延遲焦化裝置長周期運行的影響因素及優(yōu)化措施

徐偉 劉海 趙媛(中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 阿克蘇 842000)

0 引言

中國石化塔河煉化有限責任公司(以下簡稱塔河煉化)延遲焦化2#裝置設(shè)計加工塔河常壓渣油，該裝置設(shè)計處理能力為220萬噸/年，設(shè)計循環(huán)比0.8，裝置包括分餾、焦化反應(yīng)、吸收穩(wěn)定、吹氣放空及切焦水、冷焦水處理、除焦系統(tǒng)等部分組成。其中，焦化反應(yīng)設(shè)三爐六塔。延遲焦化裝置建于2004年，加工原料為常壓渣油，經(jīng)過十五年的生產(chǎn)運行，在保證延遲焦化裝置長周期運行方面積累了一定的經(jīng)驗。下面結(jié)合具體生產(chǎn)情況進行分析，提出工藝優(yōu)化及改造措施。

1 塔河延遲焦化裝置原料物化性質(zhì)分析

塔河常壓渣油密度、殘?zhí)肌⒘蚝俊r青質(zhì)比管輸減壓渣油和勝利減壓渣油高得多，是一種劣質(zhì)的焦化原料，渣油中的瀝青質(zhì)直接導致結(jié)焦母體生成，塔河常壓渣油瀝青質(zhì)含量是管輸減壓渣油的4倍，勝利減壓渣油的6倍；芳烴與瀝青質(zhì)之比直接影響渣油的熱穩(wěn)定性，芳烴與瀝青質(zhì)之比管輸減壓渣油是塔河渣油的4.47倍，勝利減渣是塔河常渣的5.38倍，物化性質(zhì)表明，塔河煉化常壓渣油極易生焦。

2 運行優(yōu)化改造

因塔河煉化延遲焦化裝置原料性質(zhì)差，極易生焦，通過對分餾塔、焦化爐、焦炭塔及放空系統(tǒng)的運行優(yōu)化及改造，以提高裝置長周期運行。

2.1 分餾塔運行優(yōu)化

分餾塔底結(jié)焦和分餾塔頂結(jié)鹽是影響分餾塔長周期運行的主要因素。

(1)裝置運行期間，分餾塔底結(jié)焦導致分餾塔底過濾器平均一個季度需要切換清理一次，在切換過濾器時，極易引起塔底輻射泵抽空。分析分餾塔底結(jié)焦[1]的原因主要有兩方面，一是分餾塔底溫度控制較高，自身發(fā)生緩慢的裂解縮合反應(yīng)，導致塔底結(jié)焦，塔底過濾器頻繁清焦。二是分餾塔底循環(huán)油泵運行情況無法在線監(jiān)控，循環(huán)泵上量不足時，不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，導致塔內(nèi)循環(huán)油沖洗管線堵塞。

(2)分餾塔在運行期間，平均每一個季度需要對分餾塔頂1～4層塔盤水洗一次，水洗時需要大幅降低裝置處理量，裝置波動較大。同時水洗會加劇焦化頂循系統(tǒng)機泵、換熱器、管線等的腐蝕。分析分餾塔頂結(jié)鹽主要原因，是分餾塔頂部操作溫度較低，會產(chǎn)生部分凝結(jié)水，細小的NH4CL顆粒就會溶解在低溫水相中，內(nèi)回流至下面的塔盤，隨著溫度升高液態(tài)水又會慢慢汽化，如此在塔頂幾層塔盤之間作冷凝和汽化循環(huán)。NH4CL顆粒與鐵銹、焦炭粉末等混合在一起沉積于塔盤、塔頂回流線、降液管、受液盤處，從而導致分餾塔壓降逐漸增大，頂循泵抽空，破壞了分餾塔的正常操作，嚴重時還會發(fā)生沖塔等事故，對富氣壓縮機安全運行造成危害。

2.2 焦化爐運行優(yōu)化

焦化爐運行期間，由于輻射油控制閥及流量計處經(jīng)常出現(xiàn)卡焦現(xiàn)象，造成輻射量波動，內(nèi)操調(diào)節(jié)不及時，焦化爐出口超溫，爐管結(jié)焦，在2013年至2018年期間，焦化爐F301AB運行最長8個月，最短的只有3個月，有時候剛并爐，由于卡焦，被迫在停爐。通過長期運行，分析導致焦化爐爐管結(jié)焦的主要原因有以下四方面，一是焦化爐F301ABC輻射油總分配管線設(shè)計不合理，二是焦化爐爐出口溫度控制過高，三是焦化爐爐管火焰調(diào)節(jié)難度大，經(jīng)常舔爐管，導致爐管局部過熱，爐管結(jié)焦，四是焦化爐聯(lián)鎖設(shè)計缺陷。

2.2.1 改造焦化爐F301ABC輻射油總管分配管線

通過長期運行發(fā)現(xiàn)，在焦化爐F301AB單爐燒焦完畢并爐時至并爐后1周內(nèi)，輻射楔式流量計及控制閥處經(jīng)常有焦塊通過，且有大焦塊通過時，容易堵塞楔式流量計及控制閥，導致楔式流量計超程、控制閥副線控制，但在F301C燒焦并爐時，未發(fā)生堵焦現(xiàn)象。通過現(xiàn)場分析，F(xiàn)301AB停爐后有1～1.2米左右的管道死線，在爐子燒焦期間，對應(yīng)的輻射油管線處于不流動狀態(tài)，管道內(nèi)輻射油溫度高，管道內(nèi)較輕組分析出，較重組分留在管道內(nèi)結(jié)焦，在并爐期間或并爐后一段時間內(nèi)焦塊剝離，導致楔式流量計及控制閥處卡焦，2018年5月大檢修時，優(yōu)化現(xiàn)場輻射管線流程，通過改造，2019年2-3月份F301AB燒焦并爐時未發(fā)生控制閥及楔式流量計卡焦的情況。

