延遲焦化分餾塔底過濾器熱備用

王軍民

（中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆 庫車 842000）

1 .基本情況介紹及存在的問題

1.1 分餾塔底過濾器焦粉焦片的來源

中國石化塔河煉化有限責任公司常使用減壓、焦化裝置設計加工塔河劣質稠油，采用原油經常壓蒸餾后，常底渣油進焦化裝置，焦化反應的油汽進入分餾塔下部，焦化蠟油以回流、內回流、返回分餾塔底的循環加工工藝流程。分餾塔底過濾器有兩組正常生產時投用一組，另一組過濾器處于冷備用狀態。2.2 Mt/a延遲焦化裝置分餾塔底過濾器內的焦粉形態有片狀焦和粉狀焦兩種形態，通過對這兩種焦炭形態進行分析，發現片狀焦有兩部分組成：分餾塔人字擋板上脫落下來的片狀焦和焦炭塔換塔后小吹氣造成的大油氣線內焦層剝落而產生的片狀焦。粉末狀焦是在焦炭塔生焦后期及換塔后小吹汽階段隨焦炭塔內泡沫層攜帶到分餾塔的焦粉[1]。

焦炭塔是間歇性操作，每一個工況都會對分餾塔的操作造成影響，焦炭塔來的油汽進入分餾塔下部，與常渣及循環蠟油換熱后，重組分落入塔底，攜帶的片焦及粉末狀焦進入分餾塔底過濾器。綜上所述，分餾塔底過濾器堵塞具有突發性，冷備用的分餾塔底過濾器不足以應對上述情況的發生。分餾塔底過濾器的操作可能會由于分餾塔底溫度較高，介質易結焦，自燃點低，冷態的過濾器在切換時容易泄漏，引起安全事故。

1.2 相關概念

熱備用狀態：是指該設備已具備運行條件，經一次合閘或簡單快速的操作即可轉為運行狀態的狀態。

循環比：循環油量和新鮮原料油量的比值。是對延遲焦化裝置處理能力、產品性質及其分布都有影響的重要操作參數[2]。

1.3 分餾塔底過濾器冷備用的局限性

延遲焦化分餾塔底過濾器有兩組正常生產時投用一組，另一組過濾器處于冷備用狀態即分餾塔底備用過濾器清焦回裝，趕空氣試壓合格，充滿50～70 ℃的蠟油放置。投入使用的分餾塔底過濾器運行過程中，焦粉、焦片隨著分餾塔底油進入過濾器造成過濾器前后壓差上升，過濾器堵塞，影響輻射泵的正常運行，這時需要切換備用過濾器，由于備用過濾器處于冷態，切換時需要預熱就具有以下不足之處：

（1）應對突發情況不能及時投用，會造成輻射流量波動。分餾塔底過濾器從開始引新的50～70 ℃的蠟油置換到引分餾塔底油預熱直至切換正常耗時在40～90 min之間，滯后性十分嚴重，冬季尤為突出。

（2）根據焦粉來源分析，過濾器堵塞具有突發性，分餾塔底油溫度在360 ℃左右，短時間內快速投用備用冷態過濾器會造成法蘭泄漏，重油泄漏一旦控制不當會有著火的風險，引發此生事故。

（3）抗波動能力差，會造成次生事件或事故的發生，如：加熱爐爐管結焦，聯鎖觸發停泵，停爐等等給裝置的安全生產造成了很大的威脅。

（4）分餾塔底過濾器前后均有兩道閥門，根據系統流程圖入口第一道閥門，出口第二道閥門處有存焦現象，導致閥門關不嚴，有輕微的泄漏。剩下的兩道閥門，在切換備用過濾器時，吹掃置換可以帶走閥門處的存焦，關閥后不存在泄漏的情況，這樣在一組過濾運行過程中，另一組過濾器長期處于冷備用狀態，進出口兩道閥門之間由于微泄漏產生的存油，在不流動及長期放置的情況下有凝結及結焦的傾向，在切換過程中帶到輻射泵會影響輻射泵及加熱爐的運行，經觀察每次切換過濾器后，輻射流量都會有波動，且流量波動時輻射控制閥處有卡焦的聲音。

