延遲焦化裝置長周期運行的影響因素及優化措施

徐偉 劉海 趙媛(中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 阿克蘇 842000)

0 引言

中國石化塔河煉化有限責任公司(以下簡稱塔河煉化)延遲焦化2#裝置設計加工塔河常壓渣油，該裝置設計處理能力為220萬噸/年，設計循環比0.8，裝置包括分餾、焦化反應、吸收穩定、吹氣放空及切焦水、冷焦水處理、除焦系統等部分組成。其中，焦化反應設三爐六塔。延遲焦化裝置建于2004年，加工原料為常壓渣油，經過十五年的生產運行，在保證延遲焦化裝置長周期運行方面積累了一定的經驗。下面結合具體生產情況進行分析，提出工藝優化及改造措施。

1 塔河延遲焦化裝置原料物化性質分析

塔河常壓渣油密度、殘碳、硫含量、瀝青質比管輸減壓渣油和勝利減壓渣油高得多，是一種劣質的焦化原料，渣油中的瀝青質直接導致結焦母體生成，塔河常壓渣油瀝青質含量是管輸減壓渣油的4倍，勝利減壓渣油的6倍；芳烴與瀝青質之比直接影響渣油的熱穩定性，芳烴與瀝青質之比管輸減壓渣油是塔河渣油的4.47倍，勝利減渣是塔河常渣的5.38倍，物化性質表明，塔河煉化常壓渣油極易生焦。

2 運行優化改造

因塔河煉化延遲焦化裝置原料性質差，極易生焦，通過對分餾塔、焦化爐、焦炭塔及放空系統的運行優化及改造，以提高裝置長周期運行。

2.1 分餾塔運行優化

分餾塔底結焦和分餾塔頂結鹽是影響分餾塔長周期運行的主要因素。

(1)裝置運行期間，分餾塔底結焦導致分餾塔底過濾器平均一個季度需要切換清理一次，在切換過濾器時，極易引起塔底輻射泵抽空。分析分餾塔底結焦[1]的原因主要有兩方面，一是分餾塔底溫度控制較高，自身發生緩慢的裂解縮合反應，導致塔底結焦，塔底過濾器頻繁清焦。二是分餾塔底循環油泵運行情況無法在線監控，循環泵上量不足時，不能及時發現并處理，導致塔內循環油沖洗管線堵塞。

(2)分餾塔在運行期間，平均每一個季度需要對分餾塔頂1～4層塔盤水洗一次，水洗時需要大幅降低裝置處理量，裝置波動較大。同時水洗會加劇焦化頂循系統機泵、換熱器、管線等的腐蝕。分析分餾塔頂結鹽主要原因，是分餾塔頂部操作溫度較低，會產生部分凝結水，細小的NH4CL顆粒就會溶解在低溫水相中，內回流至下面的塔盤，隨著溫度升高液態水又會慢慢汽化，如此在塔頂幾層塔盤之間作冷凝和汽化循環。NH4CL顆粒與鐵銹、焦炭粉末等混合在一起沉積于塔盤、塔頂回流線、降液管、受液盤處，從而導致分餾塔壓降逐漸增大，頂循泵抽空，破壞了分餾塔的正常操作，嚴重時還會發生沖塔等事故，對富氣壓縮機安全運行造成危害。

2.2 焦化爐運行優化

焦化爐運行期間，由于輻射油控制閥及流量計處經常出現卡焦現象，造成輻射量波動，內操調節不及時，焦化爐出口超溫，爐管結焦，在2013年至2018年期間，焦化爐F301AB運行最長8個月，最短的只有3個月，有時候剛并爐，由于卡焦，被迫在停爐。通過長期運行，分析導致焦化爐爐管結焦的主要原因有以下四方面，一是焦化爐F301ABC輻射油總分配管線設計不合理，二是焦化爐爐出口溫度控制過高，三是焦化爐爐管火焰調節難度大，經常舔爐管，導致爐管局部過熱，爐管結焦，四是焦化爐聯鎖設計缺陷。

2.2.1 改造焦化爐F301ABC輻射油總管分配管線

通過長期運行發現，在焦化爐F301AB單爐燒焦完畢并爐時至并爐后1周內，輻射楔式流量計及控制閥處經常有焦塊通過，且有大焦塊通過時，容易堵塞楔式流量計及控制閥，導致楔式流量計超程、控制閥副線控制，但在F301C燒焦并爐時，未發生堵焦現象。通過現場分析，F301AB停爐后有1～1.2米左右的管道死線，在爐子燒焦期間，對應的輻射油管線處于不流動狀態，管道內輻射油溫度高，管道內較輕組分析出，較重組分留在管道內結焦，在并爐期間或并爐后一段時間內焦塊剝離，導致楔式流量計及控制閥處卡焦，2018年5月大檢修時，優化現場輻射管線流程，通過改造，2019年2-3月份F301AB燒焦并爐時未發生控制閥及楔式流量計卡焦的情況。