2.2.2 更換焦化爐出口轉(zhuǎn)油線保溫材料

影響焦化爐爐管結(jié)焦最主要的因素是爐出口溫度[4]，而爐出口溫度是影響焦化反應(yīng)深度的主要參數(shù)，焦化反應(yīng)溫度需要在一定溫度下進行，溫度較低時，反應(yīng)深度和速度降低，使焦炭塔泡沫層增加，揮發(fā)線結(jié)焦、焦炭的揮發(fā)分增大，質(zhì)量下降，開工周期縮短。為減緩爐管結(jié)焦，需降低焦化爐爐出口溫度，但仍需保證焦化反應(yīng)溫度，通過降低加熱爐出口轉(zhuǎn)油線熱損失，進而降低焦化爐爐出口溫度。

2.2.3 改造焦化爐燃燒方式

采用中國石油大學重質(zhì)油 “定向反射深度裂解焦化爐技術(shù)”，將原設(shè)計的雙面輻射加熱改為附墻燃燒技術(shù)，避免了雙面輻射加熱火焰容易撲爐管燃燒的弊端，通過此項改造，一方面使得爐子內(nèi)部熱分布更加均勻、合理，避免了爐管局部過熱而結(jié)焦的現(xiàn)象，另一方面降低了操作工日常維護量。

2.2.4 新增加熱爐連鎖

加熱爐F301AB運行期間，控制閥及楔式流量計處經(jīng)常出現(xiàn)卡焦，輻射油量波動，內(nèi)操調(diào)節(jié)不及時，容易使焦化爐單支爐出口溫度超溫，單支輻射油爐管結(jié)焦，被迫全爐停爐燒焦，通過增加加熱爐單支出口超溫聯(lián)鎖，當單支輻射油爐管出口溫度超過510℃后，加熱爐連鎖啟動，自動切斷該支瓦斯隔斷閥，避免輻射油爐管繼續(xù)超溫而發(fā)生結(jié)焦。通過此項措施，避免了因輻射油量波動而導致焦化爐單支輻射油爐管超溫結(jié)焦的發(fā)生。

通過以上措施，焦化爐運行周期得到有效改進，燒焦次數(shù)得到控制，從之前的被迫燒焦變?yōu)橛媱澬詿梗壳盁怪芷诳刂圃?年1次，焦化爐F301C最長運行時間超過16個月。

2.3 焦炭塔及放空系統(tǒng)運行優(yōu)化改造

焦炭塔特閥、除焦系統(tǒng)及放空塔運行情況是影響焦炭塔及放空系統(tǒng)長周期的主要因素。

2.3.1 焦化裝置屬于半連續(xù)生產(chǎn)裝置

根據(jù)其生產(chǎn)特點焦炭塔在一個周期內(nèi)需要經(jīng)過新塔預熱、老塔切換、老塔處理回煉浮渣等步驟。在焦炭塔每次預熱期間基本都有油氣泄漏，需要保運人員緊固法蘭，勞動強度大，在回煉浮渣時現(xiàn)場發(fā)生水擊，每年都會有2～3臺閥門發(fā)生故障。

2.3.2 焦炭塔除焦系統(tǒng)

(1)升級焦炭塔頂、底蓋機。焦炭塔頂、底蓋機使用全自動頂、底蓋機技術(shù)，由于焦化原料惡劣，焦炭塔頂、底蓋機故障率高，維護工作量、成本較大，經(jīng)統(tǒng)計在2017年3月至2018年3月期間，共計發(fā)生22次設(shè)備故障，影響焦炭塔的安全運行。2018年4月通過升級焦炭塔頂、底蓋機，使用閘板式頂、底蓋機，裝置目前已經(jīng)運行一年半，未發(fā)生頂、底蓋機法蘭泄露，設(shè)備液壓系統(tǒng)故障等設(shè)備問題，提高了裝置的安全運行。

（2）升級焦炭塔除焦系統(tǒng)。常規(guī)焦炭塔除焦操作人員在焦炭塔頂除焦，操作人員通過除焦經(jīng)驗控制除焦速度及判斷除焦是否完畢，由于操作人員技能的不同，平均一個月會發(fā)生一次焦層坍塌，溜槽跑焦，除焦未除干凈，預熱期間過濾器堵塞，絞車鋼絲繩跳槽等事件，為此必須升級焦炭塔除焦系統(tǒng)。

2.3.3 優(yōu)化焦炭塔放空系統(tǒng)操作

本裝置含硫污水全部送至硫磺裝置酸性水汽提單元，因焦化裝置放空系統(tǒng)含硫污水含油在3000～5000mg/L，導致含硫污水帶油送至硫磺裝置，影響酸性水汽提塔的正常運行，有時硫磺裝置收油不及時，造成脫硫凈化水氨氮和硫化物不合格，為此，必須優(yōu)化操作。

3 結(jié)語

通過以上措施及改造，塔河煉化延遲焦化裝置運行安全平穩(wěn)、運行周期明顯增加，在生產(chǎn)中取得了良好效益。