浅析焦化装置对含水油浆的掺炼

翟晔

摘要： 本文对炼厂延迟焦化装置掺炼催化含水油浆进行分析，重点分析掺炼方式对焦化装置产品质量和收率，以及对装置能耗和换热器、加热炉等设备运行的影响;通过采取控制油浆品质、掺炼比例，并加强运行参数监控和设备监检测等应对措施，确保装置设备长周期运行，产品质量稳定。

关键词： 延迟焦化 含水油浆 结焦

1概述：

玉门炼化50万吨/年延迟焦化装置由洛阳设计院设计，为一炉两塔，原料为减压渣油及催化油浆，操作弹性上限为110%，下限为60%，循环比0.1-0.2之间可调，开工时数8400小时，生焦周期24小时。

油浆是催化裂化的一种低附加值产品，其稠环芳烃和胶质的含量高，回炼过程中难裂化，易生焦。目前主要作为燃料油的调和组分或用来掺入焦化原料，但由于其含有少量的固体催化剂颗粒，会对燃料油和焦炭的质量带来不利的影响。

催化油浆含有30～50%的饱和分，其中以环烷烃为主。且饱和分的分布有一定规律：环烷烃含量随馏出率的增加而迅速增加，链烷烃含量减少;绝大部分窄馏分中环烷烃的含量超过60%，超临界流体萃取馏分的环烷烃含量几乎都在70%以上。

目前装置采用催化油浆直掺至辐射泵进口处及油品油浆掺炼至V504两种掺炼油浆方式。油浆进原料缓冲罐，进辐射泵采用掺炼比例在5%-10%之间，每小时掺炼4吨左右，而作为急冷油使用，根据装置加工负荷每周掺炼50～70吨。两种方案的选择即满足装置生產需求也避免了油浆固含高给装置安全生产带来的负面影响。

2.催化油浆掺炼方式

2.1直接进原料缓冲罐V101进行掺炼

催化油浆直接从催化装置引至原料缓冲罐V101，与常减压装置的减压渣油一起通过换热器进入V102罐，再由辐射泵P102进入加热炉。催化油浆直接进V101时，重点监控换热器E101的温度，通过其温度可以判断催化油浆的含水情况，实际运行中，当油浆含水高时，由于水的比热大，造成换热器换热效果变差，换热温度降低，会造成辐射泵抽空，根据实际操作经验，应严格控制温度不得低于180℃，当低于180℃应立即减少掺炼量。催化油浆直接进V101时的掺炼应严格控制，不应过大，控制在4t/h左右。

2.2当焦炭塔的急冷油掺炼

催化油浆当急冷油掺炼时，首先从催化装置引催化油浆至焦化装置的污油罐V504，引完后先将油浆在污油罐沉降加温脱水，待化验室取样测得含水较低时，启用污油提升泵，改催化油浆做焦炭塔急冷油。催化油浆做急冷油时，由于油浆的吸热效果较好，用量较小，容易使污油提升泵不上量，该掺炼方式应用较少。

3.掺炼催化油浆对焦化装置的影响

3.1产品收率的影响

掺炼油浆后，气体和汽油产率有所增加，柴油收率略有降低，焦炭的产率有所增加，但变化比例均不大。

3.2对产品质量的影响

着油浆掺炼比的增大，焦炭灰分呈明显上升的趋势，硫含量则呈无规律变化。焦炭中硫含量主要受原油硫含量的影响而表现出不规则变化，焦炭中的灰分则受掺炼油浆的比例影响较大，主要是由于油浆中的固体颗粒较多地停留在焦炭中造成的。焦化原料中掺炼油浆以后，由于油浆中的芳烃含量高，会使焦炭中的挥发分增加，这可以通过焦炭塔增加吹汽量和延长吹汽时间来控制。

3.3对加热炉炉管的影响

油浆中芳烃的含量高，减压渣油中掺入了油浆以后，改变了焦化加热炉进料的组分比例，造成在加热炉中开始分解生成沥青质和焦炭状沥青质的位置向前移动，即加剧了靠近炉管出口的高温区炉管结焦趋势，对装置长周期运行非常不利。掺炼催化油浆，油浆固体颗粒易附着在炉管壁上，而且对胶质、沥青质有较强的吸附能力，起到了诱导作用，油浆极易增加加热炉炉管的结焦速率，同时加热炉出口至焦炭塔管线段，油浆固体颗粒容易沉积在管线底部，造成管段结焦严重，加热炉分支压力上涨，以致加热炉热负荷严重，能耗增加，加热炉运行周期缩短。

3.4对原料换热器的影响

油浆中含有较多的固体颗粒及稠环芳烃，在换热器壳程内易结垢。由于油浆中固体颗粒在换热器壳程中的线速度较低，极易沉积，导致换热器压力降增大，检修时抽芯非常困难，严重时损坏换热器管束。

4.掺炼催化油浆现装置采取的应对措施

4.1严格控制油浆性质和掺炼比例

根据掺炼油浆性质和掺炼比例对装置的影响，结合实际运行，车间总结出以下规律。第一，必须严格控制油浆掺炼比例≯5%，流量控制2吨/h，并确保掺炼油浆流量稳定;第二，监控催化油浆固含严格控制≯6g/l，密切注意减压渣油及掺炼油浆的性质变化，及时调整操作;第三，确保直掺催化油浆温度≮270℃，确保油浆不含水。

4.2加强设备监控和检测

由于掺炼油浆会造成油浆系统管线、换热器、机泵等设备冲刷磨损，并加剧加热炉结焦，因此，要加强系统设备管道监控。建立油浆管线测厚点台账并定期对油浆掺炼管线进行定点测厚;装置定期清理分馏塔底过滤器，防止分馏塔底固体颗粒物的沉积;分馏塔底过滤器确保1周清理一次，防止分馏塔底固体颗粒物的沉积。根据加热炉实际运行情况，当加热炉热负荷增加，瓦斯耗量增大，加热炉炉膛温度持续偏高，炉管表皮温度多点超650℃时，加热炉辐射进料入炉压力上涨至1.25MPa以上时，加热炉炉管需及时进行机械清焦作业。

4.3根据油浆性质变化，及时调整操作

掺炼催化油浆，密切注意减压渣油及掺炼油浆的性质变化，随时调节操作，开展掺炼催化油浆技术攻关，根据掺炼运行状况，多次讨论和理论分析，不断优化掺炼技术方案，调整生产操作参数，选择催化油浆进入焦化装置的最佳加工路线。分馏系统应优化分馏塔的生产操作，密切注意分馏塔塔顶压力的变化，控制好各段温度，同时增大分馏塔底循环油量，防止固体颗粒沉积结垢在塔底。严格控制油浆掺炼比例，减少油浆掺炼对装置轻收和焦炭质量灰分的影响，采取适当加大装置循环比等措施，加大炉管注汽量，降低炉管内生焦量，最大限度地制约了炉管的结焦趋势。

5.总结

焦化装置长时间掺炼催化油浆对装置的影响较大，对装置的长周期运行有一定的影响，在掺炼催化油浆时时刻要注意观察各个温度及压力变化。认真分析掺炼油浆对工艺操作、产品质量、产品收率的影响，同时分析对设备运行、加热炉炉管结焦和管道冲刷减薄的影响。通过优选掺炼方式，严格控制油浆性质、流量、温度等，优化调整操作，严格监控设备运行，加强加热炉炉管分支压差变化，及时分析结焦情况，加强定点测厚和塔底过滤器清焦等，将掺炼油浆对装置产品质量、工艺操作和设备运行影响降到最低，确保掺炼油浆期间装置平稳长周期运行。