提高延遲焦化裝置渣油轉化能力的優化措施

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單，投資少，工藝成熟，是重質油加工的重要手段。渣油經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的柴油，焦化加工耗能比催化裂化低40 kg/t標油以上。延遲焦化在實現重油平衡上有著巨大的優勢，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模式后，延遲焦化主要擔負著全廠平衡重油加工的重要責任[1,2]。

1 優化操作參數的必要性

隨著原油密度逐漸增大，石蠟基原油的減少，中間基原油和重質稠油的增加，重油產量大幅增加。為應對原油劣質化，常減壓裝置采用深拔技術，渣油產量增長，重油加工任務逐年加重。

在重油加工量增大的情況下，延遲焦化在大處理量下的長周期安全平穩運行，對全廠平衡重油加工和提高經濟效益至關重要。延遲焦化存在的問題是，液體產物收率較低和焦炭價值不高，有時銷路不暢。延遲焦化的液體產物收率一般可達70%左右，但是目前只有60%-65%，焦炭產率有可能超過30%。所以在固有裝置上，通過優化操作，提高渣油轉化能力，提高輕質油品收率，煉廠實現渣油零排放，是十分重要的舉措。

2 延遲焦化裝置優化操作措施

2.1 設備檢修整改

2016年8月，三年一次的大檢修，焦化裝置對全裝置進行了全方位的檢修。提高關鍵設備的可靠性，以延長焦化裝置的安全平穩運行周期。

2.1.1加熱爐部分

加熱爐北爐膛上部爐管表皮溫度有時接近800 ℃，達到了Cr5Mo爐管抗氧化極限溫度，中部部分爐管出現嚴重變形和氧化剝皮現象，說明爐膛負荷已很重。南北兩爐膛負荷不均勻，對加熱爐的安全運行存在較大的威脅。

大檢修期間，輻射爐管全程燒焦完成后，檢查加熱爐輻射室、對流室爐管氧化爆皮、變形彎曲視情況，對輻射爐管進行測厚，爐管材質仍為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，加熱爐引風機、鼓風機大修，同時對空氣預熱器和煙道擋板進行了檢修。

清除對流爐管上的積灰，提高加熱爐熱效率，降低輻射室熱負荷重，以降低爐管表皮溫度，減少爐管結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，補起其余塔盤缺失浮閥。

塔體檢測塔接管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、塔底液面計上下兩接管、輻射抽出接管)。

2.1.3焦炭塔部分

焦炭塔進行全面檢測：測厚、測直徑、變形情況，焊縫檢查，重點檢測裙座焊縫、表面裂紋、接管焊縫(內外焊縫進行檢測)。

2.1.4其他

輻射泵(P102/2)大修，輻射泵(P102/1)整體更換。

冷換設備更換管束4具，更換4臺空冷，更換水箱盤管1具，其余清洗試壓。

對除焦系統進行檢修：更換切焦器1臺，鉆機絞車系統全面檢查，更換軸承、聯軸器及剎車片，更換焦炭塔底蓋機液壓千斤。

2.2 穩定原料性質

實行短流程燃料型生產模式下，延遲焦化裝置主要處理的原料為減壓渣油。原料的性質對產品的分布和質量有很大的影響。通常來講，原料油的密度越大，焦炭產率也就越高，輕油收率就越小。根據以往生產經驗，在一般情況下，焦炭產率約為原料殘炭值的1.5～2倍。對于同一種原油，在常減壓裝置的減壓深拔下，致使減壓渣油劣質化更加嚴重，也給焦化裝置的正常生產帶來很大的困難。

平穩減壓渣油進裝置量，與上游裝置協商，確保來油溫度在190℃以上。定期進行原料性質分析，從而適當調整操作條件，保證輕質油收率。

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，它的變化直接影響到路管內和焦炭塔內的反應深度，從而影響到焦化產物的產率和性質。反應溫度提高3～5 ℃，液體收率會增長1%。對于同一種原料，操作溫度升高，反應速度和反應深度增大，氣體、汽油和柴油的產率增大，而蠟油的產率變小。焦炭中的揮發份由于操作溫度的升高而降低，其產率減少。

檢修前鑒于加熱爐爐管結焦變形、爐膛負荷不均勻、空氣預熱器腐蝕破損等嚴重問題，輻射分支量最大能提到53 t/h，在預熱階段，為了達到反應溫度，常常會采取降分支量的手段來保證焦化正常平穩操作,這樣對完成加工任務更加不利。