2.2.2 更換焦化爐出口轉油線保溫材料

影響焦化爐爐管結焦最主要的因素是爐出口溫度[4]，而爐出口溫度是影響焦化反應深度的主要參數，焦化反應溫度需要在一定溫度下進行，溫度較低時，反應深度和速度降低，使焦炭塔泡沫層增加，揮發線結焦、焦炭的揮發分增大，質量下降，開工周期縮短。為減緩爐管結焦，需降低焦化爐爐出口溫度，但仍需保證焦化反應溫度，通過降低加熱爐出口轉油線熱損失，進而降低焦化爐爐出口溫度。

2.2.3 改造焦化爐燃燒方式

采用中國石油大學重質油 “定向反射深度裂解焦化爐技術”，將原設計的雙面輻射加熱改為附墻燃燒技術，避免了雙面輻射加熱火焰容易撲爐管燃燒的弊端，通過此項改造，一方面使得爐子內部熱分布更加均勻、合理，避免了爐管局部過熱而結焦的現象，另一方面降低了操作工日常維護量。

2.2.4 新增加熱爐連鎖

加熱爐F301AB運行期間，控制閥及楔式流量計處經常出現卡焦，輻射油量波動，內操調節不及時，容易使焦化爐單支爐出口溫度超溫，單支輻射油爐管結焦，被迫全爐停爐燒焦，通過增加加熱爐單支出口超溫聯鎖，當單支輻射油爐管出口溫度超過510℃后，加熱爐連鎖啟動，自動切斷該支瓦斯隔斷閥，避免輻射油爐管繼續超溫而發生結焦。通過此項措施，避免了因輻射油量波動而導致焦化爐單支輻射油爐管超溫結焦的發生。

通過以上措施，焦化爐運行周期得到有效改進，燒焦次數得到控制，從之前的被迫燒焦變為計劃性燒焦，目前燒焦周期控制在1年1次，焦化爐F301C最長運行時間超過16個月。

2.3 焦炭塔及放空系統運行優化改造

焦炭塔特閥、除焦系統及放空塔運行情況是影響焦炭塔及放空系統長周期的主要因素。

2.3.1 焦化裝置屬于半連續生產裝置

根據其生產特點焦炭塔在一個周期內需要經過新塔預熱、老塔切換、老塔處理回煉浮渣等步驟。在焦炭塔每次預熱期間基本都有油氣泄漏，需要保運人員緊固法蘭，勞動強度大，在回煉浮渣時現場發生水擊，每年都會有2～3臺閥門發生故障。

2.3.2 焦炭塔除焦系統

(1)升級焦炭塔頂、底蓋機。焦炭塔頂、底蓋機使用全自動頂、底蓋機技術，由于焦化原料惡劣，焦炭塔頂、底蓋機故障率高，維護工作量、成本較大，經統計在2017年3月至2018年3月期間，共計發生22次設備故障，影響焦炭塔的安全運行。2018年4月通過升級焦炭塔頂、底蓋機，使用閘板式頂、底蓋機，裝置目前已經運行一年半，未發生頂、底蓋機法蘭泄露，設備液壓系統故障等設備問題，提高了裝置的安全運行。

（2）升級焦炭塔除焦系統。常規焦炭塔除焦操作人員在焦炭塔頂除焦，操作人員通過除焦經驗控制除焦速度及判斷除焦是否完畢，由于操作人員技能的不同，平均一個月會發生一次焦層坍塌，溜槽跑焦，除焦未除干凈，預熱期間過濾器堵塞，絞車鋼絲繩跳槽等事件，為此必須升級焦炭塔除焦系統。

2.3.3 優化焦炭塔放空系統操作

本裝置含硫污水全部送至硫磺裝置酸性水汽提單元，因焦化裝置放空系統含硫污水含油在3000～5000mg/L，導致含硫污水帶油送至硫磺裝置，影響酸性水汽提塔的正常運行，有時硫磺裝置收油不及時，造成脫硫凈化水氨氮和硫化物不合格，為此，必須優化操作。

3 結語

通過以上措施及改造，塔河煉化延遲焦化裝置運行安全平穩、運行周期明顯增加，在生產中取得了良好效益。