延遲焦化裝置輕、重污油回煉技術的優化與應用

尤順 (中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256600)

0 引言

延遲焦化裝置在生產過程中，必定會產生一定量的污油，這些污油主要分為輕污油和重污油。如果將這些輕污油或重污油直接送至罐區，需要經過脫水和升溫才能重新送至其他裝置再進行回煉處理，必然會增加額外的能耗。除此之外，如果有些污油回煉后產生的產品(如：蠟油)如果不進行回煉，而是直接作為燃料油對外銷售，則會因為市場價格低而造成一定的經濟損失，因此，如何降低蠟油收率也是裝置在輕、重污油回煉過程中急需解決的問題。

另外，不管是輕污油回煉還是重污油回煉，都不可避免地會遇到回煉帶水的情況，如果輕污油或重污油回煉時帶水，則會在高溫管線內大量汽化，比如，當回煉至分餾系統時，對分餾塔的側線回流量會造成很大的沖擊，嚴重時會造成分餾塔沖塔。再比如，當回煉重污油進入到接觸冷卻塔時，會隨著焦炭塔的周期性操作而導致接觸冷卻塔底泵頻繁抽空，直接造成焦炭塔急冷油中斷，分餾塔底溫度和液位大幅度波動。

中海瀝青股份有限公司通過技術研究和工藝改造，同時結合裝置的實際特點，對于輕污油選擇直接回煉至分餾塔中段返塔部分；而對于重污油，由于其成分比較復雜，既包括裝置內的自產重污油，也包括裝置外送來的重污油，故選擇將裝置外產生的重污油先回收至該裝置內重污油罐，然后通過重污油罐底重污油回煉泵回至分餾塔28 層塔盤蠟油上返塔部分。同時，將裝置內自產重污油送至接觸冷卻塔。接觸冷卻塔底油的流向分為三個部分，一部分通過接觸冷卻塔底泵升壓，作為急冷油回煉至焦炭塔頂，另一部分送至分餾塔底部作為循環洗滌油，還有一部分，則通過分餾塔蠟油餾出閥送至蠟油汽提塔，經過一系列冷卻后送至重污油罐，再通過重污油回煉泵送至分餾塔蠟油上返塔部分重新進行回煉。

該裝置還通過將分餾塔下部高溫重蠟油(43 層塔盤)引入接觸冷卻塔，將接觸冷卻塔底溫度維持在220 ℃左右，最大限度的避免了接觸冷卻塔底泵的抽空現象。通過調節裝置循環比(主要是增大循環比)，將裝置內自產蠟油的收率降為了0%，解決了自產蠟油作為燃料油外賣經濟效益低下的問題。

1 早期回煉方案

1.1 早期輕污油回煉工藝及存在的問題

該裝置的輕污油主要包括汽油反沖洗過濾器產生的輕污油，壓縮機入口分液罐，壓縮機級間分液罐排液產生的輕污油，吸收穩定系統各機泵和換熱器檢修時產生的廢油，這些污油的主要成分是汽油和柴油。該裝置早期的輕污油通過地下輕污油泵抽出，直接回煉至分餾塔柴油段富吸收油返塔部分，后因地下輕污油罐容易存水，則選擇將輕污油經地下輕污油泵先送至罐區，經過罐區脫水，升溫后再送至焦化分餾塔中段換熱器返回分餾塔。輕污油回煉至富吸收油返塔線上時，經常由于輕污油帶水造成柴油自動反沖洗過濾器頻繁反沖，不僅造成柴油和汽油產品質量不合格，而且反沖洗會產生更多的輕污油，不利于節能降耗。回煉至換熱器時會導致中段返塔流量大幅度波動，擾亂分餾塔物料平衡和熱量平衡，嚴重時導致分餾塔沖塔。

