石油化工劣質重油延遲焦化工藝分析

榮潤林

摘 ?要：延遲焦化是近年來石油化工企業煉焦產油的主要技術工藝之一，在資源緊缺，環境治理的大背景中，企業必須要基于環保減排高效益的發展理念，根據自身發展狀況、設施技術和管理流程，優化延遲焦化工藝。延遲焦化作為我國發展較為成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為焦化產品深加工的主要手段。然而，原油質量下降，含硫量增加對企業焦化工藝提出了新要求。文章基于石油化工中劣質重油的延遲焦化工藝展開了論述，分析企業發展延遲焦化工藝的必要性，探討具體影響因素和改進策略，以供參考。

關鍵詞：延遲焦化;含硫重油;結焦時間

中圖分類號：TE963 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）31-0092-02

Abstract： Delayed coking is one of the main technologies for coking and oil production in petrochemical enterprises in recent years. In the context of resource shortage and environmental control， enterprises must be based on the development concept of environmental protection and high benefit of emission reduction. According to their own development status， facility technology and management process， this paper optimizes the delayed coking process. As a relatively mature vacuum residue processing technology in China， delayed coking has been the main means of deep processing of coking products for many years. However， the decline of crude oil quality and the increase of sulfur content have posed new requirements for enterprise coking process. This paper discusses the delayed coking process of inferior heavy oil in petrochemical industry， analyzes the necessity of developing delayed coking process in enterprises， and discusses the specific influencing factors and improvement strategies for reference.

Keywords： delayed coking; sulfur-containing heavy oil; coking time

石油化工行業中的焦化概念有兩個意義，一是以煤化、鋼鐵企業使用煤原料生產焦炭，二是石油化工企業利用渣油、含硫重油等劣質原油，通過延遲焦化工藝，將低價值油品轉化成高價值液體和氣體油品，并生成石油焦。文章主要探討第二個方，針對企業所面臨的原油價格上漲、原油變重變劣的處境，從輕質油品需求量上升和重燃料油需求量下降的市場需求來分析企業發展延遲焦化工藝的必要性意義。

1 石油化工企業發展延遲焦化技術工藝的必要性意義

原油深度加工是石化企業占領市場份額的資本，考慮到企業延遲焦化工藝不斷發展，石化企業對原料的要求并不算嚴格。常壓渣油、重質原油、減黏渣油、煤焦油等大多數低價值油品都可適用于延遲焦化的深加工，再加上延遲焦化技術投資較少，能耗低，設施機械化水平不高，操作過程具備靈活性，加工能力強等優勢，是企業提升經濟利益，立足于市場的重要手段。延遲焦化工藝根據加工原理分為雙面輻射式加熱爐、改進型水力除焦技術、大型焦炭塔技術、降低循環比技術和環境保護技術等[1]。延遲焦化的出貨成品應用廣泛，二次加工的劣質焦化蠟油能夠加氫催化裂化精制成汽油、柴油等輕質油品，石油焦可以根據質量標準制作電極、冶金或基礎燃料，焦化氣體經脫硫處理后可作為制氫原料或送燃料管網做燃料使用。因此，從工藝發展到產品應用，延遲焦化是石化企業隨行業發展所改進和創新的重要技術。

2 延遲焦化技術工藝的影響因素和改進方向

延遲焦化的原理是通過類似熱裂化的方式對石油渣油進行轉化，經管式加熱爐加熱到焦化反應所需要的溫度，并使之迅速離開加熱爐管，在焦炭塔內油品進行裂解和縮合反應，生成的油氣由焦炭塔頂逸出，生成的焦炭留在塔內。由于這一過程中的焦化反應不是在加熱爐中，而是被推遲到焦炭塔中進行，因此稱為延遲焦化。延遲焦化的流程分為焦化部分、分餾部分、氣體回收脫硫、水力除焦、焦炭脫水儲運、吹氣放空、蒸汽發生以及焦炭焙燒八個部分[2]。

2.1 分餾塔的運行和優化

分餾塔的運行是延遲焦化的起始環節，分餾塔底結焦和分餾塔頂結鹽也是決定分餾塔長周期運行的主要因素。在工作期間，分餾塔結焦過程中會掉落碎屑或爐渣，長期運作時，必須要定期清理過濾器，否則會影響溫度控制和焦化效率[3]。一方面，過濾器切換過程中易引起塔底輻射泵抽空，造成塔底結焦，延遲焦化會在加熱爐和焦炭爐的中間過程中進行部分焦化反應，從而改變了分餾塔的內部溫度，另一方面是分餾塔底循環油泵運行情況無法在線監控，循環泵上量不足時，不能及時發現并處理，塔內循環油沖洗管線堵塞，從而造成運作故障。

2.2 溫度控制

在焦化生產中，如果焦化反應的溫度太低，反應進行不徹底，會改變生成物的性質，出現石油焦過度揮發或生成瀝青等情況。而當反應溫度過高時，石油焦硬化程度增加，在水力除焦時需要較長時間完全除焦，降低效率和石油焦質量。因此，焦化生產的時間控制極為重要[4]。如果不加以控制，會減少原有液體產品的收率，導致氣液揮發，出現浪費和損失。影響焦化爐爐管結焦最主要的因素是爐出口溫度，而爐出口溫度是影響焦化反應深度的主要參數，為減緩爐管結焦，需降低焦化爐爐出口溫度，但仍需保證焦化反應溫度，通過降低加熱爐出口轉油線熱損失，進而降低焦化爐爐出口溫度，一般采取更換焦化爐出口轉油線保溫材料為基礎，根據具體焦化生產情況進行人工調節。

