席占君，李志剛

(1中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南洛陽(yáng) 471012;2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南鄭州 450052)

1 概況

中石化洛陽(yáng)分公司新建焦化裝置自2008年6月25一次開車成功，為洛陽(yáng)分公司原油加工量達(dá)到700萬(wàn)t/a，加工塔河油作出了突出貢獻(xiàn)。隨著塔河油摻煉量的增加，重油平衡難度增大，渣油性質(zhì)重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢(shì)與日俱增，焦化裝置原料密度、殘?zhí)亢侩S之增加，焦炭收率過(guò)高、焦炭塔安全空高低、爐管結(jié)焦、后路攜帶焦粉等(見表1～下頁(yè)表3)，成為制約裝置安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的突出問(wèn)題。

焦化裝置設(shè)計(jì)規(guī)模140萬(wàn)t/a，采用0.1～0.3的靈活可調(diào)循環(huán)比，設(shè)計(jì)生焦周期20 h，原料殘?zhí)?0.78%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，生焦率為30%。但隨著渣油性質(zhì)變差，密度＞1 kg/cm3、殘?zhí)扛哌_(dá)27.11%，也暴露了焦炭塔出現(xiàn)彈丸焦、泡沫層高度增加、安全空高難以保證、加熱爐爐管結(jié)焦速率增加和分餾塔頂結(jié)鹽等一系列現(xiàn)象。裝置開工一年多來(lái)，通過(guò)不斷的摸索，針對(duì)不同的渣油性質(zhì)，改變操作條件，調(diào)整循環(huán)比、縮短生焦周期、甩油在線回?zé)?、重污油回?zé)?、降低裝置能耗及加熱爐在線清焦等措施，保證了裝置在運(yùn)行兩年來(lái)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最好水平。

2 提高裝置各項(xiàng)指標(biāo)攻關(guān)過(guò)程及情況分析

2.1 降低裝置循環(huán)比

焦化裝置是煉廠加工減壓渣油的主要裝置，其生產(chǎn)特點(diǎn)主要是利用高溫渣油在焦炭塔內(nèi)裂解、縮合后，生產(chǎn)出干氣、液化氣、汽油、柴油、蠟油、焦炭等。為了獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，必然要采取降低焦炭收率，提高汽油、柴油、蠟油收率的措施，從而實(shí)現(xiàn)裝置效益最大化。降低裝置循環(huán)比，不但能夠提高液體收率，而且還能明顯提高裝置處理量。

為了保證焦炭塔不出現(xiàn)彈丸焦，減緩爐管結(jié)焦速率，在渣油性質(zhì)日漸劣質(zhì)的情況下，循環(huán)比又不能降的過(guò)低。焦化裝置一直根據(jù)原料性質(zhì)來(lái)調(diào)整合適的循環(huán)比，從去年生成彈丸焦時(shí)的0.46，調(diào)整至目前殘?zhí)?5.7%才0.34，大負(fù)荷時(shí)最低降至0.20，循環(huán)比每降0.1，能耗約降1 kg標(biāo)油，處理量可提高10 t/h。由原來(lái)單純的調(diào)節(jié)循環(huán)比，改為爐出口溫度、焦炭塔壓力綜合調(diào)整，來(lái)降低裝置焦炭收率、提高裝置液收、提高裝置處理量。

表1 混合減壓渣油性質(zhì)

表2 原料油的性質(zhì)和組分

表3 開工兩年前后物料平衡對(duì)比

2.2 縮短生焦周期

延遲焦化工藝一般都采用一個(gè)連續(xù)進(jìn)料的加熱爐與兩個(gè)交替使用的焦炭塔進(jìn)行生產(chǎn)，生焦周期是指一個(gè)焦炭塔生產(chǎn)切換至另一個(gè)焦炭塔進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)間間隔。焦化裝置設(shè)計(jì)生焦周期為20 h，但大部分時(shí)間是24 h，主要受廠內(nèi)重油平衡的影響，最長(zhǎng)一次20 h生焦周期只有20 d，裝置沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)。焦化裝置根據(jù)罐區(qū)渣油情況及渣油性質(zhì)，適時(shí)縮短生焦周期，進(jìn)入2010年生焦周期20 h連續(xù)160 d，有效地消化掉了全廠的重油，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

在循環(huán)比無(wú)法再降的情況下，縮短生焦周期可以提高處理量，每縮短1 h，裝置可以提高4.35%的處理量，但縮短時(shí)間又受焦炭塔內(nèi)冷焦、除焦時(shí)間的限制。當(dāng)焦炭塔內(nèi)焦高達(dá)到一定高度后必須停止進(jìn)料，切換到另一個(gè)焦炭塔進(jìn)行生焦，停止進(jìn)料的焦炭塔需進(jìn)行吹汽、冷焦、除焦、試壓、預(yù)熱等操作，離線塔的準(zhǔn)備時(shí)間決定了生焦周期縮短的空間。生焦周期的縮短主要靠調(diào)整吹汽、給水冷焦、除焦及預(yù)熱等操作步驟的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。焦化裝置20 h生焦周期處理量可以從140 t/h提高至178 t/h，負(fù)荷提高了25%，今年焦化裝置平均加工量達(dá)178 t/h，裝置負(fù)荷率達(dá)到108%，液體收率63.13%，能耗24.93 kg標(biāo)油/t。

