陳進旺 賈正萬（中海石油舟山石化有限公司）

中海石油舟山石化有限公司（以下簡稱舟山石化）2.4Mt/a延遲焦化裝置是由鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司設(shè)計的，采用兩爐四塔工藝，由焦化、分餾、吸收穩(wěn)定、干氣和液化氣脫硫再生四部分組成。該裝置初建于2006年，2008年3月一次性投料開車成功，運行穩(wěn)定，各項產(chǎn)品質(zhì)量和工藝指標均達到設(shè)計要求。但由于延遲焦化裝置具有間歇性操作的特點，預熱、冷焦期間的熱源不穩(wěn)定，熱量不利于回收利用，造成能量浪費。因此，需要對現(xiàn)有的工藝技術(shù)從節(jié)能減排的角度出發(fā)進行改造，以回收熱量、降低能耗。

在對裝置能量損耗分析中，發(fā)現(xiàn)延遲焦化裝置在冷焦工序中能量損耗較大，舟山石化曾經(jīng)用高濃度污水代替大吹汽進行冷焦，取得良好的效果，節(jié)約了大量的能耗[1]。為了進一步降低裝置的能耗水平，回收冷焦期間產(chǎn)生的熱量，對焦化放空系統(tǒng)實施改造。主要思路是用蒸汽發(fā)生器代替常規(guī)工藝中冷卻水箱（或空冷器）對余熱進行回收。

1 放空系統(tǒng)的工藝特點

延遲焦化裝置的焦化部分包括焦化反應、放空冷卻、水力除焦、切焦水和冷焦水，其中放空冷卻部分采用密閉式塔內(nèi)冷卻技術(shù)，用經(jīng)過冷卻的循環(huán)油在塔內(nèi)接觸冷卻冷焦產(chǎn)生高溫油氣，回收污油和不凝氣，分離出含硫污水[2]。循環(huán)油冷卻主要通過水箱（或空冷器）進行冷卻降溫，但熱量沒有進行回收，存在大量的熱量損失。

2 用蒸汽發(fā)生器代替冷卻水箱

2.1 放空系統(tǒng)常規(guī)流程

延遲焦化裝置放空系統(tǒng)常規(guī)流程見圖1。焦炭塔冷焦期間在大吹汽、小給水階段產(chǎn)生的大量蒸汽及少量油氣由焦炭塔頂進入放空塔，放空塔通過自身塔底油進行洗滌冷卻，產(chǎn)生的高沸點重質(zhì)油通過冷卻塔底泵提升進入冷卻水箱取熱后，一部分作冷回流返回放空塔頂，另一部分外送至污油罐；塔頂蒸汽及輕質(zhì)油氣經(jīng)放空冷卻塔頂空冷器、水冷器冷卻進入放空塔頂回流罐，罐內(nèi)污油經(jīng)污油泵外送到污油罐，含硫污水經(jīng)含硫污水泵提升進入污水汽提裝置，不凝氣則進入全廠低瓦管網(wǎng)。其中冷卻水箱利用循環(huán)水取熱，取熱后循環(huán)熱水溢流進入地下循環(huán)熱水池，再由提升泵提升后并入循環(huán)水回水系統(tǒng)。

2.2 常規(guī)流程的工藝改造方案

用蒸汽發(fā)生器代替冷卻水箱的流程見圖2，其中云線部分為改造流程。在原進料的基礎(chǔ)上增加了高溫蠟油進料和焦炭塔預熱甩油的進料流程，塔頂含硫污水進空冷器前流程，同時在放空塔底泵出口進水箱前增設(shè)了1臺0.35MPa蒸汽發(fā)生器。

圖1 放空系統(tǒng)常規(guī)流程

圖2 用蒸汽發(fā)生器代替冷卻水箱的工藝流程

焦炭塔正常生產(chǎn)的情況下，重蠟油由分餾側(cè)線泵提升后經(jīng)換熱至250℃左右進入放空塔，由放空塔底泵升壓后進入新增的蒸汽發(fā)生器，取熱后分兩路：一路返回放空塔作冷回流控制塔頂溫度；另一路并入焦炭塔急冷油總管，作為焦炭塔急冷油回煉。在焦炭塔冷焦過程中，高溫蒸汽和油氣進入放空塔，由塔內(nèi)循環(huán)油洗滌高溫油氣，并回收熱量，用重蠟油進料量來控制放空塔底液位，用蒸汽發(fā)生器的溫控三通控制塔內(nèi)溫度。

