摘要：玉煉50萬(wàn)t/年的延遲焦化裝置加工原料為減壓渣油，原料設(shè)計(jì)殘?zhí)恐禐?8。自2016年常減壓車間實(shí)施減壓深拔加工工藝后，使得焦化原料性質(zhì)急劇惡化渣油殘?zhí)恐档雀黜?xiàng)指標(biāo)均超過(guò)設(shè)計(jì)值，加之同時(shí)回?zé)捤幚砦塾秃狭χ聨?lái)一系列不利影響，其中以焦炭塔頂大油氣線出口處結(jié)焦加速最為明顯，嚴(yán)重影響裝置日常安全生產(chǎn)。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際通過(guò)原料性質(zhì)、回?zé)捨塾头绞降榷鄠€(gè)方面深入分析導(dǎo)致結(jié)焦加速的原因，并針對(duì)具體原因給出了具體解決措施及建議，使得焦炭頂大油氣線結(jié)焦速度得到有效控制。

關(guān)鍵詞：延遲焦化 ?大油氣線 ?急冷油 ?措施

Coking Causes and Countermeasures of Large Oil and Gas Line on the Top of Delayed Coking Coke Tower

ZHAO Yulin

（Oil refining and chemical plant of Yumen Oilfield Branch，?Yumen， Gansu Province，?735200?china）

Abstract： The processing raw material of Yulian's 500?000 t?/ a delayed coking unit is vacuum residue， and the design carbon residue value of the raw material is 18. Since the implementation of vacuum deep drawing process in the atmospheric and vacuum distillation workshop in 2016， the properties of coking raw materials have deteriorated sharply， and various indicators such as residual carbon value of residue have exceeded the design value. In addition， a series of adverse effects have been brought under the combined force of waste oil treatment of recycled water. Among them， the coking acceleration at the outlet of the large oil and gas line on the top of the coke tower is the most obvious， which seriously affects the daily safety production of the unit. Combined with the actual situation of the site， this paper deeply analyzes the causes of coking acceleration from the aspects of raw material properties and waste oil recycling methods， and gives specific solutions and suggestions for specific reasons， so that the coking speed of the oil-gas line at the top of coke can be effectively controlled

Key Words： Delayed coking large oil and gas line quench oil

焦炭塔是焦化熱裂解及縮聚反應(yīng)的主要場(chǎng)所，作為延遲焦化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其操作是否平穩(wěn)，運(yùn)行是否正常決定了裝置能否長(zhǎng)周期開(kāi)煉。玉煉延遲焦化采用一爐兩塔工藝，于2014年底正式投產(chǎn)運(yùn)行。隨著原料性質(zhì)的惡化及受回?zé)捜珡S污油的影響，裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的結(jié)焦問(wèn)題，其中包括焦炭塔頂、分餾塔底及加熱爐爐管的結(jié)焦，焦炭塔頂大油氣線結(jié)焦速度最快。油氣線根部結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)，造成焦炭塔頂壓力升高，塔內(nèi)反應(yīng)深度隨之加深產(chǎn)出更多氣體，使得焦炭塔頂壓力進(jìn)一步升高，形成惡性循環(huán)短期內(nèi)即可達(dá)到塔頂壓力設(shè)防值。受壓力影響大油氣線氣速亦隨之升高從而加速了其后路流程焦粉攜帶，最終造成分餾塔底及加熱爐爐管結(jié)焦加速。而加熱爐管的結(jié)焦必須通過(guò)停工機(jī)械清焦來(lái)消除，因此要實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行則必須從源頭上解決焦炭塔頂大油氣線根部結(jié)焦的問(wèn)題。

1?大油氣線根部結(jié)焦現(xiàn)狀

玉煉延遲焦化裝置焦炭塔頂出口大油氣線第一個(gè)彎頭處采用三通的形式，因此可以利用老塔除焦的間隙打開(kāi)上封頭法蘭對(duì)大油氣線根部垂直段進(jìn)行人工清焦。每次清焦前需要搭建腳手架，檢維修人員松開(kāi)螺栓打開(kāi)封頭，除焦班人員才能通過(guò)自制的一系列清焦工具進(jìn)行清焦作業(yè)。加之管線結(jié)焦較難清除，因此為保證清焦效果，除焦時(shí)間需適當(dāng)延長(zhǎng)，直接影響焦炭塔后續(xù)一系列操作，在生焦周期不變的前提下，縮短了新塔的預(yù)熱時(shí)間，長(zhǎng)期看對(duì)焦炭塔的安全生產(chǎn)是極為不利的。

