焦化裝置回煉污油存在的問題及解決措施

王曉強，張宗有，楊有文，王文斌

(中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833600)

焦化裝置回煉污油存在的問題及解決措施

王曉強，張宗有，楊有文，王文斌

(中國石油獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833600)

針對焦化裝置回煉污油過程中實際存在的問題，提出了一系列解決措施。通過改造回煉流程，實現了系統含水較高的污油回煉；通過增加污油再沸器并對操作進行優化，能使污水預處理的污油連續回煉；通過調整操作，保證了回煉過程產品質量；通過增加罐區進焦化裝置換熱器污油線，可以減少污油回煉時對分餾塔壓力的影響。

焦化 回煉污油 環保 污油再沸器

焦化裝置回煉污油，具有較大經濟效益和環保價值，但是污油性質的不同不僅會影響裝置的安全平穩操作，甚至還會影響產品質量。中國石油獨山子石化公司1.2 Mt/a延遲焦化裝置于2009年9月正式投產，裝置內產生的污油主要通過去焦炭塔頂部做急冷油或者去焦化原料緩沖罐(V-101)進行回煉。但是隨著全廠污油的增加以及污油性質的變化，導致焦化裝置回煉污油困難，并造成罐區污油憋罐，因此，迫切需要對焦化裝置污油回煉方案進行科學規范的調整，用以平衡全廠污油量，提高污油回煉帶來的經濟效益，保護環境，滿足長周期和安全生產的需要。

1 回煉污油存在的問題

目前回煉的污油有焦化裝置自產污油和煉油廠其它裝置產生的污油(也稱做系統污油)，而回煉污油流程有兩種方案，可以去焦炭塔頂部作為急冷油，也可以去V-101與原料油一起去加熱爐。污油進焦炭塔頂餾出線作急冷油時，要求污油含水量小于10%，如果含水量高，容易造成焦炭塔頂餾出線法蘭泄漏，對分餾系統操作影響較大。污油進V-101作為焦化原料時，要求污油含水量小于50%，如果含水量高，管線容易水擊振動拉裂焊縫，造成熱油泄漏，V-101容易突沸，影響分餾塔操作，不利于裝置長周期運行。另外，回煉污油還容易影響產品質量，經常出現柴油終餾點不符合質量指標的要求。

自產污油主要來源于新焦炭塔預熱、焦炭塔改放空以及輕蠟油過濾器反沖洗時(主要是輕蠟油、柴油以及部分焦粉雜質)產生的污油。新焦炭塔預熱和輕蠟油過濾器反沖洗時產生的污油含水量相對較少。焦炭塔改放空時產生的污油含水量較多，但是油水分離比較明顯，通過脫水就可以得到含水量較少的污油，這部分自產污油完全可以通過現有流程回煉，而且回煉過程對焦炭塔和分餾系統影響較小。回煉流程見圖1藍色線條部分。

系統污油主要來源于煉油新區各車間停工時退出的污油、鈍化廢液、除臭廢液和酸性水等廢渣廢水，還有循環水污水預處理裝置回收的污油，污油中含有油泥等雜質，尤其是這部分污油含水量高(大于50%)，不能滿足焦化裝置回煉污油的要求。

2 解決措施及效果

2.1 增加冷焦水跨線，回煉高含水污油

為了回煉污水預處理裝置回收的高含水污油，回煉污油線去冷焦水線增加一條跨線，見圖1紅色線。含水量高的污油通過焦炭塔冷焦水線，在小量給水時進行污油回煉。在焦炭塔小給水時，將含水量較高(大于50%)的污油在焦炭塔冷焦小量給水時從焦炭塔的給水線注入。利用焦炭塔中300～400 ℃焦炭的余熱，將污油中的水、油蒸出，部分重油降解，油氣進入放空系統回收，污油中的大部分重油和固體雜質留在焦炭塔中，除焦時隨焦炭一起進入焦池。其中，污油中的固體雜質以及部分重油基本不參與反應，對焦炭質量指標中的揮發分和灰分都有一定的影響，污油回煉量將受到一定限制[1]。由于污油是在吹汽給水階段注入，對分餾塔的操作不會產生影響。

圖1 污油回煉流程

正常生產時用P-202D進行小量給水冷焦。為了防止通道堵塞，剛開始水擊冷焦時，需要將冷焦水流量控制在130 t/h，泵出口壓力需要達到1.5 MPa，而P-203最高流量只有55 t/h，泵出口壓力也只有1.1 MPa，并且流量達到上限時，P-203還經常跳閘，因此用P-203單獨冷焦風險較大。為此對操作步驟進行了優化，具體操作步驟如下：

