延遲焦化裝置加工摻柴油稠油的問題及對策

王航空，張 梅，郭 斐，辛根源

(中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依石化公司，新疆 克拉瑪依 834000)

延遲焦化裝置加工摻柴油稠油的問題及對策

王航空，張 梅，郭 斐，辛根源

(中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依石化公司，新疆 克拉瑪依 834000)

總結(jié)了中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依石化公司焦化裝置稠油原料中大比例摻煉柴油的經(jīng)驗。針對輕油組分含量超高引起的電脫鹽超電流、設(shè)備異常運行、焦粉攜帶、柴油拔出率低等問題，對裝置加工量、原料換熱及分餾塔側(cè)線進行了優(yōu)化調(diào)整和技術(shù)改造。結(jié)果表明，稠油摻柴油后，蠟油收率降低，汽油、柴油收率超過了計算模擬值，優(yōu)化了裝置產(chǎn)品分布，保證了裝置高效及長周期運行。

延遲焦化 稠油 減壓渣油 柴油 收率

近幾年，隨著新疆油田公司在超稠油開發(fā)技術(shù)上的重大突破，風城油田超稠油產(chǎn)量迅猛增長，預(yù)計2015年產(chǎn)量將達到4 Mta[1]。而距風城油田約102 km的克拉瑪依石化公司，是風城油田超稠油的主要加工基地。為了解決風城超稠油長距離管道輸送的難題，采用超稠油摻柴油的輸送工藝，這對主要加工風城油田超稠油的克拉瑪依石化公司1.5 Mta延遲焦化裝置產(chǎn)生了很大的影響，使裝置平穩(wěn)及長周期運行面臨挑戰(zhàn)。

1 焦化裝置原料現(xiàn)狀

1.1 原料組成

從表1和表2可以看出，原料中摻入20%～25%的0號柴油后，1.5 Mta延遲焦化裝置原料明顯變輕，密度、黏度及餾程數(shù)據(jù)變化較大，這使焦化裝置分餾塔及柴油系統(tǒng)達到極限操作條件，嚴重影響裝置平穩(wěn)及長周期運行。

表1 克拉瑪依焦化裝置原料性質(zhì)

表2 克拉瑪依焦化裝置原料實沸點收率

1.2 工藝流程

稠油進裝置后，依次經(jīng)過電脫鹽系統(tǒng)、原料罐、分餾塔，經(jīng)加熱爐升溫到491 ℃后送入焦炭塔進行深度的熱裂化和縮合反應(yīng)，油氣進入分餾塔進行分離，生產(chǎn)氣體、汽油、柴油和蠟油[2]，石油焦留在焦炭塔內(nèi)。具體流程見圖1。

圖1 工藝流程示意

2 稠油摻柴油裝置存在的風險及問題

2.1 電脫鹽罐電流超高

原油進焦化裝置壓力為1.9 MPa，溫度為70 ℃，經(jīng)換熱后進電脫鹽裝置溫度為142 ℃左右，壓力為1.0 MPa，原料改為摻柴油稠油后，電脫鹽系統(tǒng)電流迅速從160～180 A升高到220～240 A，換熱后壓力從1.00 MPa上升到1.15 MPa，電脫鹽系統(tǒng)異常運行。

2.2 輕油含量超高

稠油摻柴油后，原料中沸點小于360 ℃的輕油組分質(zhì)量分數(shù)由14.10%增加到31.31%(見表2)，部分通過閃蒸的形式從原料罐罐頂氣相線直接進入分餾塔塔柴油段，其余經(jīng)升壓換熱到320 ℃后，隨原料油進入分餾塔塔底。由于原料罐中沒有塔盤，閃蒸量的增加會造成油氣霧沫夾帶加劇，使少量重組分在未經(jīng)分餾的情況下進入柴油組分，造成柴油顏色變深，影響柴油質(zhì)量。而從原料罐底部進入分餾塔塔底的輕組分，如果在分餾塔中沒有及時拔出，將會造成加熱爐進料泵異常運行，進入焦炭塔汽化后，會使焦炭塔內(nèi)油氣線速明顯增加，導致焦粉攜帶入分餾塔的量增加，影響裝置長周期運行。

2.3 柴油系統(tǒng)超負荷

在稠油中摻柴油前，柴油泵出口實際流量為294 t/h，小于柴油泵設(shè)計最大流量328 t/h。稠油中摻入20%～25%的柴油后，分餾塔柴油段負荷明顯增加，柴油出裝置量增加，回流取熱量也將相應(yīng)增加，柴油側(cè)線總量可能會超過泵設(shè)計值。此外，柴油量增大后，柴油出裝置溫度升高，尤其在高溫季節(jié)，會導致柴油出裝置溫度超標。

2.4 柴油拔出率低

稠油中摻入20%～25%的柴油后，由于柴油中含有不穩(wěn)定成分及相互反應(yīng)等原因，導致這部分柴油不可能完全被拔出，嚴重影響裝置的經(jīng)濟效益，所以柴油拔出率最大化成為分餾系統(tǒng)調(diào)整最重要的目標。

3 采取的措施及效果

焦化裝置稠油摻柴油，首先需要控制加工量，在小于最大加工量的前提下進行操作優(yōu)化。根據(jù)工藝核算和分餾塔塔盤核算結(jié)果，結(jié)合裝置歷史最大加工量，確定裝置最大加工量不超過196 t/h，可以保證原料罐、分餾塔及柴油泵的正常運行。