1.2 早期重污油回煉工藝及存在的問題

該裝置的重污油則主要包括開停工過程中產生的污油、冷水罐或熱水罐定期撇油時產生的污油、設備檢維修密閉吹掃時產生的污油、焦炭塔預熱過程中產生的甩油、老塔大吹汽和給水冷焦過程中產生的污油，和其他裝置送至焦化裝置內重污油罐的污油。這些污油的主要成分是柴油和蠟油組分。該裝置早期的重污油回煉工藝為：對于裝置外產生的重污油，首先收至該裝置內重污油罐，然后通過重污油回煉泵直接送至接觸冷卻塔上返塔進行回煉，與裝置內產生的蠟油或重蠟油混合在一起，進入接觸冷卻塔底，一部分塔底油經過接觸冷卻塔底泵送至焦炭塔頂做急冷油，另一部分則進入分餾塔底作為循環洗滌油，還有一部分，則是由分餾塔進行分餾，餾出至蠟油汽提塔，汽提塔底蠟油通過產品蠟油泵直接外送至蠟油罐區。

該方案有其自身的缺點。對于裝置外產生的重污油，因為是直接回煉至接觸冷卻塔上返塔，所以，如果罐區重污油脫水不夠徹底，那么，進入到焦化重污油罐后就會產生帶水現象，當接觸冷卻塔底溫度低于100 ℃時，尤其是在冬季或裝置整體熱量不足時，會有凝結水產生。當水變成蒸汽進入接觸冷卻塔后，很可能會造成接觸冷卻塔底泵頻繁抽空、接觸冷卻塔塔頂回流中斷、焦炭塔頂急冷油不上量，嚴重時，會造成焦炭塔頂急冷油中斷，焦炭塔頂超溫和分餾塔底結焦。

對于裝置內自產重污油，則主要來自老塔處理過程中的自產蠟油或重蠟油，包括焦炭塔預熱前期產生的甩油和吹汽給水冷焦過程中產生的蠟油或重蠟油。由于預熱前期甩油溫度偏低，而且含有少量的冷凝水，因此也會造成接觸冷卻塔底泵發生抽空。在吹汽給水期間，由于高溫油汽從焦炭塔吹入了接觸冷卻塔，塔底如果存水，也會吸熱汽化，也會導致接觸冷卻塔底泵出現抽空現象。而且，如果將裝置內自產蠟油外送至罐區作為燃料油外賣，還會造成一定的經濟損失。

2 其他煉廠的回煉方案

2.1 其他煉廠的輕污油回煉方案

因為輕污油成分比較復雜，而且通常含水和其他雜質。所以，一般煉廠會根據輕污油的性質，將輕污油在罐區切水后回煉至焦化裝置。中海油氣泰州石化有限公司嘗試了三種不同的回煉方式，一是將輕污油回煉到分餾塔柴油上返塔部分，二是將輕污油回煉到分餾塔頂回流罐，三是將輕污油回煉至接觸冷卻塔。根據生產需要，最終采取將輕污油回煉至分餾塔頂回流罐的流程。中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司則選擇直接回煉至柴油返分餾塔線上。

2.2 其他煉廠的重污油回煉方案

中海油氣泰州石化有限公司選擇將罐區來的重污油通過接觸冷卻塔的進料霧化器送至接觸冷卻塔中，重污油在接觸冷卻塔中被加熱后進入塔底，和塔底油一起去焦炭塔去做急冷油，水汽和輕油組分則進入接觸冷卻塔頂回流罐進行油水分離。

中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司則選擇將罐區來的重污油回煉至接觸冷卻塔下返塔線上，經過接觸冷卻塔底加熱器加熱至150 ℃后進入塔底，和塔底污油一起送至焦炭塔去做急冷油[1]。針對重污油回煉帶水造成塔底泵抽空的問題，有些煉廠也嘗試了不同的解決方案，中海油氣泰州石化有限公司通過接觸冷卻塔底加熱器和水箱將接觸冷卻塔底溫度控制在180 ℃來減少接觸冷卻塔底泵的抽空現象[2]。

3 優化后的工藝應用

3.1 優化后的輕污油回煉方案

根據實際經驗，經過優化之后，該裝置輕污油回煉的主要途徑是經過地下輕污油泵送至分餾系統，經過反復測試發現，當回煉至分餾塔富吸收油返塔線時，很容易因為輕污油帶水導致柴油上返塔流量不穩，柴油反沖洗過濾器頻繁反沖，分餾塔頂超溫超壓，柴油和汽油產品質量不合格。所以，裝置經過大修之后，增加了富吸收油返分餾塔線至分餾塔中段油返塔線的跨線，這樣能將輕污油回煉至中段油返塔線，減小了輕污油回煉對分餾塔上部的影響，增加了分餾系統回煉輕污油的穩定性。

