李 林,劉 彬,孫麗琳
(中國石油蘭州石化公司煉油廠, 蘭州 730060)
延遲焦化裝置運行問題分析及技術(shù)改造
李 林,劉 彬,孫麗琳
(中國石油蘭州石化公司煉油廠, 蘭州 730060)
分析了中國石油蘭州石化公司1.2 Mta延遲焦化裝置運行中存在的問題,主要為冷焦污水含油、COD和懸浮物含量較高,不能直接作為冷切焦水回用;分餾塔塔頂酸性水和焦化汽柴油攜帶焦粉,影響下游裝置的長周期運行;加熱爐工藝聯(lián)鎖存在設(shè)計缺陷,不能有效投用。針對這些問題,通過技術(shù)改造,增上冷焦污水處理系統(tǒng),處理后的冷焦水實現(xiàn)了回用;增上酸性水除焦粉系統(tǒng)及焦化混合汽柴油過濾器,減少了焦粉攜帶對下游裝置的影響;加熱爐工藝聯(lián)鎖由“一取一”改為“三取二”,實現(xiàn)了聯(lián)鎖的有效投用。
延遲焦化 冷焦污水 酸性水 焦粉 工藝聯(lián)鎖
延遲焦化工藝是一種廣泛應(yīng)用于重油、渣油加工的工藝技術(shù),具有技術(shù)簡單、投資和操作費用低、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。近年來,原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化程度加大,而輕質(zhì)油品需求量卻在不斷上升,作為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的延遲焦化裝置面臨著極大挑戰(zhàn),要求裝置開工率不斷增加、安全平穩(wěn)運行程度提高[1]。中國石油蘭州石化公司1.2 Mta延遲焦化裝置在運行過程中存在以下問題:①冷焦污水含油、COD和懸浮物含量較高,不能直接作為冷切焦水回用;②分餾塔塔頂酸性水和焦化汽柴油攜帶焦粉,影響下游酸性水汽提裝置和柴油加氫裝置的長周期運行;③加熱爐工藝聯(lián)鎖設(shè)計為一取一聯(lián)鎖邏輯,存在設(shè)計缺陷,易受原料性質(zhì)、加熱爐進料量、燃料氣壓力等因素影響,導(dǎo)致加熱爐聯(lián)鎖停爐,聯(lián)鎖不能有效投用。針對上述問題,通過技術(shù)改造,消除了裝置的運行問題,實現(xiàn)了裝置安全平穩(wěn)運行。
2.1 增上冷焦污水處理系統(tǒng)
延遲焦化裝置在焦炭塔生焦完成后,進行小吹汽、大吹汽、給水冷焦,在大吹汽、給水冷焦過程中產(chǎn)生大量的蒸汽和油氣。蒸汽和油氣的混合物經(jīng)放空系統(tǒng)洗滌冷卻后進入放空塔塔頂油水分離器[2]。
由于油水分離器底部含硫含油污水的COD、油含量和懸浮物含量高,無法直接作為冷焦、切焦水進行回用,因此在裝置實際生產(chǎn)過程中排入含硫污水系統(tǒng),導(dǎo)致一方面對含硫污水系統(tǒng)造成沖擊,影響正常運行,另一方面裝置每天需補充作為冷焦、切焦水使用的新鮮水,造成新鮮水消耗大。為解決以上問題,對其進行技術(shù)改造,增上冷焦污水處理系統(tǒng),工藝流程示意見圖1。放空塔塔頂油水分離器分離出的污水由污水泵送入靜態(tài)混合器1,2,3,活性轉(zhuǎn)化劑、高效分散劑、聚凝劑由注劑泵分別打入靜態(tài)混合器1,2,3,活性轉(zhuǎn)化劑、高效分散劑、聚凝劑與污水在靜態(tài)混合器中充分混合后進入污油罐進行沉降分離,上部污油進入污水污油罐經(jīng)污油泵送入放空塔回?zé)?,中部污水?jīng)轉(zhuǎn)水泵送入焦池作為冷焦、切焦水回用,下部廢渣打入污水污泥罐經(jīng)轉(zhuǎn)渣泵打入焦炭塔進行回?zé)?。含硫污水?jīng)處理后,其中污油得到回收,污水送至焦池作為冷焦、切焦水回用,不僅實現(xiàn)了含硫污水零排放,而且減少了補充的新鮮水量,每年可回用污水54 000 t,回收污油1 080 t,回收72 t廢渣打入焦炭塔回?zé)挘瑫r每年需花費145.6萬元的藥劑成本。綜合投入和產(chǎn)出,每年可產(chǎn)生效益302.83萬元。
圖1 冷焦污水處理系統(tǒng)工藝流程示意
2.2 增上酸性水除焦粉系統(tǒng)
延遲焦化裝置因其工藝的特殊性,焦化汽油、柴油、蠟油等產(chǎn)品及酸性水中不可避免地會攜帶焦粉。酸性水?dāng)y帶焦粉一方面加大了管道的磨損,降低了管道的安全性,另一方面焦粉在下游酸性水汽提裝置汽提塔塔盤上沉積,會堵塞、卡住閥孔,嚴(yán)重影響酸性水汽提裝置正常生產(chǎn)[3]。為解決該問題,采用某公司開發(fā)的旋流分離技術(shù)進行了技術(shù)改造,增上酸性水除焦粉系統(tǒng)。該技術(shù)主要依靠離心沉降原理[4],具有封閉運行、無工藝污水排放、旋流器內(nèi)部流場均勻、分離效率高等優(yōu)點,對粒徑在10 μm以上的焦粉顆粒物脫除效果良好,工藝流程示意見圖2。