每次打開(kāi)大油氣線封頭發(fā)現(xiàn)結(jié)焦是比較嚴(yán)重的，主要結(jié)焦部位集中在焦炭塔頂油氣出口的垂直段，具體見(jiàn)圖1。結(jié)焦部位最大焦層厚度約為150mm，油氣線實(shí)際孔徑不足50mm（見(jiàn)圖2）可見(jiàn)結(jié)焦情況已十分嚴(yán)重。

2?大油氣線結(jié)焦原因分析

2.1?原料性質(zhì)變差

經(jīng)過(guò)2016年大檢修，玉門煉化總廠常減壓車間通過(guò)采用減壓深拔技術(shù)進(jìn)一步提高了原油拔出率，同時(shí)也給下游的延遲焦化帶來(lái)一定的影響，主要表現(xiàn)為原料性質(zhì)的變化，詳見(jiàn)表1。

由表1可知減壓渣油的各項(xiàng)性質(zhì)，包括密度、殘?zhí)俊⒛c(diǎn)、鹽含量較深拔前全部升高，其中殘?zhí)恐递^深拔前升高了93.4%，超出設(shè)計(jì)值約30%。從密度、殘?zhí)?、凝固點(diǎn)三方參考可知，深拔后的減壓渣油性質(zhì)更加劣質(zhì)化，已經(jīng)超過(guò)最初的設(shè)計(jì)值，相關(guān)資料也表明劣質(zhì)的原料將無(wú)疑增大延遲焦化易結(jié)焦部位比如大油氣線、分餾塔底、爐管等的結(jié)焦速率。資料也表明殘?zhí)恐档纳咧苯訉?dǎo)致焦炭收率的增加，根據(jù)康氏殘?zhí)坑?jì)算公式，石油焦收率一般為殘?zhí)恐档?.6倍左右。在處理量、生焦周期不變的情況下使得焦炭塔焦層升高，空高降低縮短了泡沫層與塔頂?shù)木嚯x，更易形成泡沫夾帶。一旦部分結(jié)焦前體附著到大油氣管線將大大提高結(jié)焦速度，最終導(dǎo)致堵塞造成塔壓升高，形成惡性循環(huán)。

2.2?急冷油性質(zhì)變差

裝置大部分時(shí)間用的是蠟油作為焦炭塔急冷油，同時(shí)伴隨間歇處理其他裝置的污油、浮渣、催化油漿等，最開(kāi)始直接通過(guò)輻射泵進(jìn)口進(jìn)加熱爐輻射進(jìn)料段，這樣輻射流量波動(dòng)時(shí)，易導(dǎo)致加熱爐爐管結(jié)焦。后面先引污油至污油罐，再進(jìn)行沉淀脫水。V504的油一部分是從放空塔底轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的，放空塔底油是改放空時(shí)焦炭塔過(guò)來(lái)的，改放空時(shí)我們回?zé)捜嘧餍〗o水，也就是說(shuō)三泥一部分成份落入放空塔底，再轉(zhuǎn)到V504和污油一起作急冷油，又帶到分餾塔底，導(dǎo)致分餾塔底結(jié)焦，產(chǎn)生如下弊端。（1）加劇加熱爐爐管結(jié)焦，聚集在爐管彎頭處，還將導(dǎo)致?tīng)t管清焦難度加大，不能將爐管內(nèi)焦子徹底清理干凈。（2）導(dǎo)致分餾塔底結(jié)焦，分餾塔底過(guò)濾器需要倒換后人工每月清理一次，且屬于一級(jí)危險(xiǎn)作業(yè)。（3）由于污油中不可避免的雜質(zhì)存在，將促進(jìn)重油生焦，增大了生焦速率，所以在相同周期內(nèi)，焦炭塔焦層高度將會(huì)顯著升高，在生焦后期塔內(nèi)空高也相應(yīng)變低。（4）急冷油性質(zhì)變化的影響，蠟油做急冷油大概在3t/h，污油作急冷油時(shí)量比較小，冷卻效果好約1t/h，主要是含水，在含水嚴(yán)重時(shí)，增加油氣汽速，會(huì)把焦粉帶進(jìn)分餾塔，對(duì)分餾塔影響大，明顯感覺(jué)分餾塔各部負(fù)荷高、溫度高。在焦炭塔頂氣相負(fù)荷相近的前提下，以污油為介質(zhì)的急冷油雖達(dá)到了降低塔頂溫度的目的，但因其自身溫度偏低且含水導(dǎo)致了急冷油注入量的降低，削弱了急冷油的洗滌作用從而造成大油氣管線結(jié)焦加劇。（5）污油中雜質(zhì)、含鹽較高，較多雜質(zhì)易堵塞管線及流量計(jì)。在以上幾種影響的合力作用下，使得焦炭塔頂大油氣線根部結(jié)焦加速。

