分餾塔優(yōu)化技術(shù)在延遲焦化裝置的成功應用
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博英睿科(北京)科技有限公司，北京 100027)會效益和經(jīng)濟效益十分顯著。
關(guān)鍵詞：延遲焦化；結(jié)焦；循環(huán)比；殘?zhí)?nbsp; 中圖分類號：TE624
文獻標志碼：B 文章編號：1001～9677(2016)06一O118～04
The Successful Revamped of Optimization in the Delayed Coking Unit
ZHONG Dong—wen ，WANG Jian—zhu ，YE Xiao—zhou ，LIN Zhi—wei
(1 SINOPEC Maoming Company，Guangdong Maoming 525000；
2 POWER—I(Beijing)Technology Company Limited，Beijing 1 00027，China)
Abstract：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% to0. 3%. Operating cycle ratio can flexibly adjusted between 1. 051. 20. Reaction pressure reduced 0. 05 MPa. Energy consumption reduced 0. 358 kg EO/t. All technical indicators reached or exceeded the design value and the social benefit and economic benefit were significant.
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 。常規(guī)的延遲焦化裝置主要有兩種流程， 種足原料油經(jīng)過換熱后，通過分餾塔的上下進料口進入分餾塔底部，與反應油氣換熱后，通過加熱爐加熱后進焦炭塔反應 ；另一種可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比的工藝是原料油經(jīng)過換熱后不進分餾塔，直接進入進料緩沖罐與循環(huán)油混合后進加熱爐加熱，然后進入焦炭塔反應 。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)、難以實現(xiàn)超低循環(huán)比(1．05)、產(chǎn)生焦炭塔頂急冷油用量較人等問題。其原因主要是常規(guī)流程設計按照火循環(huán)比(1．2～1．4)設計 ，對產(chǎn)品分餾要求低。目前，常規(guī)工藝流程l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，因此有必要對現(xiàn)有的延遲焦化裝置特別是分餾塔進行優(yōu)化改造，提高裝置的適應性。
一、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)，設汁規(guī)模為100萬噸／年，年開工按8000 h計，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：
蠟油段
分餾塔蠟油集油箱中問只有一個升氣孔，導致氣相分布不均勻，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。
重蠟油段
分餾塔重蠟油集油箱中間也只有一個升氣孔，同樣會導致氣相分布不均勻，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)液體停留時間過長，使重蠟油集油箱發(fā)生結(jié)焦，進而堵塞重蠟油抽出口，造成重蠟油系統(tǒng)停運。
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。當要降低裝置循環(huán)比操作時，需要將分餾塔上進料量減少，使人字擋板溫度逐漸升高，當循環(huán)比低于1．2時，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)。
焦炭塔急冷
原焦炭塔急冷系統(tǒng)設計是將急冷油注入焦炭塔頂油氣出口的立管段 J， 目的是降低反應油氣的溫度，防止管線結(jié)焦。焦炭塔反應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，進行二次反應，(這部分循環(huán)油量無法計量)。
二、裝置改造
改造目標
裝置循環(huán)比要在1．05～1．20工況下長周期運行，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％ 。
改造方案
博英公司通過使用先進的模擬技術(shù)，對全裝置進行了流程模擬，優(yōu)化工藝流程，采用博英公司的專利技術(shù)和實踐經(jīng)驗，經(jīng)過反復計算、討論、分析和比較做出了改造方案。改造方案針對原料預熱系統(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)進行了優(yōu)化設計，確保達到改造的目標。
改造內(nèi)容
本次改造中所采用的博英公司的新技術(shù)簡要歸納如下：
(1)優(yōu)化設計蠟油分餾系統(tǒng)；
(2)優(yōu)化設計重蠟油洗滌系統(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)及設備，采用重蠟油作為洗滌油；
(5)取消原分餾塔上部進料；
(6)焦炭塔頂急冷油系統(tǒng)增加水平方向注入方式。
三、改造后裝置運行情況
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)、新設備的應用效果，裝置于2014年1月進行了標定。
標定情況
標定期間裝置加工科威特及達混原油的減壓渣油。標定的時問為80 h，生焦周期24 h，處理量100萬噸／年。標定期間，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。
標定數(shù)據(jù)分析
1、原料性質(zhì)對比
從表1可見，雖然標定原料的比重分別為0．9925和1．016，比設計值1．025略低一些，但原料中的殘?zhí)?co)分別是20．53％ 和19．14％ ，卻比設計值18．8％高出1．73％和0．34％ ，
說明本次標定的原料性質(zhì)比設計值差。
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，使反應壓力降低了0．05 MPa；
3、產(chǎn)品質(zhì)量分析
蠟油質(zhì)量的關(guān)鍵指標是殘?zhí)亢浚瑥谋?中可以看出，標定期間蠟油產(chǎn)品的殘?zhí)亢糠謩e為0．25％和0．18％
，均低于設計值，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，達到了設計要求。
4、裝置操作優(yōu)化
從標定的產(chǎn)品收率、產(chǎn)品質(zhì)量、操作循環(huán)比、操作參數(shù)來看，改造后分餾塔的運行情況很好，原料預熱系統(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行；洗滌系統(tǒng)改造后，防止了焦粉攜帶，反應壓力由改造前的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)。
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，對分餾塔進行了優(yōu)化改造，取消了人字擋板，取消了渣油上進料等。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、公用工程消耗和能耗
裝置標定能耗為24．961 kg標油／t原料，比2013年三季度能耗25．318 kgEO／t，減少了0．357 kgEO／t。主要是因為在原料預熱系統(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。
標定結(jié)果與討論
從標定數(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到了設計預期，其中蠟油產(chǎn)品殘?zhí)亢亢徒固克姆磻獕毫?yōu)于設計值。其中改造結(jié)果如下：
(1)在本次標定中綜合考慮，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行，達到了設計要求。
(4)通過技術(shù)改造，裝置循環(huán)比能在1．05—1．20之問調(diào)節(jié)，可根據(jù)生產(chǎn)要求進行優(yōu)化操作，達到了設計要求。
(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。
以上增效合計為6436萬元／年，經(jīng)濟效益十分顯著．也產(chǎn)生了節(jié)能減排等良好的社會效果。
四、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用是成功的，表現(xiàn)在方面：
(1)針對常規(guī)延遲焦化流程進行了重新優(yōu)化改造設計，工藝流程合理，適應性強；
(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用，不但為茂名分公司的全廠正常運行提供了保證，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，其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。
參考文獻
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