圖2 酸性水除焦粉系統(tǒng)工藝流程示意
來自裝置分餾塔塔頂回流罐的酸性水經(jīng)酸性水泵輸送至旋流分離器。經(jīng)分離后,焦粉濃縮至分離器下部,形成酸性水濁液。控制酸性水濁液量為酸性水原料量的2%左右,將其排入焦粉緩沖罐。分離器頂部酸性水清液出裝置,去酸性水汽提裝置加工。焦粉緩沖罐中酸性水濁液收集到一定液位時,在焦炭塔給水冷焦過程中,由酸性水濁液泵輸送至冷焦水管線中,與冷焦水一起進入焦炭塔。增上酸性水除焦粉系統(tǒng)后,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,2015年8月1—3日對其進行了72 h的標(biāo)定,酸性水焦粉脫除標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1。從表1可以看出:酸性水原料中焦粉質(zhì)量濃度為 0.024 5~0.042 7 gL;經(jīng)旋流分離后,酸性水清液中焦粉質(zhì)量濃度大幅度下降,為 0.002 13~0.002 75 gL,且清液中焦粉質(zhì)量濃度變化不大;酸性水濁液中焦粉質(zhì)量濃度較酸性水原料中焦粉質(zhì)量濃度大幅上升,濁液中焦粉質(zhì)量濃度為 0.463~0.713 gL。酸性水中焦粉脫除率達到91%以上,實現(xiàn)了粒徑在10 μm以上焦粉顆粒物的有效脫除,減小了焦粉攜帶對下游酸性水汽提裝置的影響,使得酸性水汽提裝置運行平穩(wěn)。
表1 酸性水焦粉脫除系統(tǒng)標(biāo)定數(shù)據(jù)
2.3 增上混合汽柴油過濾器
裝置焦化汽油、柴油經(jīng)出裝置線混合后去下游柴油加氫裝置進行加氫脫硫。由于混合汽油、柴油中攜帶一定量的焦粉,進入柴油加氫裝置反沖洗過濾器,導(dǎo)致過濾器壓差快速上升,超過200 kPa,沖洗頻繁,沖洗污油量大,反沖洗污油泵開啟頻次每8 h最高8次;而且容易造成上游裝置憋壓,柴油加氫裝置需要打開原料返罐區(qū)閥門,降量維持生產(chǎn)。如果要保持加工量,必須稍開過濾器副線閥,這樣攜帶的一部分焦粉就會進入反應(yīng)器,在催化劑表面沉積,使反應(yīng)器床層壓力降升高[5-6],影響催化劑的使用壽命。為解決混合汽油、柴油攜帶焦粉對柴油加氫裝置的影響,通過技術(shù)改造在混合汽油、柴油出裝置線上增加了2臺過濾器,工藝流程示意見圖3?;旌掀汀⒉裼瓦M入過濾器,其中的焦粉顆粒被截留在濾網(wǎng)內(nèi)部,過濾后的混合汽油、柴油由過濾器頂部流出至柴油加氫裝置。裝置正常生產(chǎn)過程中,2臺過濾器一開一備,當(dāng)過濾器進出口壓差不低于100 kPa時,切換到另1臺過濾器運行,壓差超標(biāo)的過濾器進行沖洗。采用混合汽油、柴油作為沖洗液,除去濾芯上的焦粉。沖洗污油送至裝置放空塔,同放空塔內(nèi)的污油混合后作為焦炭塔急冷油進行回?zé)挕;旌掀?、柴油過濾器投用后,下游柴油加氫裝置反沖洗過濾器反沖洗頻次恢復(fù)正常,上游裝置未出現(xiàn)憋壓情況,裝置加工量維持穩(wěn)定,有效地改善了柴油加氫裝置反沖洗過濾器的運行工況。
圖3 增上混合汽油、柴油過濾器工藝流程示意
2.4 加熱爐工藝聯(lián)鎖改造
加熱爐是延遲焦化裝置的關(guān)鍵設(shè)備,爐管容易結(jié)焦[7]。為了防止在異常情況下處理不及時造成爐管結(jié)焦或燒壞爐管的事故,設(shè)計中設(shè)置了進料流量、主火嘴燃料氣壓力、長明燈燃料氣壓力低低聯(lián)鎖工藝,如表2所示。但裝置加熱爐工藝聯(lián)鎖存在設(shè)計缺陷,設(shè)計為“一取一”聯(lián)鎖邏輯,裝置因原料性質(zhì)較差,加熱爐進料量、燃料氣壓力波動頻繁,儀表故障原因等容易造成各參數(shù)達到聯(lián)鎖值,導(dǎo)致加熱爐聯(lián)鎖停爐,嚴(yán)重影響裝置的長周期運行,而實際生產(chǎn)中將其切至旁路,聯(lián)鎖未得到有效投用。為達到聯(lián)鎖100%投用的要求,2013年5月14日,將加熱爐工藝聯(lián)鎖投用,但投用不到1天時間,由于儀表原因造成了加熱爐局部聯(lián)鎖停爐。為解決此問題,提出將加熱爐工藝聯(lián)鎖由“一取一”聯(lián)鎖邏輯改造為“三取二”聯(lián)鎖邏輯,“三取二”聯(lián)鎖邏輯較“一取一”聯(lián)鎖邏輯更可靠,可顯著降低儀表故障等原因?qū)е碌募訜釥t聯(lián)鎖停爐風(fēng)險[8]。以加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯(lián)鎖為例,改造前后聯(lián)鎖邏輯示意分別如圖4和圖5所示。