提高延迟焦化装置渣油转化能力的优化措施

张淮翔

(玉门炼化总厂焦化车间，甘肃 玉门 735200)

延迟焦化装置流程较简单，投资少，工艺成熟，是重质油加工的重要手段。渣油经过脱碳可以最大限度的获取馏分油，石油焦又是冶金、炼铝的主要电机原料来源。延迟焦化的柴汽比也明显高于催化裂化和加氢裂化，焦化柴油馏分十六烷值一般高于催化裂化生产的柴油，焦化加工耗能比催化裂化低40 kg/t标油以上。延迟焦化在实现重油平衡上有着巨大的优势，玉门炼化总厂50万t/a延迟焦化装置，在我厂改为短流程燃料型生产模式后，延迟焦化主要担负着全厂平衡重油加工的重要责任[1,2]。

1 优化操作参数的必要性

随着原油密度逐渐增大，石蜡基原油的减少，中间基原油和重质稠油的增加，重油产量大幅增加。为应对原油劣质化，常减压装置采用深拔技术，渣油产量增长，重油加工任务逐年加重。

在重油加工量增大的情况下，延迟焦化在大处理量下的长周期安全平稳运行，对全厂平衡重油加工和提高经济效益至关重要。延迟焦化存在的问题是，液体产物收率较低和焦炭价值不高，有时销路不畅。延迟焦化的液体产物收率一般可达70%左右，但是目前只有60%-65%，焦炭产率有可能超过30%。所以在固有装置上，通过优化操作，提高渣油转化能力，提高轻质油品收率，炼厂实现渣油零排放，是十分重要的举措。

2 延迟焦化装置优化操作措施

2.1 设备检修整改

2016年8月，三年一次的大检修，焦化装置对全装置进行了全方位的检修。提高关键设备的可靠性，以延长焦化装置的安全平稳运行周期。

2.1.1加热炉部分

加热炉北炉膛上部炉管表皮温度有时接近800 ℃，达到了Cr5Mo炉管抗氧化极限温度，中部部分炉管出现严重变形和氧化剥皮现象，说明炉膛负荷已很重。南北两炉膛负荷不均匀，对加热炉的安全运行存在较大的威胁。

大检修期间，辐射炉管全程烧焦完成后，检查加热炉辐射室、对流室炉管氧化爆皮、变形弯曲视情况，对辐射炉管进行测厚，炉管材质仍为Cr5Mo，更换了第1、2、6、7、10、11、12、16、17、18共10根辐射炉管，检修燃烧器16台，加热炉引风机、鼓风机大修，同时对空气预热器和烟道挡板进行了检修。

清除对流炉管上的积灰，提高加热炉热效率，降低辐射室热负荷重，以降低炉管表皮温度，减少炉管结焦倾向和炉管压力差，降低炉管表皮温度。

2.1.2分馏塔部分

分馏塔更换塔底舌型塔盘3层，更换浮阀塔盘8层，补起其余塔盘缺失浮阀。

塔体检测塔接管7处有减薄更换接管(一中抽出接管、压力平衡线接管、二中回流接管、顶循回流接管、塔底液面计上下两接管、辐射抽出接管)。

2.1.3焦炭塔部分

焦炭塔进行全面检测：测厚、测直径、变形情况，焊缝检查，重点检测裙座焊缝、表面裂纹、接管焊缝(内外焊缝进行检测)。

2.1.4其他

辐射泵(P102/2)大修，辐射泵(P102/1)整体更换。

冷换设备更换管束4具，更换4台空冷，更换水箱盘管1具，其余清洗试压。

对除焦系统进行检修：更换切焦器1台，钻机绞车系统全面检查，更换轴承、联轴器及刹车片，更换焦炭塔底盖机液压千斤。

2.2 稳定原料性质

实行短流程燃料型生产模式下，延迟焦化装置主要处理的原料为减压渣油。原料的性质对产品的分布和质量有很大的影响。通常来讲，原料油的密度越大，焦炭产率也就越高，轻油收率就越小。根据以往生产经验，在一般情况下，焦炭产率约为原料残炭值的1.5～2倍。对于同一种原油，在常减压装置的减压深拔下，致使减压渣油劣质化更加严重，也给焦化装置的正常生产带来很大的困难。

平稳减压渣油进装置量，与上游装置协商，确保来油温度在190℃以上。定期进行原料性质分析，从而适当调整操作条件，保证轻质油收率。

2.3 提高操作温度

操作温度即为加热炉辐射料出口温度，是延迟焦化装置的重要操作指标，它的变化直接影响到路管内和焦炭塔内的反应深度，从而影响到焦化产物的产率和性质。反应温度提高3～5 ℃，液体收率会增长1%。对于同一种原料，操作温度升高，反应速度和反应深度增大，气体、汽油和柴油的产率增大，而蜡油的产率变小。焦炭中的挥发份由于操作温度的升高而降低，其产率减少。

检修前鉴于加热炉炉管结焦变形、炉膛负荷不均匀、空气预热器腐蚀破损等严重问题，辐射分支量最大能提到53 t/h，在预热阶段，为了达到反应温度，常常会采取降分支量的手段来保证焦化正常平稳操作,这样对完成加工任务更加不利。

在大检修过后，鉴于加热炉良好的运行状态，我装置实施缓和提温，将操作温度由以往的492±1 ℃提高到497±2 ℃，提高了反应深度。同时也提高了焦炭塔的保温效果，降低辐射出口至焦炭塔的温降，确保油品在辐射炉管内足够吸热后，在焦炭塔内反应彻底。再者就是打破了加大注水量，以提高路管内油品流速，而保证炉管不易结焦的误区。提高反应温度，就势必会加重炉管结焦倾向，应根据辐射分支量，合理选用注水量，以避免大注水量消耗油品反应所需的热量，那么提高反应温度的举措必会事倍功半了。