(1) 先啟用P-202D進行水擊冷焦，流量正常后再開污油回煉泵P-203，可以防止污油泵流量不足造成的冷焦中斷，冷焦通道堵塞。

(2) 焦炭塔小量給水正常后開始摻煉T-203的含水污油，要求FC7001流量控制到30 t/h左右。

(3) 根據焦炭塔冷焦情況，需要通過調節冷焦水控制閥FC3005的開度及時調節冷焦水給水總量保持在45～60 t/h。P-202D冷焦水長時間小流量容易造成P-202D汽阻，甚至機泵密封泄漏，因此必須嚴格控制好該機泵流量，必要時根據泵出口壓力，適當開點返回線閥門。

該流程剛開始應用于生產時，由于處于摸索階段，對停止摻煉條件把握不準，焦炭塔除焦過程中，除焦人員發現焦炭帶油，為此，結合實際生產情況，對摻煉結束條件進行了總結，滿足下列條件之一即停止污油回煉，將冷焦介質全部改為冷焦水：冷焦焦炭塔塔頂油氣溫度下降到330 ℃或污油摻煉去冷焦水線達到1 h。因此在操作過程中必須監控好焦炭塔頂部溫度，防止因溫度低造成污油回煉不徹底以及焦炭質量(揮發分過高)不合格。

此改造流程雖然在一定程度上解決了系統污油回煉的難題，但是也有一些缺點，為此提出如下改進措施：

(1) 由于污油罐(T-203)的污油中含有毒有害物質，回煉過程必須控制好冷焦水流量，防止T-203的高含水污油量過大，造成放水和除焦時污染環境，甚至威脅員工的健康。

(2) T-203要頻繁切液，容易造成切液過程中人員中毒，同時，切水過程中可能會造成裝置含油污水外放超標。為了避免切水帶來的影響，可以對現有流程進行改造。由于T-203污油抽出口高于脫液線出口位置，因此可以在原脫液線出口位置增加一條到污油泵P-203入口的下抽出管線，這樣就可以將T-203內的含油污水全部用于焦炭塔冷焦。

改造后的流程有如下優點：可以避免脫液帶來的人員中毒；可以防止對下游裝置的沖擊；還能將污水中的油類介質回煉，避免能源浪費；可以節約新水。

2.2 增加冷卻塔塔底再沸器，降低污油水含量

由于焦炭塔生焦具有周期性，用作冷焦水的方式回煉污水預處理的污油，每周期只有1 h的污油回煉過程，T-203內的污油往往在2～3周期之后才達到含水較少的要求，因此不能夠實現連續回煉。

為了能夠實現含水污油的連續回煉，同時避免回煉過程帶來的一系列安全上的的隱患，2015年大檢修期間，進行了技術改造。為了將污油中的水脫除，需要增加換熱設備、設施，對進焦化裝置回煉的含水污油加熱后在放空冷卻塔進行閃蒸脫水，污油水含量小于10%后再進行污油回煉。具體流程見圖2，含水污油與放空冷卻塔塔底污油一起進入新增換熱器E-121，由1.0 MPa蒸汽加熱后進入放空冷卻塔底，水由塔頂進入放空冷卻塔頂油水分離罐，罐內酸性水界面高時，酸性水通過泵P-111送出裝置，污油由塔底轉入污油罐。圖2中紅色部分為新增加流程。

圖2 污油回煉改造后流程

此污油回煉方法從理論上講完全可以減少污油的含水量，但從其設計和操作上還是存在一些問題：

(1) 從傳熱角度考慮，通過P-110A出口有兩部分污油，一部分經換熱器E-121加熱進入冷卻塔，另一部分經E-120冷卻后進入冷卻塔。加熱的目的是為了脫除污油中的水，但是由于回流入口在E-120污油返回冷卻塔上部，因此經冷卻后的污油入塔后，則會將即將蒸發出的水汽冷卻下來，從而無法達到閃蒸的目的。

(2) 改造后，操作過程中為了避免P-110A回流中斷，沿用以往操作的經驗，要保證冷卻塔抽出溫度不大于150 ℃。因此需要足夠的回流量和較低的回流溫度，但會導致水分無法從污油中蒸出去。為了彌補設計的缺陷，保證操作的可行性，通過優化操作，實現了水汽從污油中分離的目的：

①在平常不改高溫放空和不冷焦時，保持冷卻塔回流過量防凝，大部分污油經過E-121加熱脫除水分，這期間P-110A不會發生氣阻。

②改放空時，將E-120水箱裝滿，防止管束干燒，同時將放空冷卻塔頂溫度與回流量串級調節，塔頂溫度設定為120～130 ℃。

③注意在保證冷卻塔頂部溫度不超過160 ℃(因為溫度超過160 ℃，重組分進入EA-104會造成空冷管束堵塞[2])的條件下，盡量降低回流量，提高回流溫度。目的是使上升的蒸汽不被冷凝下來。