3.2 優化后的重污油回煉方案

根據實際經驗，對于裝置外回收至裝置內重污油罐的重污油，該裝置不再回煉至接觸冷卻塔上返塔部分，而是選擇回煉至分餾塔蠟油上返塔部分。進入蠟油上返塔回煉后，由于重污油罐內主要是蠟油組份，還有少部分柴油組份，回煉后相當于增加了蠟油上返塔的冷回流量，可能導致柴油95% 點偏低。所以，回煉重污油時，將蠟油上返塔流量降低了2～5 t，同時，還根據重污油罐內油品組成中蠟油和柴油的比例適當提高了相應產品的餾出量。通過反復測試，這種回煉工藝能夠在分餾塔的操作彈性之內不影響其側線產品的主要產品質量。

對于裝置內周期性自產的重污油，主要存在于接觸冷卻塔中，一部分經過接觸冷卻塔底泵送至焦炭塔頂作急冷油，另一部分送至分餾塔進行切割，切割后的重蠟油組分留在分餾塔底作為循環油，汽油和柴油組分送至儲運罐區，蠟油組分則根據生產要求送至罐區或送至重污油罐重新進行回煉。

為了解決接觸冷卻塔底泵頻繁抽空的問題，該裝置增設了分餾塔重蠟油至接觸冷卻塔返回線流程和接觸冷卻塔底蒸汽發生器取熱流程。實際經驗表明，當接觸冷卻塔底溫度通過分餾塔來的重蠟油加熱和接觸冷卻塔底蒸汽發生器取熱后，大部分時間都能平穩地控制在220 ℃左右[3]。通過這樣優化之后，不管是預熱甩油期間還是吹汽給水期間，都可以使接觸冷卻塔底蠟油含水量大大降低， 從而降低接觸冷卻塔塔底泵出現抽空的頻率，能夠平穩地回煉裝置內的預熱甩油和冷焦處理產生的蠟油或重蠟油。不僅如此，接觸冷卻塔還增設了上回流和下回流，又進一步減少了水汽在塔底的積聚。

為了解決回煉重污油時蠟油產出收率高和市場效益低的問題，對于整個系統的蠟油或重蠟油，該裝置通過增大了循環比，將循環比由原先的0.5 增加至了0.9,增加了分餾塔底輻射進料量，相當于將系統內蠟油或重蠟油組分重新送至加熱爐進行了回煉，在此工況下，將分餾塔底溫控制在350～365 ℃，既增加了經濟價值較高的汽油和柴油的收率，又能直接將蠟油收率降至0%，還能保證分餾塔底溫度不超過結焦溫度，還能實現所有重污油組分的全部回煉。

4 工藝優化后的效果

4.1 主要產品收率的變化

該裝置輕污油的主要成分為柴油和汽油，輕污油回煉至分餾塔中段返塔線上后，其中的柴油和汽油組份直接進入側線產品中，所以汽油、柴油的收率會有所上升。該裝置的重污油主要是蠟油和柴油，回煉位置是分餾塔蠟油上返塔線，回煉重污油后在原料加工量和加熱爐進料量都不變的情況下，柴油和蠟油的收率都會增加。在增加循環比后，由于部分蠟油被送入加熱爐重新進行了回煉，故蠟油的收率會下降，汽油、柴油、氣體、焦炭的收率均會有所上升。由于裝置的輕污油和重污油大多數情況下是同時進行回煉，所以從整體上看，蠟油收率降至了0%，汽油、柴油、氣體和焦炭的收率均有一定程度的提高。表1 為輕、重污油同時回煉前后產品收率的對比。

