延遲焦化裝置運行問題分析及技術改造

李 林，劉 彬，孫麗琳

(中國石油蘭州石化公司煉油廠, 蘭州 730060)

延遲焦化裝置運行問題分析及技術改造

李 林，劉 彬，孫麗琳

(中國石油蘭州石化公司煉油廠, 蘭州 730060)

分析了中國石油蘭州石化公司1.2 Mta延遲焦化裝置運行中存在的問題，主要為冷焦污水含油、COD和懸浮物含量較高，不能直接作為冷切焦水回用；分餾塔塔頂酸性水和焦化汽柴油攜帶焦粉，影響下游裝置的長周期運行；加熱爐工藝聯鎖存在設計缺陷，不能有效投用。針對這些問題，通過技術改造，增上冷焦污水處理系統，處理后的冷焦水實現了回用；增上酸性水除焦粉系統及焦化混合汽柴油過濾器，減少了焦粉攜帶對下游裝置的影響；加熱爐工藝聯鎖由“一取一”改為“三取二”，實現了聯鎖的有效投用。

延遲焦化 冷焦污水 酸性水 焦粉 工藝聯鎖

延遲焦化工藝是一種廣泛應用于重油、渣油加工的工藝技術，具有技術簡單、投資和操作費用低、經濟效益好等優點。近年來，原油重質化、劣質化程度加大，而輕質油品需求量卻在不斷上升，作為重質油輕質化重要手段的延遲焦化裝置面臨著極大挑戰，要求裝置開工率不斷增加、安全平穩運行程度提高[1]。中國石油蘭州石化公司1.2 Mta延遲焦化裝置在運行過程中存在以下問題：①冷焦污水含油、COD和懸浮物含量較高，不能直接作為冷切焦水回用；②分餾塔塔頂酸性水和焦化汽柴油攜帶焦粉，影響下游酸性水汽提裝置和柴油加氫裝置的長周期運行；③加熱爐工藝聯鎖設計為一取一聯鎖邏輯，存在設計缺陷，易受原料性質、加熱爐進料量、燃料氣壓力等因素影響，導致加熱爐聯鎖停爐，聯鎖不能有效投用。針對上述問題，通過技術改造，消除了裝置的運行問題，實現了裝置安全平穩運行。

1 裝置簡介

2 裝置運行問題分析及技術改造

2.1 增上冷焦污水處理系統

延遲焦化裝置在焦炭塔生焦完成后，進行小吹汽、大吹汽、給水冷焦，在大吹汽、給水冷焦過程中產生大量的蒸汽和油氣。蒸汽和油氣的混合物經放空系統洗滌冷卻后進入放空塔塔頂油水分離器[2]。

由于油水分離器底部含硫含油污水的COD、油含量和懸浮物含量高，無法直接作為冷焦、切焦水進行回用，因此在裝置實際生產過程中排入含硫污水系統，導致一方面對含硫污水系統造成沖擊，影響正常運行，另一方面裝置每天需補充作為冷焦、切焦水使用的新鮮水，造成新鮮水消耗大。為解決以上問題，對其進行技術改造，增上冷焦污水處理系統，工藝流程示意見圖1。放空塔塔頂油水分離器分離出的污水由污水泵送入靜態混合器1，2，3，活性轉化劑、高效分散劑、聚凝劑由注劑泵分別打入靜態混合器1，2，3，活性轉化劑、高效分散劑、聚凝劑與污水在靜態混合器中充分混合后進入污油罐進行沉降分離，上部污油進入污水污油罐經污油泵送入放空塔回煉，中部污水經轉水泵送入焦池作為冷焦、切焦水回用，下部廢渣打入污水污泥罐經轉渣泵打入焦炭塔進行回煉。含硫污水經處理后，其中污油得到回收，污水送至焦池作為冷焦、切焦水回用，不僅實現了含硫污水零排放，而且減少了補充的新鮮水量，每年可回用污水54 000 t，回收污油1 080 t，回收72 t廢渣打入焦炭塔回煉，同時每年需花費145.6萬元的藥劑成本。綜合投入和產出，每年可產生效益302.83萬元。