2.3?急冷油注入方式不合理

玉煉遲焦化裝置目前急冷油注入均分為三路，俯視間隔120°并與油氣方向呈45°斜插在焦炭塔頂大油氣管線的根部。根據(jù)歷次現(xiàn)場(chǎng)清焦情況認(rèn)為大油氣線根部豎直管段結(jié)焦最為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)分析討論認(rèn)為以上注入方式不夠均勻，尤其在采用污油做急冷油期間較低的流量導(dǎo)致情況進(jìn)一步惡化。這樣的急冷油不能使高溫油氣均勻冷卻，油氣線截面溫度分布是不均勻的且存在一定的溫差，沒(méi)有冷卻的高溫油氣繼續(xù)發(fā)生縮合反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間最終在管線上也形成了一定的焦層。噴射不均的急冷油對(duì)泡沫層和焦粉洗滌效果差，不清潔的油氣進(jìn)一步加大反應(yīng)深度和速率。

3?應(yīng)對(duì)措施及建議

3.1?改善原料性質(zhì)

面對(duì)原料的劣質(zhì)化的現(xiàn)狀，第一步考慮能否通過(guò)改善原料性質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題。由表1可知?dú)執(zhí)扛呤瞧渲凶钪匾挠绊懸蛩?，降低原料殘?zhí)康姆椒ㄓ袃蓚€(gè)：一是加氫;二是調(diào)和。由于玉煉沒(méi)有渣油加氫處理單元因此從現(xiàn)實(shí)情況及成本控制等多個(gè)方面考慮實(shí)現(xiàn)難度較大。故從原料調(diào)和入手結(jié)合煉廠實(shí)際又有兩個(gè)思路：一是調(diào)和組分來(lái)自外部，如催化油漿;二是調(diào)和組分來(lái)自內(nèi)部，如焦化自產(chǎn)循環(huán)油、重蠟油。

（1）用催化油漿來(lái)調(diào)和。催化油漿是催化裂化裝置分餾塔底的餾出物，其密度與減壓渣油相當(dāng)，組成特點(diǎn)是芳烴含量高而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較減壓渣油卻低得多，殘?zhí)恐狄话阍?3%左右。因此用催化油漿作為調(diào)和組分理論上是可行的，但需要注意的是油漿中含水及固體顆粒含量需要嚴(yán)格控制，一般要求不得含水同時(shí)固含不大于6g/l。參考其他單位摻煉催化油漿經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵是如何有效控制油漿固含，經(jīng)過(guò)各種摻煉方式的嘗試論證總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)認(rèn)為，利用焦化裝置罐區(qū)現(xiàn)有儲(chǔ)罐組成油漿脫固罐組，對(duì)催化油漿進(jìn)行有效脫固處理是目前符合玉煉廠情且最優(yōu)的解決方式。