2.3 甩油在線回?zé)捈爸匚塾突責(zé)?/h3>

焦化裝置由于焦炭塔操作的特點(diǎn)，每天都產(chǎn)生80 t左右的污油，如果作為重污油送出裝置，造成裝置外送重污油量大，污油中輕組分沒(méi)有很好利用，裝置損失率高，所以把這部分重污油回?zé)?，?duì)減少裝置外排污油量、提高裝置的輕油收率顯的非常重要。焦化裝置的重污油主要來(lái)自三個(gè)方面:①在切換塔之前，新的焦炭塔要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱過(guò)程中形成的污油;②焦炭塔切換之后，處理塔經(jīng)過(guò)冷焦環(huán)節(jié)時(shí)，汽體攜帶的油氣冷凝下來(lái)的污油;③裝置在正常生產(chǎn)中，由于工藝管線泄漏，機(jī)泵、過(guò)濾器等設(shè)備檢修，裝置異常事故狀態(tài)下排放等情況會(huì)產(chǎn)生污油。

焦化裝置設(shè)有一個(gè)重污油罐，把裝置內(nèi)產(chǎn)生的重污油收集起來(lái)，進(jìn)行集中回?zé)?，目前回?zé)挿椒ㄓ袃煞N:①重污油罐作為急冷油回?zé)?，回收重污油中的輕組分，避免蠟油作為急冷油的循環(huán)浪費(fèi);②焦炭塔預(yù)熱至200℃時(shí)產(chǎn)生的污油直接到分餾塔回?zé)挘行У睦昧诉@部分污油的熱量，補(bǔ)充了分餾塔在油氣預(yù)熱時(shí)的熱量損失，減少了放空系統(tǒng)的使用，降低了能耗。

2009年7月17日焦化裝置實(shí)現(xiàn)了在線回?zé)?，全廠重污油作焦炭塔急冷油，通過(guò)生產(chǎn)上優(yōu)化調(diào)整和精心操作，目前回?zé)捔烤S持在8～10 t/h，回?zé)捴匚塾秃螅M(jìn)一步提高了焦化裝置經(jīng)濟(jì)效益和增加重油加工能力，但在污油回?zé)捚陂g也出現(xiàn)了污油回?zé)挶贸榭?、焦炭塔壓力、溫度容易產(chǎn)生大幅度波動(dòng)、對(duì)分餾造成沖擊、甚至向下游系統(tǒng)夾帶焦粉，針對(duì)以上情況采取重污油連續(xù)回?zé)?，通過(guò)優(yōu)化裝置工藝操作，消除回?zé)捴匚塾蛯?duì)焦化造成的沖擊。裝置汽油收率14.92%，柴油收率達(dá)到33.98%，輕收比上月增加0.10%，總液收60.18%，比上月增加0.35%。

2.4 優(yōu)化加熱爐操作

隨著分公司塔河油參煉越來(lái)越高，焦化裝置原料性質(zhì)越來(lái)越差，9月份殘?zhí)科骄_(dá)到24.57%，在既要節(jié)能降低循環(huán)比的情況下，做好加熱爐監(jiān)控，調(diào)整優(yōu)化參數(shù)，避免爐管結(jié)焦:①為控制輻射管結(jié)焦速率，可適當(dāng)提高爐管注汽量;②輻射爐管注入防焦劑，在爐管內(nèi)壁形成一層耐高溫的化學(xué)保護(hù)膜，可以防止原料中夾帶的小焦垢顆粒聚結(jié)、沉積，同時(shí)對(duì)爐管內(nèi)壁形成的焦垢有清除作用;③適當(dāng)增加爐管管壁測(cè)溫點(diǎn)和強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控措施，加強(qiáng)對(duì)爐管壁溫度和出口壓降的監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)爐管結(jié)焦現(xiàn)象;④加強(qiáng)加熱爐現(xiàn)場(chǎng)燃燒狀況巡檢，勤調(diào)、細(xì)調(diào)保證加熱爐火嘴燃燒短火苗、齊火焰。

焦化爐輻射出口溫度，是焦化操作的重要參數(shù)之一，適當(dāng)提高溫度，不僅可以提高焦化輕質(zhì)液體產(chǎn)品收率，還可以使焦炭的揮發(fā)分下降。焦化爐出口溫度對(duì)裝置開工周期有密切的影響，溫度超過(guò)一定限度將導(dǎo)致爐管提前結(jié)焦，縮短焦化開工周期，同時(shí)也容易產(chǎn)生泡沫攜帶、促進(jìn)彈丸焦的生成、生成硬質(zhì)石油焦、生成更多焦粉等，進(jìn)而使正常的安全生產(chǎn)受到干擾。爐出口溫度的確定必須謹(jǐn)慎，應(yīng)根據(jù)原料油的性質(zhì)和對(duì)產(chǎn)品的不同要求來(lái)確定，2008年在原料性質(zhì)突變的情況下，殘?zhí)窟_(dá)到27.11%，生產(chǎn)一次彈丸焦，裝置差點(diǎn)被迫停工。

