分餾塔優(yōu)化技術(shù)在延遲焦化裝置的成功應(yīng)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?？?北京)科技有限公司，北京　100027)

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分餾塔優(yōu)化技術(shù)在延遲焦化裝置的成功應(yīng)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?？?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?？?北京)科技有限公司分餾塔優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)果表明：改造后的工藝流程適應(yīng)性強(qiáng)，解決了分餾塔結(jié)焦和側(cè)線產(chǎn)品攜帶焦粉的問題；焦化蠟油殘?zhí)贾祻?.2%降到0.3%；操作循環(huán)比可在1.05～1.20之間靈活調(diào)節(jié)；反應(yīng)壓力降低了0.05 MPa；裝置能耗降低了0.358 kgEO/t，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

延遲焦化；結(jié)焦；循環(huán)比；殘?zhí)?/p>

近幾年，隨著原油重質(zhì)化和劣質(zhì)化，延遲焦化裝置已經(jīng)成為中國最主要的重質(zhì)渣油加工方法[1]。常規(guī)的延遲焦化裝置主要有兩種流程，一種是原料油經(jīng)過換熱后，通過分餾塔的上下進(jìn)料口進(jìn)入分餾塔底部，與反應(yīng)油氣換熱后，通過加熱爐加熱后進(jìn)焦炭塔反應(yīng)[2]；另一種可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比的工藝是原料油經(jīng)過換熱后不進(jìn)分餾塔，直接進(jìn)入進(jìn)料緩沖罐與循環(huán)油混合后進(jìn)加熱爐加熱，然后進(jìn)入焦炭塔反應(yīng)[3]。兩種常規(guī)流程均存在焦化產(chǎn)品攜帶焦粉、蠟油產(chǎn)品質(zhì)量差、分餾塔重蠟油段容易結(jié)焦、裝置循環(huán)比不易調(diào)節(jié)、難以實(shí)現(xiàn)超低循環(huán)比(1.05)、產(chǎn)生焦炭塔頂急冷油用量較大等問題。其原因主要是常規(guī)流程設(shè)計(jì)按照大循環(huán)比(1.2～1.4)設(shè)計(jì)[4]，對(duì)產(chǎn)品分餾要求低。目前，常規(guī)工藝流程已經(jīng)不能滿足低循環(huán)比操作和高產(chǎn)品質(zhì)量的要求,因此有必要對(duì)現(xiàn)有的延遲焦化裝置特別是分餾塔進(jìn)行優(yōu)化改造，提高裝置的適應(yīng)性。

常規(guī)延遲焦化流程與優(yōu)化延遲焦化流程的示意圖見圖1、圖2。

圖1　常規(guī)延遲焦化流程圖

圖2　優(yōu)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(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模為100萬噸/年，年開工按8000 h計(jì)，操作循環(huán)比1.25～1.4，生焦周期為24 h。改造前由于重蠟油段結(jié)焦堵塞，原重蠟油集油箱停用，導(dǎo)至全塔沒有重蠟油抽出及循環(huán)，重蠟油系統(tǒng)不能發(fā)揮洗滌作用，產(chǎn)生了蠟油產(chǎn)品質(zhì)量差、側(cè)線產(chǎn)品焦粉攜帶等問題，對(duì)下游裝置造成不良影響。改造前裝置的操作循環(huán)比大于1.25，裝置的液體產(chǎn)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(gè)升氣孔，導(dǎo)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(jīng)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(chǎn)品質(zhì)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(gè)升氣孔，同樣會(huì)導(dǎo)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(tǒng)，重蠟油集油箱的溫度在390℃以上，重蠟油集油箱內(nèi)液體停留時(shí)間過長，使重蠟油集油箱發(fā)生結(jié)焦，進(jìn)而堵塞重蠟油抽出口，造成重蠟油系統(tǒng)停運(yùn)。