（2）用循環(huán)油、重蠟油來(lái)調(diào)和。循環(huán)油和重蠟油均為焦化分餾塔餾出，循環(huán)油為塔底餾出，重蠟油是靠近分餾塔底的塔側(cè)餾出。循環(huán)油殘?zhí)恐狄话阍?%，而重蠟油殘?zhí)恐挡蛔?%，二者初餾點(diǎn)均在300℃以上，可見(jiàn)均滿足調(diào)和組分的要求但重蠟油明顯更優(yōu)。玉煉延遲焦化裝置采用的是可調(diào)循環(huán)比工藝，循環(huán)比在0.1～0.2之間可調(diào)，設(shè)計(jì)循環(huán)比控制在0.15。不同于催化油漿，循環(huán)油及重蠟油均為焦化裝置自產(chǎn)物，調(diào)和實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了一種內(nèi)循環(huán)，而循環(huán)油因?yàn)橛?%左右的殘?zhí)恐翟谘h(huán)過(guò)程中無(wú)疑會(huì)有部分焦炭產(chǎn)物生成，即增加了焦炭產(chǎn)率這與我們的初衷是相悖的。所以采用殘?zhí)恐档偷亩嘀叵炗蛠?lái)代替循環(huán)油作為調(diào)和組分是更為合理的，于是利用2019年裝置大檢修窗口期，車間經(jīng)過(guò)研究討論實(shí)施了焦化重蠟油回?zé)捈几捻?xiàng)目。主要內(nèi)容為將裝置自產(chǎn)重蠟油自蒸汽發(fā)生器E124出口引至原料緩沖罐V102，同時(shí)增設(shè)楔式流量計(jì)、調(diào)節(jié)控制閥、熱電阻等。通過(guò)DCS直觀控制重蠟油回?zé)捔浚O(jiān)控回?zé)挏囟?。技改投用一年多焦炭塔頂大油氣線結(jié)焦情況得到了明顯緩解，且裝置產(chǎn)品分布無(wú)明顯變化。

3.2 優(yōu)化工藝參數(shù)精細(xì)化操作

在加工負(fù)荷不降的前提下如何確保裝置長(zhǎng)周期開(kāi)煉，由上述原因分析可知關(guān)鍵是如何控制焦炭塔泡沫層高度。而泡沫層的高度除了主要受原料性質(zhì)的影響外，同時(shí)還與裝置加工量、焦炭塔進(jìn)料溫度、焦炭塔油氣線速等因素有關(guān)。通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)降低焦炭塔泡沫層高度主要有以下措施。

（1）焦炭塔進(jìn)料溫度的影響。焦炭塔進(jìn)料溫度越高反應(yīng)深度加深泡沫層隨之降低，反之升高。因此較高的進(jìn)料溫度是有利于降低焦炭塔泡沫層高度的，但較高的進(jìn)料溫度也將導(dǎo)致加熱爐爐管結(jié)焦速率增加。權(quán)衡考慮兩者優(yōu)先控制加熱爐出口溫度在498℃，又通過(guò)加厚轉(zhuǎn)油線保溫層的方式以減少散熱損失使得焦炭塔有較高的進(jìn)料溫度。

（2）加熱爐出口采用變溫操作。在焦炭塔切換前1～2h，適當(dāng)提高加熱爐出口溫度至499～500℃，不但有利于焦炭塔泡沫層高度的降低，還能起到提高液收和石油焦質(zhì)量的效果。

（3）嚴(yán)格控制焦炭塔氣速。首先控制加熱爐爐管注氣量平穩(wěn)，其次嚴(yán)格控制焦炭塔切換后小吹汽量不高于4t/h。補(bǔ)充一點(diǎn)，尤其注意控制切換后焦炭塔老塔進(jìn)料隔斷閥，閥前閥后給汽不宜過(guò)大。

（4）對(duì)焦炭塔放空閥操作遵循多次少許的原則，嚴(yán)禁野蠻操作，防止老塔壓力大幅下降，使產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物增多，流速增大，促使泡沫夾帶量增多。同時(shí)對(duì)于儀表出現(xiàn)假值或失靈時(shí)，要求班組及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)聯(lián)系儀表人員進(jìn)行處理，防止長(zhǎng)時(shí)間盲操作。盡量在減小波動(dòng)幅度上下功夫，提高預(yù)判能力，切換前提前調(diào)整壓縮機(jī)，提前調(diào)整分餾塔側(cè)線等。