2.3 焦炭塔壓力控制

焦炭塔壓力調節有利于原油中的良性化學分子從焦炭塔逸出，從而提升輕質油品氣液的收率和石油焦的生成質量。一般來說，延遲焦化裝置的優劣就是焦炭焦化反應的壓力設計，控制幅度和壓力上限對推焦、加熱、降溫、停工吹掃等環節都有正向影響[5]。以循環比為例，循環比對焦化反應產物分布的影響效果與反應壓力相同，也就是說循環比增加，石油焦和氣體收率增加。

3 延遲焦化工藝的實踐策略探析

3.1 加強爐頭溫度管控

爐頭溫度控制是整個焦爐溫度變化的關鍵，是決定生產過程中焦化反應進行和是否徹底反應的重要因素。如果無法把控生產系統溫度，會對后續各個熱工生產環節造成限制。因此，做好爐頭溫度管控是十分必要的。首先應當明確溫度控制過程中，焦爐結焦時間、分餾、脫硫、除焦、脫水儲運以及爐口出爐溫度的聯系，對爐頭溫度產生在各環節影響進行預估和分析，判斷多個不同溫度控制方案下石油轉化比例、收率變化幅度以及石油焦質量。只有在爐頭溫度限制上嚴格把控，無論發生何種情況，都應當保證爐頭溫度至少處于標準溫度之上，這樣才能在爐頭溫度過低的情況下對其他問題采取措施。針對爐管不同程度的結焦，要考慮到加熱爐負荷增大所帶來的溫度控制和條件標準[6]。如果爐出口溫度過低，會使得渣油反應深度不夠，焦炭塔泡沫層增高，有沖塔危險，由于渣油反應深度低，油氣量小，分餾塔熱量明顯不足，過低的塔底溫度又影響到加熱爐。為了維持爐出口溫度不偏離指標，所以盡可能改進和優化以溫度控制溫度的調節系統。將原爐出口溫度與爐膛溫度串級調節改為爐出口溫度與燃料氣油流量串級調節以輻射出口溫度為主參數，燃料氣油流量為副參數，完成加熱爐控制回路。

3.2 分餾過程合理運用消泡劑

延遲焦化在分餾過程中會由于高溫空氣接觸重油中的化合物，在管道和塔內出現大量泡沫，雖然這種以泡沫形式存在的中間產物能夠被過濾，但是在長時間的焦化熱工生產中，泡沫數量很難匹配延遲焦化裝置的工作效率，導致泡沫層太高，堆積在分餾塔內，影響整個裝置的反應效率。比如焦粉隨氣相通過大油氣管進入分餾塔中，會堵塞分餾塔盤和側線空冷器和水冷器。因此，分餾過程中根據原油用量和控溫情況，合理使用消泡劑，借助非離子表面活性劑配羥基化合，增強對劣質重油的抑泡效果，并且還要注意與其他反應溶劑的兼容性，減少對管壁、管道等裝置內部的化學腐蝕性[7]。

3.3 放空塔運行優化改造

放空系統是決定輕質油品氣液收率的關鍵流程環節之一，其處理周期決定了所有原油焦化反應進行時所處的位置。由于一個完整的周期需要借助多個設備同時處理，屬于間歇式作業。通常來說，全天候生焦也并不是所有爐塔同時工作的。以三爐六塔的配備為例，按照次序將物料放入放空塔中，所有塔給水結束后，油水分離器的控制閥會根據放空進度變頻控制，在停運空冷后對于物料進行處理。比如二次加工蠟油要按時清理，防止重油冷凝堵塞，塔底油也要定期置換，避免接觸冷卻系統被焦粉堵塞。

3.4 合理控制結焦

通常焦炭塔急冷油介質為焦化蠟油，在延遲焦化過程中，吹氣放空系統處理后的污油會進入焦炭塔做急冷油回煉，但是污油中的水油比以及水汽情況會使得塔頂油氣淋洗效果降低，大量焦粉進入大油氣線，引起大油氣線結焦;其次，污油中的輕質油與水發生反應汽化，輕質油收率下降且不提，焦炭塔內線速會由于這一情況快速升高，并且在汽化過程中，泡沫和焦粉還會附著在油氣表面，加快大油氣線結焦;最后，污油中焦粉含量過高，沒有在吹氣放空或水力除焦時解決，也會提高大油氣線結焦的概率。因此，在保證原油原料性質、設定符合設施裝置性能的處理量、有效控制加熱爐出口溫度的基礎上，還需要對焦炭塔的筒體高度，科學設計。焦炭塔是一個空塔，為油氣反應提供空間。焦炭塔內維持一定的液相料面，隨著焦炭的積聚，此料面逐漸升高，一般在其達到筒體高度2/3時停止進料，將生產塔從系統中切出，以避免料面過高，泡沫進入大油氣線發生結焦。

4 結束語

一方面，石油化工行業承受著來自環境保護、生態能源的巨大壓力，導致企業的生產需求偏向輕質油品和高質量的石油焦;另一方面，以瀝青焦、石油焦為骨料加工制作的預焙陽極價格再次大跌，對石油化工企業的延遲焦化技藝提出新要求。綜上所述，延長焦化與焦爐生產效率和產品質量有直接影響，在焦化實踐因素中，延遲焦化會改變整體焦爐運作的各個單元，對焦爐的溫度、壓力和穩定運作都會造成影響，如何在結焦時間延長的情況加強干預，控制焦爐生產，采取切實有效的措施解決問題，提高煉焦收益和輕質油收率，是主要目的。文章基于必要性和影響因素展開論述，探討相關實踐改進策略，以期促進行業發展。

參考文獻：

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