1.3洗滌段

分餾塔洗滌段采用人字擋板結(jié)構(gòu)，分散效果很差。洗滌油采用密度大、殘?zhí)亢椭亟饘俸扛叩脑嫌妥鳛椤芭K”洗滌油，無法保證蠟油產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)要降低裝置循環(huán)比操作時(shí)，需要將分餾塔上進(jìn)料量減少，使人字擋板溫度逐漸升高，當(dāng)循環(huán)比低于1.2時(shí)，人字擋板的溫度過高，引起人字擋板結(jié)焦，從而影響正常生產(chǎn)。

1.4焦炭塔急冷

原焦炭塔急冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yīng)油氣的溫度，防止管線結(jié)焦。焦炭塔反應(yīng)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(huán)油，進(jìn)行二次反應(yīng)，(這部分循環(huán)油量無法計(jì)量)。

2　裝置改造

2.1改造目標(biāo)

裝置循環(huán)比要在1.05～1.20工況下長周期運(yùn)行，解決分餾塔結(jié)焦與焦粉攜帶等問題，提高液體產(chǎn)品收率，改善液體產(chǎn)品的質(zhì)量，蠟油產(chǎn)品的康氏殘?zhí)坎淮笥?.0%。

2.2改造方案

博英公司通過使用先進(jìn)的模擬技術(shù)，對(duì)全裝置進(jìn)行了流程模擬，優(yōu)化工藝流程，采用博英公司的專利技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算、討論、分析和比較做出了改造方案。改造方案針對(duì)原料預(yù)熱系統(tǒng)、蠟油系統(tǒng)、重蠟油系統(tǒng)、洗滌油系統(tǒng)和焦炭塔急冷油系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保達(dá)到改造的目標(biāo)。

2.3改造內(nèi)容

本次改造中所采用的博英公司的新技術(shù)簡要?dú)w納如下：

(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)蠟油分餾系統(tǒng)；

(2)優(yōu)化設(shè)計(jì)重蠟油洗滌系統(tǒng)；

(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(shù)及設(shè)備，采用重蠟油作為洗滌油；

(5)取消原分餾塔上部進(jìn)料；

(6)焦炭塔頂急冷油系統(tǒng)增加水平方向注入方式。

3　改造后裝置運(yùn)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(chǎn)品質(zhì)量、操作工況以及新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用效果，裝置于2014年1月進(jìn)行了標(biāo)定。

3.1標(biāo)定情況

標(biāo)定期間裝置加工科威特及達(dá)混原油的減壓渣油。標(biāo)定的時(shí)間為80 h，生焦周期24 h，處理量100萬噸/年。標(biāo)定期間，焦化裝置及提供渣油的上游裝置均保持生產(chǎn)平穩(wěn)，操作正常，原料性質(zhì)及操作參數(shù)穩(wěn)定。裝置標(biāo)定原料及設(shè)計(jì)原料的性質(zhì)見表1，物料平衡見表2，焦化蠟油產(chǎn)品性質(zhì)和設(shè)計(jì)性質(zhì)見表3，改造前后反應(yīng)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(zhì)表

續(xù)表1

50℃61064270℃66971790℃73884195℃870EP896

表2　物料平衡表

表3　焦化蠟油性質(zhì)表

表4　改造前后反應(yīng)壓力對(duì)比表

表5　公用工程消耗和能耗表

3.2標(biāo)定數(shù)據(jù)分析

3.2.1原料性質(zhì)對(duì)比

從表1可見,雖然標(biāo)定原料的比重分別為0.9925和1.016，比設(shè)計(jì)值1.025略低一些，但原料中的殘?zhí)?ω)分別是20.53%和19.14%，卻比設(shè)計(jì)值18.8%高出1.73%和0.34%，說明本次標(biāo)定的原料性質(zhì)比設(shè)計(jì)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(tài)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(huán)比降低；

(2)分餾塔洗滌段拆除人字擋板，使反應(yīng)壓力降低了0.05 MPa。

3.2.3產(chǎn)品質(zhì)量分析

蠟油質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)是殘?zhí)亢?，從?中可以看出，標(biāo)定期間蠟油產(chǎn)品的殘?zhí)亢糠謩e為0.25%和0.18%，均低于設(shè)計(jì)值，且不攜帶焦粉，蠟油其他性質(zhì)均符合要求。其他產(chǎn)品性質(zhì)變化不大，均在質(zhì)量控制指標(biāo)的范圍內(nèi)。說明改造后，雖然原料質(zhì)量變差，但蠟油性質(zhì)反而變好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.2.4裝置操作優(yōu)化