3.1 降低電脫鹽溫度

啟用新改造的換熱流程，將電脫鹽進料前的柴油-原料換熱器E-2105/1、E-2105/2切換到電脫鹽罐之后，使電脫鹽溫度由142 ℃降低到130 ℃，在保證脫鹽脫水率的前提下，降低電脫鹽系統(tǒng)壓力及電流值，保證電脫鹽系統(tǒng)正常運行。同時，關(guān)閉E-2105/1、E-2105/2的副線，提高原料罐溫度，實現(xiàn)熱量的有效利用。

3.2 優(yōu)化原料換熱流程

稠油摻柴油后，原料中輕油組分必須在原料罐和分餾塔中分離出去，而不能進入焦炭塔。經(jīng)過核算，當原料罐溫度控制小于280 ℃時，原料中小于360 ℃的輕油組分約20%從原料罐罐頂閃蒸直接進入分餾塔柴油段，而不會造成原料罐超壓，也不會影響柴油產(chǎn)品質(zhì)量。輕油組分中其余80%隨原料油進入分餾塔底，而分餾塔塔底溫度控制不小于360 ℃，可以保證塔底油中殘留的柴油組分不會對裝置正常運行產(chǎn)生影響。

在核算及模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對裝置原料換熱器進行優(yōu)化調(diào)整，關(guān)閉部分原料換熱器的副線，使原料罐溫度提高了近10 ℃，保證原料進罐溫度控制在270 ～280 ℃之間；對分餾塔循環(huán)油系統(tǒng)進行改造，增加循環(huán)油370 ℃熱回流流程，同時將循環(huán)油下回流溫度由255 ℃提高至263 ℃，并降低循環(huán)油回流量，保證塔底溫度大于360 ℃；對原料進分餾塔上、下進料比例進行調(diào)整，使循環(huán)比由0.53降到0.43，減少了分餾塔塔底油中柴油的含量，保證了加熱爐進料泵的正常運行，控制了焦粉攜帶，保證了裝置平穩(wěn)操作及長周期運行。分餾塔塔底油餾程數(shù)據(jù)見表3。

表3 分餾塔塔底油餾程數(shù)據(jù)

3.3 優(yōu)化分餾側(cè)線回流

稠油摻柴油后，分餾塔負荷顯著增加，蒸發(fā)段溫度升高21 ℃，循環(huán)油抽出溫度升高13 ℃，蠟油抽出溫度升高14 ℃，中段油抽出溫度升高4 ℃。通過增加各側(cè)線回流量加大取熱量，保證分餾塔的氣液相平衡和熱量平衡，使柴油泵出口實際流量控制305 th左右，小于柴油泵設(shè)計最大流量。同時，進行流程改造，從出裝置柴油主流程上分一條DN80的管線，引175 ℃的柴油至冷焦放空空氣冷卻器管束下方，新增柴油翅片管用作放空空氣冷卻器的伴熱盤管，冬季可以防止放空空氣冷卻器管束凍凝，夏季可以降低柴油溫度。經(jīng)放空空氣冷卻器冷卻的柴油并入柴油出裝置主流程后，可以保證柴油出裝置溫度控制在65 ℃以下。分餾系統(tǒng)主要操作參數(shù)見表4。

3.4 優(yōu)化產(chǎn)品分布

通過原料換熱流程的優(yōu)化，提高了分餾塔塔底溫度，降低了循環(huán)比，實現(xiàn)了柴油從分餾塔底的深拔；通過降低蠟油上回流，控制中段冷卻回流，加大柴油上回流等措施優(yōu)化分餾側(cè)線操作，降低了蠟油收率，提高了柴油收率，優(yōu)化了裝置產(chǎn)品分布，使汽油、柴油收率超過了計算模擬值，實現(xiàn)了裝置高效運行。具體物料平衡數(shù)據(jù)見表5。

表4 分餾系統(tǒng)主要操作參數(shù)

表5 物料平衡數(shù)據(jù) w，%

4 結(jié)束語

[1] 楊莉，王從樂，姚玉萍，等.風城超稠油摻柴油長距離輸送方法[J].油氣儲運，2011，30(10)：768-770

[2] 宦建波.稠油加工工藝探討[J].煉油技術(shù)與工程，2012，42(3)：29-32

PROBLEMS AND SOLUTIONS OF DELAYED COKING UNIT PROCESSING ULTRA-HEAVY OILS BLENDED WITH DIESEL

Wang Hangkong，Zhang Mei，Guo Fei，Xin Genyuan

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCompany，Karamay，Xinjiang834003)

The experience of processing ultra-heavy oils blending large proportion of diesel fraction in the delayed coking unit of Karamay Petrochemical Company was summarized.The problems of over-current in electrostatic desalting unit，exceptional running of equipments，entraining fine coke powder in oil vapor and lower diesel yield were caused by the blending of diesel.After controlling throughput，optimizing the heat exchanger system and revamping the side-cut of distillation unit，the CGO yield is reduced and the gasoline and diesel yield exceed the analog value.Furthermore，product distributions are optimized and the operation cycle of the unit is prolonged.

delayed coking；ultra-heavy oil；vacuum residue；diesel；yield

2013-06-24；修改稿收到日期：2013-08-04。

王航空，2003年畢業(yè)于西安石油大學化學工程與工藝專業(yè)，工程師?，F(xiàn)從事工藝技術(shù)管理工作，已發(fā)表論文18篇。

王航空,E-mail：wanghangk_jh@petrochina.com.cn。