圖1 冷焦污水處理系統工藝流程示意

2.2 增上酸性水除焦粉系統

延遲焦化裝置因其工藝的特殊性，焦化汽油、柴油、蠟油等產品及酸性水中不可避免地會攜帶焦粉。酸性水攜帶焦粉一方面加大了管道的磨損，降低了管道的安全性，另一方面焦粉在下游酸性水汽提裝置汽提塔塔盤上沉積，會堵塞、卡住閥孔，嚴重影響酸性水汽提裝置正常生產[3]。為解決該問題，采用某公司開發的旋流分離技術進行了技術改造，增上酸性水除焦粉系統。該技術主要依靠離心沉降原理[4]，具有封閉運行、無工藝污水排放、旋流器內部流場均勻、分離效率高等優點，對粒徑在10 μm以上的焦粉顆粒物脫除效果良好，工藝流程示意見圖2。

圖2 酸性水除焦粉系統工藝流程示意

來自裝置分餾塔塔頂回流罐的酸性水經酸性水泵輸送至旋流分離器。經分離后，焦粉濃縮至分離器下部，形成酸性水濁液。控制酸性水濁液量為酸性水原料量的2%左右，將其排入焦粉緩沖罐。分離器頂部酸性水清液出裝置，去酸性水汽提裝置加工。焦粉緩沖罐中酸性水濁液收集到一定液位時，在焦炭塔給水冷焦過程中，由酸性水濁液泵輸送至冷焦水管線中，與冷焦水一起進入焦炭塔。增上酸性水除焦粉系統后，系統運行穩定，2015年8月1—3日對其進行了72 h的標定，酸性水焦粉脫除標定數據見表1。從表1可以看出：酸性水原料中焦粉質量濃度為 0.024 5～0.042 7 gL；經旋流分離后，酸性水清液中焦粉質量濃度大幅度下降，為 0.002 13～0.002 75 gL，且清液中焦粉質量濃度變化不大；酸性水濁液中焦粉質量濃度較酸性水原料中焦粉質量濃度大幅上升，濁液中焦粉質量濃度為 0.463～0.713 gL。酸性水中焦粉脫除率達到91%以上，實現了粒徑在10 μm以上焦粉顆粒物的有效脫除，減小了焦粉攜帶對下游酸性水汽提裝置的影響，使得酸性水汽提裝置運行平穩。

表1 酸性水焦粉脫除系統標定數據

2.3 增上混合汽柴油過濾器

裝置焦化汽油、柴油經出裝置線混合后去下游柴油加氫裝置進行加氫脫硫。由于混合汽油、柴油中攜帶一定量的焦粉，進入柴油加氫裝置反沖洗過濾器，導致過濾器壓差快速上升，超過200 kPa，沖洗頻繁，沖洗污油量大，反沖洗污油泵開啟頻次每8 h最高8次；而且容易造成上游裝置憋壓，柴油加氫裝置需要打開原料返罐區閥門，降量維持生產。如果要保持加工量，必須稍開過濾器副線閥，這樣攜帶的一部分焦粉就會進入反應器，在催化劑表面沉積，使反應器床層壓力降升高[5-6]，影響催化劑的使用壽命。為解決混合汽油、柴油攜帶焦粉對柴油加氫裝置的影響，通過技術改造在混合汽油、柴油出裝置線上增加了2臺過濾器，工藝流程示意見圖3。混合汽油、柴油進入過濾器，其中的焦粉顆粒被截留在濾網內部，過濾后的混合汽油、柴油由過濾器頂部流出至柴油加氫裝置。裝置正常生產過程中，2臺過濾器一開一備，當過濾器進出口壓差不低于100 kPa時，切換到另1臺過濾器運行，壓差超標的過濾器進行沖洗。采用混合汽油、柴油作為沖洗液，除去濾芯上的焦粉。沖洗污油送至裝置放空塔，同放空塔內的污油混合后作為焦炭塔急冷油進行回煉。混合汽油、柴油過濾器投用后，下游柴油加氫裝置反沖洗過濾器反沖洗頻次恢復正常，上游裝置未出現憋壓情況，裝置加工量維持穩定，有效地改善了柴油加氫裝置反沖洗過濾器的運行工況。