從標(biāo)定的產(chǎn)品收率、產(chǎn)品質(zhì)量、操作循環(huán)比、操作參數(shù)來看，改造后分餾塔的運(yùn)行情況很好，原料預(yù)熱系統(tǒng)提高了換熱終溫；蠟油系統(tǒng)改造后，提高了分餾效果；重蠟油系統(tǒng)改造后，保證了裝置的長周期運(yùn)行；洗滌系統(tǒng)改造后，防止了焦粉攜帶，反應(yīng)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(huán)比可以在1.05～1.20之間靈活調(diào)節(jié)。

3.2.5焦化裝置的系統(tǒng)壓力優(yōu)化

為了防止分餾塔重蠟油段結(jié)焦，防止焦粉攜帶，提高蠟油產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)分餾塔進(jìn)行了優(yōu)化改造，取消了人字擋板，取消了渣油上進(jìn)料等。以上的種種措施，降低了分餾塔的壓降，使焦炭塔內(nèi)反應(yīng)壓力比改造前降低了0.05 MPa，可使液體產(chǎn)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(biāo)定能耗為24.961 kg標(biāo)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?yàn)樵谠项A(yù)熱系統(tǒng)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(biāo)定結(jié)果與討論

從標(biāo)定數(shù)據(jù)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(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期，其中蠟油產(chǎn)品殘?zhí)亢亢徒固克姆磻?yīng)壓力優(yōu)于設(shè)計(jì)值。其中改造結(jié)果如下：

(1)在本次標(biāo)定中綜合考慮，循環(huán)比從原來的1.25降低到1.20，焦炭塔的反應(yīng)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(huán)比從原來的1.25降低到1.20，蠟油殘?zhí)恐稻蛷?.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(yùn)行正常，將焦粉擋在了蠟油集油箱以下,解決了分餾塔結(jié)焦與焦粉攜帶等問題，保證了裝置的長周期運(yùn)行，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

(4)通過技術(shù)改造，裝置循環(huán)比能在1.05～1.20之間調(diào)節(jié)，可根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行優(yōu)化操作，達(dá)到了設(shè)計(jì)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(jì)為6436萬元/年，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，也產(chǎn)生了節(jié)能減排等良好的社會(huì)效果。

4　結(jié)　語

博英公司的延遲焦化分餾塔優(yōu)化技術(shù)在茂名分公司第二套延遲焦化裝置的應(yīng)用是成功的,表現(xiàn)在方面：

(1)針對(duì)常規(guī)延遲焦化流程進(jìn)行了重新優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，工藝流程合理，適應(yīng)性強(qiáng)；

(2)解決了分餾塔結(jié)焦和側(cè)線產(chǎn)品攜帶焦粉的問題，保證了裝置長周期運(yùn)行，提高了蠟油產(chǎn)品質(zhì)量；

(3)降低了操作循環(huán)比和反應(yīng)壓力，提高了裝置的液體產(chǎn)品收率；

(4)降低了裝置的綜合能耗。該技術(shù)是在中國石化首次成功應(yīng)用，不但為茂名分公司的全廠正常運(yùn)行提供了保證，也為其他煉廠提供了焦化蠟油產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化、降低反應(yīng)壓力、降低操作循環(huán)比、解決分餾塔結(jié)焦和攜帶焦粉等寶貴經(jīng)驗(yàn)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。

[1]李出和.國內(nèi)外延遲焦化技術(shù)對(duì)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(diào)循環(huán)比的延遲焦化工藝[J].煉油技術(shù)與工程,2003,33(10):8-11.

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[5]朱懷歡.焦化裝置長周期運(yùn)行的影響因素及措施[J].煉油技術(shù)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(jí)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