通過以上操作，不但使污油中的水分被脫除，還因為冷卻塔塔底污油中含水的減少，解決了P-110A氣阻的問題，最終使污水預處理裝置含水量較高的污油連續回煉得以實現。

2.3 調整分餾操作，保證產品質量

回煉污油時，經常出現柴油終餾點(345～360 ℃)不符合工藝指標的問題，主要原因是，污油中輕組分相對較多，回煉過程中在同樣操作條件下，進入分餾塔內的輕組分分壓比較大。為此，在回煉污油和不回煉時，要根據污油較輕的性質對操作進行一些調整。回煉污油時，將柴油蒸發段溫度提高2 ℃左右，回煉結束，將柴油蒸發段溫度降低2 ℃，并且通過調節分餾塔頂部溫度、中段回流量以及柴油返塔回流量，保證柴油抽出溫度在230 ℃左右，通過這些調節手段，保證了產品質量[3]。

2.4 增加進E-121污油線，減少回煉污油時對分餾塔影響

當污油含水量小于50%時，由于V-101頂部呼吸線與分餾塔(C-102)39層相連，因此可以利用V-101內220 ℃左右原料油的熱量將污油中的水脫除到C-102內，這部分蒸汽最終進入酸性水系統。目前，因為停工時退出的污油、鈍化廢液、除臭廢液和酸性水等廢渣廢水沒有流程能夠進入E-121，并且這部分污油含水量也比較高，但含水量低于50%，通過實踐，這部分污油可以在V-101內完成回煉。但是必須嚴格控制好回煉量，初期要控制回煉量不超過5 t/h，防止回煉量過大，大量水汽化造成分餾塔沖塔。含水量分析為36.98%，回煉量為5 t/h的污油進V-101對分餾塔壓力和酸性水流量的影響見圖3。

圖3 污油進原料緩沖罐V-101對分餾塔壓力和酸性水流量的影響

由圖3可以看出：由于污油中含水量高，開始回煉污油進V-101時，大量水發生汽化，造成分餾塔壓力上升，同時汽化的水以蒸汽相態進入分餾塔頂部的空氣冷卻器和循環水冷卻器后被冷卻成酸性水，因此酸性水出裝置量也增加了約2 t/h，與污油中含水量平衡。

為了減少這部分污油含水量，可以從原料罐區再增加一條進焦化裝置的污油線，最終去E-121，經過E-121脫水后送至污油罐。經脫水后含水較低的污油進V-101脫水減少了對分餾塔壓力的影響。通過以上改造可以使污油回煉更加靈活、高效、安全。

3 結束語

(1) 回煉污油線到冷焦水線間增加一條跨線的流程成本低，易操作，適用于含水較高污油的回煉，但是摻煉量控制不當，容易造成除焦過程人員中毒。

(2) 新增加的E-121再沸器，雖然成本較高，但是污油中的水可以密閉脫除，有利于環保。

(3) 回煉的污油重組分少，通過調節操作，保證了產品質量，提高了裝置的經濟效益，平衡了全煉油廠污油量。

(4) 再增加一條污油線進換熱器E-121，可以使全廠重污油在不用切液的情況下完成回煉。

[1] 邵建海，張立海，郭守學.延遲焦化裝置摻煉浮渣存在的問題及對策[J].煉油與化工，2005，16(1)：30-32

[2] 王航空，趙少游，時虎，等.預防焦化接觸冷卻塔頂空冷凍凝問題的措施[J].石油煉制與化工，2008，39(7)：21-23

[3] 王航空，肖知俊，邢宇，等.延遲焦化裝置汽油終餾點調整中存在的問題及對策[J].石油煉制與化工，2014，45(4)：82-84

PROBLEMS IN COKING UNIT CAUSED BY RECYCLING DIRTY OIL AND SOLUTIONS

Wang Xiaoqiang，Zhang Zongyou，Yang Youwen，Wang Wenbin

(PetroChinaDushanziPetrochemicalCompany，Dushanzi，Xinjiang833600)

Several measures were put forward to solve the problems in coking operation caused by recycling dirty oils.These measures include：revamping recycling flow path to realize the dirty oil processing with high content of water；adding a dirty oil reboiler to continuous processing the dirty oil in pretreating unit；optimizing the operation conditions to stabilize the quality of products；and setting a dirty oil line from heat exchanger E-121 for feed from tank entering to coking unit to reduce the pressure disturbance of the coking distillation tower.

coking；dirty oil recycling；environmental protection；dirty oil reboiler

2015-08-17；修改稿收到日期：2015-10-12。

王曉強，工程師，2007年畢業于遼寧石油化工大學，現從事焦化裝置操作服務工作。

王曉強，E-mail：lyc_wangxq@petrochina.com.cn。