焦炭塔在預熱初期，甩油在250℃以前直接進入放空塔進行脫水分離后與重蠟油一起并作急冷油回煉。

2.3 改造后的效果

2.3.1 工藝參數(shù)的變化及分析

改造后的工藝流程投用后，對各項參數(shù)與原工藝進行了對比，具體數(shù)據(jù)見表1。從表1可以看出，塔頂、塔底溫度較改造前都提高了約100℃左右，這主要是為了滿足0.35MPa蒸汽發(fā)汽量的要求，同時塔頂回流量較改造前也減少至原來的50%左右。塔頂壓力從原來的0.15MPa左右下降到0.10 MPa，這主要是因為原工藝中放空塔空冷器溫度較低，空冷器管束易發(fā)生堵塞[3]，導致放空塔頂壓力較高。新工藝中放空塔頂溫度升高，大量輕烴進入空冷器，對管束中的黏稠狀渣油和硫化物有洗滌作用，從而減緩空冷器堵塞的問題，降低了放空塔頂?shù)牟僮鲏毫Α?/p>

表1 改造前后運行參數(shù)對比

2.3.2 對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

由表1可知，改造后放空塔頂壓力下降，理論上有利于焦炭塔冷焦，改善焦炭質(zhì)量。但由于吹汽量、原料性質(zhì)改變和爐出口溫度等參數(shù)的變化都對焦炭質(zhì)量產(chǎn)生影響，改造前后焦炭質(zhì)量沒有明顯變化。

改造后塔頂溫度控制較高，塔頂回流量大幅降低，放空塔頂回流罐輕污油組分變重，污油量增加。

2.3.3 對設(shè)備和環(huán)境的影響

改造后放空塔各點溫度整體較改造前有所升高，但都在原設(shè)計范圍內(nèi)，溫度波動幅度沒有明顯的變化，因此對設(shè)備使用壽命沒有明顯的影響。改造前放空塔水箱投用時會在水箱周邊產(chǎn)生水汽，使環(huán)境的濕度增加，加快了周邊設(shè)備的電化學腐蝕[4]。

3 效益測算

3.1 測算基礎(chǔ)

以舟山石化延遲焦化裝置處理能力測算，渣油加工量為300t/h，兩爐四塔24h生焦，焦炭塔冷焦期間在大吹汽和小給水階段產(chǎn)生的高溫油氣進放空塔，每塔時長5h，每天兩塔共計10h。

3.2 能量消耗對比分析

改造前后放空系統(tǒng)能耗比較見表2。改造前，放空系統(tǒng)能耗主要是循環(huán)水和電的消耗。其中：循環(huán)水隨焦炭塔高溫油氣進入放空塔間歇投用，塔頂水冷器（150t/h）和冷卻水箱（100t/h）共用水250t/h，每天總用量2500t；電的消耗主要是塔頂空冷器、循環(huán)水提升泵、塔底泵和塔頂污油污水泵的耗電。除塔底泵外其他設(shè)備都是間斷運行，每天共計耗電3000kWh。改造后，雖然塔頂溫度控制較之前高，但由于重蠟油中的輕組分較少，因此沒有額外增加水冷器負荷，塔頂水冷器使用時間與改造前沒有明顯變化。冷卻水箱改造后基本不需要投用，因此循環(huán)水使用量大幅減少，每天循環(huán)水耗量降至1500t。電的消耗較改造前有所降低，主要是減少了循環(huán)水提升泵的電耗。改造后，增加了除氧水的消耗的同時也增加了0.35MPa蒸汽的產(chǎn)出，按正常發(fā)汽量2t/h、每天10h計算，共產(chǎn)生0.35MPa飽和蒸汽20t。改造后放空系統(tǒng)每天總能耗為-198.1×102MJ，較改造前能耗339.1×102MJ共降低能耗537.2×102MJ/d。

表2 改造前后放空系統(tǒng)能耗比較

改造前，焦炭塔預熱初期產(chǎn)生污油因溫度（≤250℃）較低不能直接進分餾塔回煉，需要經(jīng)水箱冷卻后再進入重污油罐，最后作急冷油回煉。改造后，這部分低溫污油可以直接進入放空塔后作急冷油回煉，這樣不僅降低了甩油進入污油再回煉的能耗，而且減少了油品存儲期間的損失，符合能量的轉(zhuǎn)換、回收、利用的“三環(huán)節(jié)”優(yōu)化原則，具有節(jié)能降耗效果，有利于增加企業(yè)經(jīng)濟效益[5-6]。

4 結(jié)論

（1）焦炭塔放空系統(tǒng)用蒸汽發(fā)生器代替冷卻水箱的技術(shù)改造方案，只需增加部分設(shè)備和流程，對原設(shè)備不需要進行材質(zhì)升級和改造，對于常規(guī)的延遲焦化裝置改造是可行的。

（2）通過實踐證明，新工藝對焦炭塔冷焦操作沒有不利影響，而且新工藝優(yōu)化了塔頂空冷和水冷的工況，解決了傳統(tǒng)工藝中放空塔空冷、水冷器堵塞的問題，改善了放空塔工況，有利于裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。

（3）通過對放空塔的工藝改造，可以實現(xiàn)放空系統(tǒng)余熱的回收利用，降低裝置能耗。以2.4Mt/a兩爐四塔的裝置測算，每天可以降低裝置能耗537.2×102MJ。