（5）精細(xì)壓縮機(jī)的操作調(diào)整。日常生產(chǎn)中壓縮機(jī)是吸收穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)富氣分離的關(guān)鍵設(shè)備，不但是吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的前提同時(shí)也承擔(dān)著調(diào)節(jié)分餾塔頂壓力及間接控制焦炭塔頂壓力乃至整個(gè)系統(tǒng)壓力控制的關(guān)鍵作用。一旦分餾塔頂壓力波動(dòng)必然帶動(dòng)焦炭塔頂壓力波動(dòng)，由此帶來(lái)的系統(tǒng)性沖擊是容不得半點(diǎn)馬虎的，必須及時(shí)得到有效且精準(zhǔn)的控制，特別到焦炭塔生焦后期和切換前后要嚴(yán)禁分餾塔頂壓力大幅波動(dòng)。對(duì)于分餾塔頂壓力建議在此期間執(zhí)行更為嚴(yán)格的控制規(guī)定，這就需要通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速及防喘振調(diào)節(jié)閥的精確控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于焦炭塔切換這種可預(yù)見(jiàn)的操作擾動(dòng)，必要時(shí)可對(duì)壓縮機(jī)工作點(diǎn)進(jìn)行提前調(diào)節(jié)。

（6）優(yōu)化消泡劑注入。消泡劑是一種表面活性劑，其作用機(jī)理是以液滴形式進(jìn)入泡沫膜后，引起泡沫膜表面張力不均勻，從而加速泡沫破裂。實(shí)際生產(chǎn)中利用中子料位計(jì)通過(guò)消泡劑加注及停注試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)消泡劑的加注能夠有效抑制焦炭塔泡沫層的形成。消泡劑的消泡效果除了與其本身性質(zhì)密切相關(guān)外，還與它的注入方式有關(guān)。

一般焦化消泡劑注入時(shí)間為切換前4h，切換后即停止的間歇注入方式。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)過(guò)研究討論認(rèn)為根據(jù)加工負(fù)荷及焦炭塔焦層情況，適當(dāng)延長(zhǎng)消泡劑注入時(shí)間對(duì)消減焦炭塔泡沫層是有利的，即提前加注時(shí)間同時(shí)推遲停注時(shí)間的方式。細(xì)化消泡劑注入管理規(guī)定，在消泡劑注入前期通過(guò)現(xiàn)有流程將蒸汽注入塔內(nèi)，保證消泡劑在未啟用前管線暢通。最后在焦層達(dá)到一定高度開(kāi)始注入消泡劑時(shí)，停止蒸汽注入，改為消泡劑注入。這一舉措不僅防止了消泡劑管線注入口的結(jié)焦，也能將焦層控制在安全范圍內(nèi)，從而確保了焦炭塔的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 改變急冷油注入方式

建議將目前急冷油注入由三點(diǎn)斜插式改為通過(guò)增設(shè)環(huán)型分配器注入。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焦粉粒徑、焦粉數(shù)量等情況，構(gòu)建焦炭塔頂及大油氣線內(nèi)流體模型，經(jīng)過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析采集計(jì)算出環(huán)型分配器的相關(guān)參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)管線內(nèi)均勻的攔截截面，既有效洗滌焦粉又能大大降低油氣截面的溫差。

慎重選擇急冷油。急冷油有兩個(gè)作用，即降溫和洗滌。三泥作為急冷油降溫效果是達(dá)到了，但是由于溫度較低只有30～50℃（蠟油作急冷油溫度為70～80℃）且含水較多，因此流量偏小導(dǎo)致洗滌效果很差，所以對(duì)于處理量較小的焦炭塔急冷油在組分選擇上應(yīng)避免過(guò)高的含水，最好是具有較高溫度的油相。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，污油能否分類，或者通過(guò)過(guò)濾等手段處理一下再引進(jìn)罐，進(jìn)罐后再經(jīng)過(guò)沉降分離脫除其中大部分含水以便焦化裝置可得到更好的回收利用。

4?結(jié)語(yǔ)

延遲焦化裝置的結(jié)焦問(wèn)題一直以來(lái)都是裝置長(zhǎng)周期正常生產(chǎn)運(yùn)行的難點(diǎn)，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際從原料性質(zhì)、急冷油改變、日常操作3個(gè)方面對(duì)焦炭塔頂大油氣線結(jié)焦原因進(jìn)行了較為全面的分析，找出了結(jié)焦的關(guān)鍵影響因素并給出了詳細(xì)具體的應(yīng)對(duì)優(yōu)化措施及建議，有利于焦化裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)開(kāi)煉。

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作者簡(jiǎn)介：趙玉林（1984—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)槭蜔捴啤?/p>