2.4 稳定操作压力

操作压力是指焦炭塔的反应压力。焦炭塔的压力下降使液相油品易于蒸发，也缩短了气相油品在塔内的停留时间，从而降低了反应深度。降低焦炭塔操作压力使得焦炭产率下降和液体油收率增加,延迟焦化采用低压操作有利,焦炭塔压力每降低0.05 MPa，液体体积收率增加1.3%，焦炭产率下降1%。

焦炭塔的操作压力在0.15～0.20 MPa，但是降低操作压力，在避免焦炭塔起泡、焦粉携带和弹丸焦生成方面就有极大的局限性。焦化装置目前操作压力主要受系统压力的影响，若低压瓦斯外排不畅，焦炭塔顶压力超过0.20 MPa，对于操作时不利。但是对于我厂焦化装置而言，在平稳操作下，操作压力一般是不会变化的。

2.5 降低循环比

循环比是反应物在分馏塔中分出的塔底循环油与新鲜原料油的流量之比。它是对焦化装置处理能力、产品性质及其分布有重要影响的操作参数。在加热炉进料量一定的情况下，增大循环比会明显降低装置的实际处理能力。所以通常采用较小的循环比，来保持较高的装置处理能力。

循环比降低后，加入辐射段的进料性质将发生变化，密度增加，更接近焦化新鲜原料的性质。在同样的加热炉运行状态下，炉管内结焦的可能性增加，结焦速率也会迅速上升。

合理的低循环比，应当以分馏塔洗涤段能否有效洗涤来自焦炭塔的高温油气为极限。循环比降低后，分馏塔下部换热段温度会上升到385 ℃以上，随之会发生裂化、缩合反应，严重时会造成分馏塔下部结焦，进而会影响装置的操作周期。在工艺过程和设备结构固定的情况下，在检修期间对分馏塔做了一项技改，加设管线将一中回流油引至蜡油下回流入口处，塔内加设“工字”喷淋管，以作洗涤油降低换热段温度。根据焦炭塔的生产周期，在焦炭处理阶段，在应用一中洗涤油降温时，采用0.4左右的循环比；在预热阶段，高温油气入分馏塔量减少，停用一中洗涤油，保证辐射料入加热炉温度的前提下，采用0.35左右的循环比。

2.6 其他优化操作

2.6.1抑制分馏塔顶结盐结垢

针对分馏塔顶结盐结垢现象，提高分馏塔塔顶温度，顶循回流温度、顶循抽出温度按高的指标控制，加大回流量。控制加热炉的炉管注汽在指标下限，减少进入分馏塔的水蒸气量，降低水蒸气分压，减少结盐几率。

2.6.2减少油气线和分馏塔底结焦

针对大油气线结焦及分馏塔底粉焦积存的现象，定时定量向生产塔注入消泡剂，以降低泡沫层高度，降低油气内粉焦浓度，以减少油气线的结焦倾向，以及遏制分馏塔底的结焦现象。

3 优化操作效果

2016年9月中旬，在完成三年一次大检修任务后，各项设备处于良好的运行状态，焦化装置在一次开厂成功，工艺工况运行进入稳定状态后，采用提高焦化反应温度，稳定焦炭塔的操作压力，降低循环比等优化措施。可以通过表1中调整前后的数据汇总看出：在原有的装置基础上，采用切实可行的优化措施，对提高装置渣油转化能力，提升加工量，提高轻质油收率方面具有显著的效果。

表1 优化操作前后变化情况Table 1 Optimize the changes before andafter the operation

由表1可知：从实际生产运行数据看出，提高焦化反应温度，达到了提高液体收率1%，降低焦炭挥发分的目的。其次，根据焦炭塔生产周期，适时适量打一中油做分馏塔底洗涤油，降低分馏塔底温度，循环比最低可降至0.35。冷进料量由以往的平均37.8 t/h提高到40.5 t/h，每天可以多加工减压渣油45 t左右，一年就可以多加工渣油1.6×104t。

4 结论和建议

针对我厂渣油产量大，轻油收率低的问题，焦化装置在现有的设备工艺运行基础上，为提高焦化装置的加工能力和加大重油的转化深度，挖潜增优我们主要从以下方面入手：提高设备的安全运行可靠性；提高操作温度，加深反应深度；稳定焦炭塔操作压力；选择适当的低循环比。调整加热炉辐射炉管注水量和分馏塔底循环油量，适量打急冷油，控制焦炭塔顶温度和分馏塔底温度。采用定时定量加注消泡剂的手段，以减少油气线的结焦倾向，以及遏制分馏塔底的结焦现象。

以下还有几点建议：

(1)提高加工量，在加热炉负荷允许的情况下，要严格控制焦层高度不高于18米，定期检查过滤器，采用过滤器反吹措施，防止过滤器堵塞，抑制粉焦向分馏塔的携带。在工艺上也要及时调整操作。

(2)提高操作温度和降低循环比势必会对加热炉的长周期运行带来威胁。稳定炉管注水量，也可考虑采用多点注汽，以防止或减缓炉管结焦。

(3)提高操作工的操作水平，加强DCS工艺数据监控，根据焦炭塔的周期性切换及时调整操作，避免大的波动，确保99%以上的操作平稳率。

[1] 瞿滨.延迟焦化装置技术问答，北京：中国石化出版社，2010.01.

[2] 瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2007.