在大檢修過后，鑒于加熱爐良好的運行狀態，我裝置實施緩和提溫，將操作溫度由以往的492±1 ℃提高到497±2 ℃，提高了反應深度。同時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足夠吸熱后，在焦炭塔內反應徹底。再者就是打破了加大注水量，以提高路管內油品流速，而保證爐管不易結焦的誤區。提高反應溫度，就勢必會加重爐管結焦傾向，應根據輻射分支量，合理選用注水量，以避免大注水量消耗油品反應所需的熱量，那么提高反應溫度的舉措必會事倍功半了。

2.4 穩定操作壓力

操作壓力是指焦炭塔的反應壓力。焦炭塔的壓力下降使液相油品易于蒸發，也縮短了氣相油品在塔內的停留時間，從而降低了反應深度。降低焦炭塔操作壓力使得焦炭產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，對于操作時不利。但是對于我廠焦化裝置而言，在平穩操作下，操作壓力一般是不會變化的。

2.5 降低循環比

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

循環比降低后，加入輻射段的進料性質將發生變化，密度增加，更接近焦化新鮮原料的性質。在同樣的加熱爐運行狀態下，爐管內結焦的可能性增加，結焦速率也會迅速上升。

合理的低循環比，應當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。循環比降低后，分餾塔下部換熱段溫度會上升到385 ℃以上，隨之會發生裂化、縮合反應，嚴重時會造成分餾塔下部結焦，進而會影響裝置的操作周期。在工藝過程和設備結構固定的情況下，在檢修期間對分餾塔做了一項技改，加設管線將一中回流油引至蠟油下回流入口處，塔內加設“工字”噴淋管，以作洗滌油降低換熱段溫度。根據焦炭塔的生產周期，在焦炭處理階段，在應用一中洗滌油降溫時，采用0.4左右的循環比；在預熱階段，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左右的循環比。

2.6 其他優化操作

2.6.1抑制分餾塔頂結鹽結垢

針對分餾塔頂結鹽結垢現象，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控制，加大回流量?？刂萍訜釥t的爐管注汽在指標下限，減少進入分餾塔的水蒸氣量，降低水蒸氣分壓，減少結鹽幾率。

2.6.2減少油氣線和分餾塔底結焦

針對大油氣線結焦及分餾塔底粉焦積存的現象，定時定量向生產塔注入消泡劑，以降低泡沫層高度，降低油氣內粉焦濃度，以減少油氣線的結焦傾向，以及遏制分餾塔底的結焦現象。

3 優化操作效果

2016年9月中旬，在完成三年一次大檢修任務后，各項設備處于良好的運行狀態，焦化裝置在一次開廠成功，工藝工況運行進入穩定狀態后，采用提高焦化反應溫度，穩定焦炭塔的操作壓力，降低循環比等優化措施。可以通過表1中調整前后的數據匯總看出：在原有的裝置基礎上，采用切實可行的優化措施，對提高裝置渣油轉化能力，提升加工量，提高輕質油收率方面具有顯著的效果。

表1 優化操作前后變化情況Table 1 Optimize the changes before andafter the operation

由表1可知：從實際生產運行數據看出，提高焦化反應溫度，達到了提高液體收率1%，降低焦炭揮發分的目的。其次，根據焦炭塔生產周期，適時適量打一中油做分餾塔底洗滌油，降低分餾塔底溫度，循環比最低可降至0.35。冷進料量由以往的平均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 結論和建議

針對我廠渣油產量大，輕油收率低的問題，焦化裝置在現有的設備工藝運行基礎上，為提高焦化裝置的加工能力和加大重油的轉化深度，挖潛增優我們主要從以下方面入手：提高設備的安全運行可靠性；提高操作溫度，加深反應深度；穩定焦炭塔操作壓力；選擇適當的低循環比。調整加熱爐輻射爐管注水量和分餾塔底循環油量，適量打急冷油，控制焦炭塔頂溫度和分餾塔底溫度。采用定時定量加注消泡劑的手段，以減少油氣線的結焦傾向，以及遏制分餾塔底的結焦現象。

以下還有幾點建議：

(1)提高加工量，在加熱爐負荷允許的情況下，要嚴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。在工藝上也要及時調整操作。

(2)提高操作溫度和降低循環比勢必會對加熱爐的長周期運行帶來威脅。穩定爐管注水量，也可考慮采用多點注汽，以防止或減緩爐管結焦。

(3)提高操作工的操作水平，加強DCS工藝數據監控，根據焦炭塔的周期性切換及時調整操作，避免大的波動，確保99%以上的操作平穩率。

[1] 瞿濱.延遲焦化裝置技術問答，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.