延迟焦化用高浓度污水替代蒸汽进行大吹汽工艺的应用

贾正万，陈进旺，冯声波

(中海石油宁波大榭舟山石化有限公司，浙江 舟山 316015)

1 延迟焦化的工艺特点

延迟焦化工艺是连续生产、间歇操作的重油加工过程。一般两塔一组，在每组塔中，1个塔在反应生焦，另1个塔则处于除焦阶段。当1个塔内焦炭积聚到一定高度时进行换塔，对老塔进行冷焦，即先通入少量蒸汽(小吹汽)，把轻质烃类汽提出来，进入分馏塔，再大量通入蒸汽(大吹汽)，汽提重质烃类去放空冷却塔，回收重油和水，最终达到除焦条件，如此不断循环[2-5]。冷焦过程中，不仅消耗大量的蒸汽，同时也产生大量的含硫、含油污水，是装置能耗和含硫污水源之一。

2 用高浓度污水替代蒸汽进行大吹汽

2.1 焦炭塔常规大吹汽流程

焦炭塔生焦完成后，先进行小吹汽操作1.5 h，再进行大吹汽操作，工艺流程见图1。由图1可知，蒸汽从系统管网引出，由焦炭塔底部进料管线轴向进入焦炭塔，气相从焦炭塔顶大油气管线进入放空塔。大吹汽的目的是吹净焦炭内残留的油气并冷却焦层，用蒸汽吹扫、冷却焦层虽然是最简便的，但从能耗和减少污水排放的角度考虑，不是最合理的。如果改蒸汽为高浓度污水，也可以达到同样的目的。这样不仅可以从根本上减少蒸汽的消耗，而且还能达到污水循环利用、减少污水排放的目的。

图1 焦炭塔大吹汽常规流程

2.2 用高浓度污水替代蒸汽进行大吹汽的方案

用高浓度污水替代蒸汽大吹汽冷焦的流程见图2。注入高浓度污水进塔的流程和方法与给蒸汽流程相似，需要增加2台污水泵、1台换热器和1台汽水混合器。为避免污水量不稳定，可增设1台高浓度污水缓冲罐。

高浓度污水或净化水进入高浓度污水罐，经过污水泵升压到1.5 MPa(取决于后路压降)，经过换热器(热源-高浓度污水)升温到120 ℃左右，再经过流量控制阀进入汽水混合器，利用1.0MPa蒸汽控制混合器出口温度在150 ℃后进入焦炭塔。为保证效果，注水量和配汽总量与大吹汽的蒸汽量相当，配汽量越大则污水消耗量越小。

2.3 改造后的运行效果

2.3.1改造后对焦炭塔操作的影响改造后的工艺流程投用后，分别对焦炭塔筒体上、中、下和锥体4个部位的温度变化进行监测和对比，其变化趋势见图3。从图3可以看出，用高浓度污水代替大吹汽后焦炭塔各点温度都比改造前温度要低，初期温度相差不大，后期下部温度温差有所扩大。但在后期的冷焦操作中，未发现有给水不进、放水不畅等现象，说明没有因改造后温度较低发生炸焦现象。

2.3.2对焦炭质量的影响在其它条件不变的情况下，对改造前后的焦炭质量指标进行比较，具体数据见表1。由表1可以看出，焦炭的关键指标

在改造前后没有明显的变化，灰分、挥发分和水分都没有增加，硫含量变化为原料硫含量改变所致。改造前后石油焦都符合行业标准NBHST 0527—20152B质量要求。

图3 改造前后塔壁温度比较 —改造后上部温度； —改造后中部温度； —改造后下部温度； …—改造前上部温度； …—改造前中部温度； …—改造前下部温度

2.3.3对焦炭塔塔体的影响2010年7月装置实施改造后，重点对焦炭塔的运行情况进行了跟踪监测，总体运行情况较好，没有发现底盖泄漏、塔体变形等异常现象。在2015年装置大修期间，分别对4台焦炭塔进行压力容器检验，结果见表2。由表2可知，在6个项目检测中均未发现不合格项，其中宏观检验对壳体进行了外观检查，未发现有裂纹、泄漏、鼓包、变形现象，综合评定结果为合格，说明新工艺不会对焦炭塔的安全运行造成不良影响。

表2 焦炭塔检测数据

3 效益测算

3.1 测算基础

3.2 能量消耗对比分析

表3为改造前后大吹汽操作能耗情况。改造前主要是1.0 MPa蒸汽的能耗，每天消耗蒸汽100 t，折合能耗为318.20 GJd。改造后主要是配汽用蒸汽的能耗和污水泵用电的能耗，根据实际操作数据配汽用蒸汽量约5 th，每天消耗蒸汽25 t，折合能耗为79.55 GJd，污水泵轴功率按30 kW·h计，合计用电150 kWd，折合能耗为1.63 GJd。因此改造后降低能耗237.02 GJd。

表3 蒸汽、高浓度污水能耗比较

炼油厂污水是难处理的工业废水，污水污染物种类多、难降解、浓度高，污水厂处理难度大，即使处理后能达标排放，仍会对环境造成影响[6]。新工艺投用后装置每天可处理高浓度污水75 t，降低了污水处理场运行负荷，减少了工厂污水外排量。按装置年运行时间8 000 h计，则每年可以减排污水25 000 t。

4 结 论

(1)用高浓度污水代替大吹汽冷焦方案，只需要在常规流程基础上增加少量设备，改造对于大部分延迟焦化装置来说是可行的。

(2)通过实践证明，对于采用底部轴向进料方式的焦炭塔，使用高浓度污水代替蒸汽进行大吹汽冷焦，不影响焦炭的质量，也不影响焦炭塔的正常操作和安全运行。