優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%點在360℃以下，而柴油95%點在350~360℃之間，如果能通過優化焦化分餾塔操作，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油收率，另一方面可以提高產品質量。為系統研究各參數影響，運用過程模擬技術建立常壓—焦化聯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 運用過程模擬技術分析焦化分餾塔的操作要素

焦化分餾塔的主要操作參數包括：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、分餾塔蒸發段溫度等。圖1是焦化分餾塔的工藝流程。

依據2016年7月2#常壓—焦化裝置的生產統計數據和工藝操作條件建立模型，模擬計算結果與實際工況對比如表1所示。

由表1可知，模型的計算結果都在裝置運行統計數據范圍之內，并且都靠近裝置實際統計數據的均值。因此，依據2016年7月裝置運行工況建立的聯合裝置模型能較好地實現對裝置的模擬計算。下面運用模型對焦化分餾塔的操作要素進行分析。

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，采用調節分餾塔頂循回流流量來控制塔頂熱負荷。另外，回流溫度與裝置的換熱網絡密切相關，不能由操作員直接精準調控；塔頂壓力受干氣系統壓力影響調節余量不大。這些因素可操作性不強，暫不作詳細分析。同時，柴油內回流流量的變化將嚴重影響柴油抽出板以上的低溫位取熱和中段取熱，因此，在維持柴油內回流流量不變的條件下進行優化。

圖1 焦化分餾塔的工藝流程

表1 模擬計算結果與2016年7月裝置實際工況對比

續表

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備單元的熱量需要即可，暫時可不考慮分餾塔的取熱優化。

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、蒸發段溫度。

1.1 頂循回流、柴油返 13 層回流

在依據表1工況建立的模型中，維持柴油內回流流量不變，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）質量流量的關系，運算結果分別如圖2、圖3所示。

圖2 頂循回流流量與蠟油10%餾程溫度、輕油質量流量的關系

圖3 柴油返13層流量與蠟油10%餾程溫度、輕油質量流量的關系

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對蠟油D1160 10%餾程溫度和輕油質量流量產生顯著影響。

1.2 中段回流

維持柴油內回流流量不變，分析中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關系，運算結果如圖4所示。

由圖4可知，中段回流量對蠟油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%餾程溫度關系

在圖4的基礎上，進一步分析中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質量流量的關系，結果如圖5所示。

圖5 中段回流流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質量流量的關系

由圖5可知，中段回流量對蠟油D1160 10%餾程溫度和裝置輕質油質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，裝置輕質油收率不斷提高。

1.3 蠟油返 26 層塔板流量

維持柴油內回流流量不變，分析蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關系，運算結果如圖6所示。

圖6 蠟油返26層塔板流量與蠟油10%餾程、柴油95%餾程溫度的關系

由圖6可以看出，蠟油返26層塔板流量對蠟油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的基礎上，進一步分析蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質量流量的關系，結果如圖7所示。

圖7 蠟油返26層塔板流量與蠟油D1160 10%餾程溫度、輕油質量流量的關系

由圖7可以看出，蠟油返26層塔板流量對蠟油D1160 10%餾程溫度和裝置輕質油質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操作，所以出裝置量不做考慮。同時，裝置焦化蠟油作急冷油、返32層內回流，為了防止大油氣線、分餾塔人字擋板結焦，流量調節的余地不大，且流量的大小直接影響分餾塔蒸發段溫度，所以此二回流均不做單獨分析。蠟油返塔底回流可根據蠟油箱液位適當調整。

1.5 分餾塔蒸發段溫度

維持柴油內回流流量不變，分析分餾塔蒸發段溫度與蠟油D1160 10%餾程溫度、柴油D86 95%餾程溫度的關系，運算結果如圖8所示。

圖8 分餾塔蒸發段溫度與蠟油D1160 10%餾程、柴油D86 95%餾程溫度的關系

由圖8可知，分餾塔蒸發段溫度對蠟油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、分餾塔蒸發段溫度次之，而其他操作因素對焦化分餾塔的蠟油、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，適當提高分餾塔蒸發段溫度的同時，中段回流流量和蠟油返26層回流流量在兼顧吸收穩定熱源和常壓換熱終溫的前提下按最低量控制。

2 裝置調整驗證

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℃，存在一定的優化空間。1月22—24日，依據裝置操作工況，重新建立模型，進行模擬測算。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，模型測算出的優化操作條件和裝置調整結果如表2所示。

表2 模型計算值與裝置實際值對比

通過表2模型優化數據對比可知，裝置調整前的中段回流和蠟油26層返塔流量存在一定偏差。兩處流量調整后，蠟油D1160 10%餾程溫度由優化前347.3~352.0℃提高到了357.6℃，柴油D86 95%餾程溫度由優化前350~360℃提高到了362.0~364.8℃，裝置的試運行參數也驗證了模型的準確性。為了計算調整后裝置輕質油收率變化，按照裝置的生焦周期表和減壓渣油的回煉情況，選定1月24日（優化后）白班（7∶00—16∶00）和1月19日（優化前）白班（7∶00—16∶00）的物料收率進行對比，結果如表3所示。

表3 優化前后的物料收率對比

由表3可以看出，優化后的裝置循環比與優化前略低，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。優化后，參與循環的蠟油D1160 10% 餾程溫度提高，因此，原本在蠟油中參與全量循環的柴油組分被抽了出來，造成了優化后的裝置循環比與優化前略低。

由表3還可以看出，盡管1月24日，裝置減渣的回煉比例高于優化前，并且1月24日出于采樣置換的需要還產出了8.51 t 3#重油，但優化后的輕油收率仍然比優化前提高了0.34百分點。因此，采用優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提高裝置輕油收率效果比較明顯。

3 結論

運用過程模擬技術對塔河煉化常減壓—延遲焦化聯合裝置進行流程模擬，能夠比較真實地模擬實際運行工況；中段回流和蠟油26層返塔流量對塔河煉化的焦化蠟油、焦化柴油的餾程重疊度影響最大，在所對比工況下，經過優化操作，可提高裝置輕油收率0.34百分點。通過模型計算，可以研究多種工藝參數對裝置運行效果的影響，找出主要調節點，提高優化速度和準確性，對生產運行有較強的指導意義。