圖3 增上混合汽油、柴油過濾器工藝流程示意

2.4 加熱爐工藝聯鎖改造

加熱爐是延遲焦化裝置的關鍵設備，爐管容易結焦[7]。為了防止在異常情況下處理不及時造成爐管結焦或燒壞爐管的事故，設計中設置了進料流量、主火嘴燃料氣壓力、長明燈燃料氣壓力低低聯鎖工藝，如表2所示。但裝置加熱爐工藝聯鎖存在設計缺陷，設計為“一取一”聯鎖邏輯，裝置因原料性質較差，加熱爐進料量、燃料氣壓力波動頻繁，儀表故障原因等容易造成各參數達到聯鎖值，導致加熱爐聯鎖停爐，嚴重影響裝置的長周期運行，而實際生產中將其切至旁路，聯鎖未得到有效投用。為達到聯鎖100%投用的要求，2013年5月14日，將加熱爐工藝聯鎖投用，但投用不到1天時間，由于儀表原因造成了加熱爐局部聯鎖停爐。為解決此問題，提出將加熱爐工藝聯鎖由“一取一”聯鎖邏輯改造為“三取二”聯鎖邏輯，“三取二”聯鎖邏輯較“一取一”聯鎖邏輯更可靠，可顯著降低儀表故障等原因導致的加熱爐聯鎖停爐風險[8]。以加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯鎖為例，改造前后聯鎖邏輯示意分別如圖4和圖5所示。改造前加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯鎖為單點檢測信號，只要A路主火嘴燃料氣壓力達到低低聯鎖值，聯鎖邏輯就執行切斷A路主火嘴燃料氣的聯鎖動作，因原料性質、加熱爐進料量、燃料氣壓力波動、儀表故障等原因引起聯鎖動作的幾率非常大；改造后加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯鎖為三點檢測信號，A1，A2，A3三個檢測信號中任意兩個同時達到低低聯鎖值時，聯鎖邏輯才執行切斷A路主火嘴燃料氣的聯鎖動作，引起聯鎖動作的幾率會大幅減小。裝置加熱爐除加熱爐進料流量低低聯鎖因直管段距離不足暫無法實施改造外，其余11路加熱爐工藝聯鎖均進行了“三取二”聯鎖邏輯改造。自2015年6月改造完成后聯鎖投用以來，到目前沒有出現一次誤動作導致的聯鎖停車事故，實現了加熱爐工藝聯鎖的有效投用，真正達到了保護加熱爐的目的。

表2 加熱爐工藝聯鎖明細

圖4 改造前加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯鎖邏輯關系示意

圖5 改造后加熱爐A路主火嘴燃料氣壓力低低聯鎖邏輯關系示意

3 結 論

[1] 李林，陳小龍.提高延遲焦化裝置運行周期的技術措施[J].石油與天然氣化工，2014，43(1)：29-32

[2] 傅鋼強.延遲焦化裝置接觸冷卻系統存在的問題及改進[J].石油煉制與化工，2011，42(2)：19-21

[3] 王航空，張梅，楊洋，等.延遲焦化裝置含硫污水治理措施與建議[J].石油煉制與化工，2011，42(9)：83-86

[4] 李志明，楊強，沈其松，等.焦化油品微旋流脫焦粉實驗研究[J].石油學報(石油加工)，2012，28(6)：1018-1024

[5] 張美瓊，張霞玲，凱明，等.焦化餾分油中焦粉脫除現狀及研究進展[J].煉油技術與工程，2015，45(3)：1-4

[6] 陳遠文.焦化汽油加氫裝置反應系統結垢原因分析及對策[J].石油煉制與化工，2011，42(4)：27-29

[7] 王志剛，翟志清，曹明，等.延遲焦化加熱爐運行周期的影響因素分析與改進措施[J].石油煉制與化工，2014，45(12)：63-68

[8] 李出和，李卓.延遲焦化裝置安全聯鎖的探討[J].石油化工設計，2010，27(3)：1-4

PROBLEMS AND TECHNICAL TRANSFORMATION OF DELAYED COKING UNIT

Li Lin, Liu Bin, Sun Lilin

(PetroChinaLanzhouPetrochemicalCompany，Lanzhou730060)

This paper analyzed the operation problems of 1.2 Mta delayed coking unit in PetroChina Lanzhou Petrochemical Company and introduced the results after technical transformation.The problems in existing unit included：(i)high content of oil，COD and suspended matter in coke quench sewage，which was unable to reuse as a cold coke cutting water;(ii)coke fines in the sour water from fractionator overhead，and in coking gasoline and diesel，which influence long period operation of the downstream unit;(iii)design defects in process interlock of heating furnace，leading to an invalid use.To solve these problems，a cold coke sewage treatment system and a coke powder removing system were added.Then the treated cold coke sewage can be reused and the influence of coke fines on the operation for downstream unit is reduced; the interlocking mode of heater furnace was changed from“one-out-of-one”to “two-out-of-three”，and is successfully applied after transformation.

delayed coking; coke quench sewage; sour water; coke fine; process interlock

2016-10-17； 修改稿收到日期： 2016-12-07。

李林，碩士，工程師，主要從事煉油工藝技術管理工作。

李 林，E-mail：81777313@qq.com。