為了解決以上問題，根據現場流程及數據分析，提出了分餾塔底過濾器熱備用流程優化方案。

2 流程優化后的熱備用

2.1 蠟油的循環形式及其性質

塔河煉化延遲焦化采用較大循環比，蠟油基本不出裝置，蠟油以內回流、返回分餾塔底的形式與常渣混合后一起通過分餾塔底過濾器作為焦化爐進料[3]。根據計算塔河煉化2#焦化的循環比在0.8左右，循環油在輻射進料量的占比是43 %，蠟油在分餾塔的抽出位置決定了其性質。取塔河煉化LIMS系統中2020—2021年20組分析數據求平均值，結果如表1所示。

表1 塔河蠟油、常渣的主要性質

2.2 熱蠟油作為預熱介質的分析

以目前的蠟油不出裝置在分餾塔內部循環形式，決定了焦化裝置必須大循環比工況下操作，蠟油是輻射油的重要組成部分，蠟油作為過濾器的預熱介質有以下優勢：

（1）本裝置的蠟油冷卻后作為機泵的封油使用，是干凈的介質，蠟油泵的出口壓力1.2 MPa，根據蠟油流程現場壓力表，蠟油引入過濾器前作為預熱介質壓力滿足要求。

（2）蠟油的性質比較穩定，從蠟油內回流或機泵的出口處引入不經過換熱的蠟油，不存在介質互竄引起蠟油性質大幅度改變的情況。

（3）本裝置較大的循環比及蠟油循環流程決定了，引入360 ℃左右的蠟油進過濾器預熱，相當于加大了蠟油再次返塔底循環的流量。

（4）熱蠟油的溫度與分餾塔底控制溫度相近，都在360 ℃左右，不存在兩種介質相遇由于溫差較大而引起的內部變化。

（5）2010年開工到現在，塔河煉化延遲焦化采用大循環比（0.8左右），通過表1數據對比發現，采用較大循環比，蠟油與常渣在分餾塔底充分混合，改善了輻射進料的性質，有利于分餾塔底過濾器的長周期運行。

2.3 流程優化、預熱簡述

借鑒機泵預熱經驗，分餾塔底過濾器系統流程如圖1所示，備用過濾器的進出口兩道閥門均處于關閉狀態，備用過濾器經過前期的趕空氣、試壓及50 ～70 ℃的蠟油置換后，后路改走重污油流程，投用重污油冷卻器，保證污油進罐或出裝置溫度不大于90 ℃，再從蠟油系統緩慢引360 ℃左右的蠟油作為預熱介質到入分餾塔底過濾器，待預熱到工藝要求的溫度后（以過濾器出口去重污油溫度為準），打開過濾器入口兩道閥，出口第一道閥，關小引入的熱蠟油以2～4 t/h為宜，關閉去重污油閥門，過濾器蠟油返回分餾塔底，過濾器預熱。

圖1 分餾塔底過濾器流程圖

3 結語

塔河煉化延遲焦化自2010年開工以來，焦化分餾塔產生的蠟油基本不出裝置，蠟油以返塔底及內回流等形式參與循環，采用較大的循環比。蠟油作為循環油改變了輻射油的性質，有利于分餾塔底過濾器系統的長周期運行，引熱蠟油作為預熱介質，相當于增加了蠟油返塔底的流量2～4 t/h，是安全可靠的。

基于上述分析分餾塔底過濾器預熱流程優化后，分餾塔底過濾器一組在運行的同時，另一組過濾器有足夠的時間進行前期的準備及預熱工作，過濾器由原來的冷備用狀態變成熱備用狀態是可靠的，安全的并有以下好處：

（1）時效性比較強。過濾器熱備用后，只有出口一道閥門是關閉的，應急狀態下投用比快，10 min之內就能完全投用，相比冷態下的40～90 min能有效縮短投用時間。

（2）提高了裝置的抗波動能力。過濾器熱備用后投用時間短，能有效地避免因過濾器堵塞引發的輻射泵抽空，加熱爐結焦等一系列波動。

（3）過濾器熱備用后，切換過濾器時因溫變引起的跑、冒、滴、漏的現象可以有效的避免，提高了切換的安全系數，最大限度降低了次生事件的發生，有利于長周期運行。