Revamped of Optimization in the Delayed Coking Unit

ZHONG Dong-wen1,WANG Jian-zhu2,YE Xiao-zhou1,LIN Zhi-wei2

(1 SINOPEC Maoming Company,Guangdong Maoming 525000；2 POWER-I(Beijing)Technology Company Limited,Beijing 100027,China)

A series of problems in the delayed coking unit were analyzed,and the application of a new proprietary technology of fractionating tower optimization process owned by POWER-I(Beijing)Technology Co.,Ltd.was introduced.The results showed that the adaptability was enhanced after the revamp.It solved the problen of coking of the fractionator and products carrying coke powder.The conradson carbon content of coker gas oil decreased from 1.2%to 0.3%.Operating cycle ratio can flexibly adjusted between 1.05～1.20.Reaction pressure reduced 0.05 MPa.Energy consumption reduced 0.358 kgEO/t.All technical indicators reached or exceeded the design value and the social benefit and economic benefit were significant.

delayed coking; coked; recycle ratio; conradson carbon

鐘東文，男，高級工程師，主要從事煉油化工管理工作。

王建柱。

TE624

B

1001-9677(2016)06-0118-04