焦化加熱爐運(yùn)行一段時(shí)間后，受渣油性質(zhì)的影響，爐管內(nèi)部會(huì)結(jié)一層焦，直接影響到加熱爐熱效率和裝置的經(jīng)濟(jì)效益。焦化裝置開工運(yùn)行近1年來(lái)，由于加工摻煉了塔河油的混合減渣，減渣中鹽、瀝青質(zhì)和重金屬等含量均偏高，爐管表面溫度由開工初期的520～530℃升至目前的580～600℃，部分熱電偶已達(dá)到或超過(guò)600℃，加熱爐的對(duì)流入口壓力也由開工初期的1.25 MPa升至目前的1.45 MPa，判斷爐管結(jié)焦已經(jīng)有一定厚度，裝置在4月份對(duì)加熱爐實(shí)施在線機(jī)械清焦一次，清焦結(jié)束后爐管表面溫度下降50℃，燃料氣單耗下降0.6 kg標(biāo)油/t。

2.5 做好泡沫層高度預(yù)測(cè)，充分利用焦炭塔容積

洛陽(yáng)焦化焦炭塔容積偏小，按原料殘?zhí)?質(zhì)量分?jǐn)?shù))25%計(jì)算(塔河原油的渣油比例由36%提高至50%)，焦炭產(chǎn)率約36.3%，按140萬(wàn) t/a處理量、20 h生焦周期計(jì)算，焦炭塔空高僅4.5 m，達(dá)不到焦炭塔安全空高6～7 m的要求。焦炭塔從底切線向上3.18、16.58、19.78 m的塔壁處均裝有中子料位計(jì)，中子料位計(jì)能夠判斷在不同時(shí)間在同一部位的物料是焦炭層、泡沫層或是油氣。

焦化裝置一直堅(jiān)持焦炭塔泡沫層預(yù)測(cè)計(jì)算，根據(jù)中子料位計(jì)C點(diǎn)見泡沫層時(shí)間、見焦時(shí)間和原料性質(zhì)預(yù)測(cè)出第二天焦炭塔中子料位計(jì)B點(diǎn)見泡沫層時(shí)間，同時(shí)根據(jù)晚八點(diǎn)原料化驗(yàn)結(jié)果修正泡沫層預(yù)測(cè)計(jì)算值，車間根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制裝置處理負(fù)荷和焦炭塔關(guān)鍵操作步驟調(diào)整，確?？刂平固克臋z尺高度范圍為13.5 m左右，同時(shí)充分利用消泡劑的消泡功能把焦炭塔安全空高控制在5.5～6.5 m，在保證焦炭塔安全高度的情況下充分利用其有效容積來(lái)增大裝置處理量，通過(guò)焦炭塔泡沫層和焦高模擬計(jì)算，能及時(shí)、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便地預(yù)計(jì)焦高，調(diào)整加工量，精確控制焦炭塔安全高度，充分利用現(xiàn)有的焦炭塔容積資源，保證裝置大處理量生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，每次多利用焦炭塔1 m，可以多加工120 t渣油。

3 結(jié)論

①裝置加工劣質(zhì)渣油，尤其是摻煉塔河油比例大時(shí)，采取合適的循環(huán)比，優(yōu)化操作，能夠保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。降低循環(huán)比，可以提高處理量，焦炭收率下降，液收增加，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

②縮短生焦周期后，焦化裝置處理能力得到大幅的提高，可達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)，處理量可提高至178 t/h。2010年焦化裝置平均加工量達(dá)178 t/h，裝置負(fù)荷率達(dá)到108%，液體收率61.60%，能耗24.37 kg標(biāo)油/t。但縮短生焦周期后，需加強(qiáng)對(duì)除焦、行車設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，強(qiáng)化裝置的日常工藝技術(shù)和設(shè)備管理水平，來(lái)保證裝置的安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

③甩油在線回?zé)捈爸匚塾突責(zé)?，能夠吃掉全廠的重污油，提高了焦化重油的加工能力，充分回收重污油的輕組分，避免了加工損失，提高了全裝置的液體收率，帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

④優(yōu)化加熱爐操作，提高爐管流速，調(diào)整火焰燃燒，能夠減緩爐管結(jié)焦。爐出口溫度的確定必須謹(jǐn)慎，需根據(jù)不同原料油性質(zhì)和不同的產(chǎn)品要求來(lái)確定。加熱爐運(yùn)行8～12個(gè)月必須進(jìn)行一次清焦，保證爐子熱效率，降低燃料氣單耗。