改造前加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯(lián)鎖為單點檢測信號,只要A路主火嘴燃料氣壓力達到低低聯(lián)鎖值,聯(lián)鎖邏輯就執(zhí)行切斷A路主火嘴燃料氣的聯(lián)鎖動作,因原料性質(zhì)、加熱爐進料量、燃料氣壓力波動、儀表故障等原因引起聯(lián)鎖動作的幾率非常大;改造后加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯(lián)鎖為三點檢測信號,A1,A2,A3三個檢測信號中任意兩個同時達到低低聯(lián)鎖值時,聯(lián)鎖邏輯才執(zhí)行切斷A路主火嘴燃料氣的聯(lián)鎖動作,引起聯(lián)鎖動作的幾率會大幅減小。裝置加熱爐除加熱爐進料流量低低聯(lián)鎖因直管段距離不足暫無法實施改造外,其余11路加熱爐工藝聯(lián)鎖均進行了“三取二”聯(lián)鎖邏輯改造。自2015年6月改造完成后聯(lián)鎖投用以來,到目前沒有出現(xiàn)一次誤動作導(dǎo)致的聯(lián)鎖停車事故,實現(xiàn)了加熱爐工藝聯(lián)鎖的有效投用,真正達到了保護加熱爐的目的。
表2 加熱爐工藝聯(lián)鎖明細
圖4 改造前加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯(lián)鎖邏輯關(guān)系示意
圖5 改造后加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯(lián)鎖邏輯關(guān)系示意
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PROBLEMS AND TECHNICAL TRANSFORMATION OF DELAYED COKING UNIT
Li Lin, Liu Bin, Sun Lilin
(PetroChinaLanzhouPetrochemicalCompany,Lanzhou730060)
This paper analyzed the operation problems of 1.2 Mta delayed coking unit in PetroChina Lanzhou Petrochemical Company and introduced the results after technical transformation.The problems in existing unit included:(i)high content of oil,COD and suspended matter in coke quench sewage,which was unable to reuse as a cold coke cutting water;(ii)coke fines in the sour water from fractionator overhead,and in coking gasoline and diesel,which influence long period operation of the downstream unit;(iii)design defects in process interlock of heating furnace,leading to an invalid use.To solve these problems,a cold coke sewage treatment system and a coke powder removing system were added.Then the treated cold coke sewage can be reused and the influence of coke fines on the operation for downstream unit is reduced; the interlocking mode of heater furnace was changed from“one-out-of-one”to “two-out-of-three”,and is successfully applied after transformation.
delayed coking; coke quench sewage; sour water; coke fine; process interlock
2016-10-17; 修改稿收到日期: 2016-12-07。
李林,碩士,工程師,主要從事煉油工藝技術(shù)管理工作。
李 林,E-mail:81777313@qq.com。