表1 輕、重污油同時回煉前后產品收率對比 單位：%

4.2 主要產品質量的變化

該裝置的輕污油組分大部分為汽油，少部分為柴油，回煉的位置為分餾塔中段返塔線。回煉后相當于增加了中段返塔的冷回流量，降低了中段返塔油品的溫度，因此，回煉初期柴油的95% 點會稍有降低。為了保證產品質量合格，在回煉時適當降低了柴油下返塔量，與此同時，還適當地增大了柴油抽出量，這樣很快就能將柴油95%點調節合格。

該裝置的重污油組分大部分為蠟油或重蠟油，少部分為柴油，回煉的位置是分餾塔蠟油上返塔部分。由于重污油罐內油品溫度為30～80 ℃，回煉后相當于增加了蠟油上返塔的冷回流量，同時也降低了蠟油上返塔回流溫度，而增大冷回流量可能導致柴油95%點偏輕，所以，回煉重污油時，適當降低了蠟油上返塔流量，然后根據重污油組成中蠟油和柴油的比例適當提高了相應的餾出量。

該裝置對產品質量的分析主要針對汽油、柴油，干氣、液化氣和焦炭，蠟油的產品質量不作要求。而污油回煉主要影響汽油和柴油的產品質量。該裝置輕污油和重污油同時回煉時，如果分餾塔側線回流量和側線產品抽出量調整及時，回煉后可以做到對側線產品質量幾乎無影響。表2 為輕、重污油同時回煉前后，汽油和柴油的產品質量的對比。

表2 輕、重污油同時回煉前后產品質量對比

5 工藝優化后產生的效益

工藝優化以后，輕污油和重污油可以做到同時回煉，互不影響。輕污油回煉后會增加汽油和部分柴油的收率。重污油回煉后，通過增大了循環比，將蠟油或重蠟油重新送至加熱爐進行了再回煉，所以蠟油收率降低至0%的同時，汽油、柴油、氣體和焦炭的收率均有一定程度的提高。

裝置2020 年下半年至2021 年上半年主要加工36-1 原油和旅大原油，比例大約為20%的36-1 焦化原料和80%的旅大焦化原料。在一個年度內，輕污油和重污油同時進行回煉，回煉過程中，始終通過控制循環比，將蠟油收率控制在接近0% 左右，最終達到了停產蠟油和增產其他產品的效果。經過成該核算，回煉過程中，裝置整體能耗略有增加，表3 為輕、重污油同時回煉前后裝置的能耗對比。由表3 可看出，輕重污油同時回煉之前，單日單耗為29.43 kgEo/t,輕重污油同時回煉之后，單日單耗為30.99 kgEo/t,單日單耗增加了1.56 kgEo/t，單日單耗增加約為4.63 元/t。

表3 輕、重污油同時回煉前后能耗對比 單位：kgEo/t

按照2021 年6 月油品價格進行成本核算，輕重污油同時回煉之前，每加工1 t 原料油產生約51.01 元經濟效益；輕重污油同時回煉之后，每加工1 t 原料油產生約90.54 元經濟效益。由此可以得出，每加工1 t原料油增加的利潤為39.53 元，除去回煉增加的成本約為每噸4.63 元，可以得出，綜合計算增加的凈利潤約為34.90 元/t。2020 年6 月至2021 年6 月共加工原料油720 kt，由此可得出年增加裝置運行效益約為34.90 元/t×720 kt，約為2 512.8 萬元。

6 存在的問題

重污油回煉時需要增加循環比，而增加循環比會造成分餾塔底溫度偏高，會增加分餾塔底的結焦傾向，不利于分餾塔長周期運行。如果回煉的輕污油和重污油成分比較復雜，會對工藝指標和產品質量產生一定的影響，需要定期化驗所回煉油品的成分和性質，增加了操作的難度。

7 結語

中海瀝青股份有限公司通過輕污油和重污油回煉工藝技術的改造與優化，結合裝置實際生產目標，成功解決了輕污油、重污油回煉帶水和自產蠟油收率高，將其外賣效益低的問題。改造與優化之后，蠟油收率降至了0%，汽油、柴油、氣體和焦炭的收率均有一定程度的提高，減去回煉輕污油和重污油的各種成本，還能產生一定的經濟效益，每年可增加經濟效益約為2 512.8 萬元。