徐偉 劉海 趙媛(中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司,新疆 阿克蘇 842000)
中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱塔河煉化)延遲焦化2#裝置設(shè)計(jì)加工塔河常壓渣油,該裝置設(shè)計(jì)處理能力為220萬(wàn)噸/年,設(shè)計(jì)循環(huán)比0.8,裝置包括分餾、焦化反應(yīng)、吸收穩(wěn)定、吹氣放空及切焦水、冷焦水處理、除焦系統(tǒng)等部分組成。其中,焦化反應(yīng)設(shè)三爐六塔。延遲焦化裝置建于2004年,加工原料為常壓渣油,經(jīng)過十五年的生產(chǎn)運(yùn)行,在保證延遲焦化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。下面結(jié)合具體生產(chǎn)情況進(jìn)行分析,提出工藝優(yōu)化及改造措施。
塔河常壓渣油密度、殘?zhí)?、硫含量、瀝青質(zhì)比管輸減壓渣油和勝利減壓渣油高得多,是一種劣質(zhì)的焦化原料,渣油中的瀝青質(zhì)直接導(dǎo)致結(jié)焦母體生成,塔河常壓渣油瀝青質(zhì)含量是管輸減壓渣油的4倍,勝利減壓渣油的6倍;芳烴與瀝青質(zhì)之比直接影響渣油的熱穩(wěn)定性,芳烴與瀝青質(zhì)之比管輸減壓渣油是塔河渣油的4.47倍,勝利減渣是塔河常渣的5.38倍,物化性質(zhì)表明,塔河煉化常壓渣油極易生焦。
因塔河煉化延遲焦化裝置原料性質(zhì)差,極易生焦,通過對(duì)分餾塔、焦化爐、焦炭塔及放空系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化及改造,以提高裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。
分餾塔底結(jié)焦和分餾塔頂結(jié)鹽是影響分餾塔長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要因素。
(1)裝置運(yùn)行期間,分餾塔底結(jié)焦導(dǎo)致分餾塔底過濾器平均一個(gè)季度需要切換清理一次,在切換過濾器時(shí),極易引起塔底輻射泵抽空。分析分餾塔底結(jié)焦[1]的原因主要有兩方面,一是分餾塔底溫度控制較高,自身發(fā)生緩慢的裂解縮合反應(yīng),導(dǎo)致塔底結(jié)焦,塔底過濾器頻繁清焦。二是分餾塔底循環(huán)油泵運(yùn)行情況無(wú)法在線監(jiān)控,循環(huán)泵上量不足時(shí),不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理,導(dǎo)致塔內(nèi)循環(huán)油沖洗管線堵塞。
(2)分餾塔在運(yùn)行期間,平均每一個(gè)季度需要對(duì)分餾塔頂1~4層塔盤水洗一次,水洗時(shí)需要大幅降低裝置處理量,裝置波動(dòng)較大。同時(shí)水洗會(huì)加劇焦化頂循系統(tǒng)機(jī)泵、換熱器、管線等的腐蝕。分析分餾塔頂結(jié)鹽主要原因,是分餾塔頂部操作溫度較低,會(huì)產(chǎn)生部分凝結(jié)水,細(xì)小的NH4CL顆粒就會(huì)溶解在低溫水相中,內(nèi)回流至下面的塔盤,隨著溫度升高液態(tài)水又會(huì)慢慢汽化,如此在塔頂幾層塔盤之間作冷凝和汽化循環(huán)。NH4CL顆粒與鐵銹、焦炭粉末等混合在一起沉積于塔盤、塔頂回流線、降液管、受液盤處,從而導(dǎo)致分餾塔壓降逐漸增大,頂循泵抽空,破壞了分餾塔的正常操作,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生沖塔等事故,對(duì)富氣壓縮機(jī)安全運(yùn)行造成危害。
焦化爐運(yùn)行期間,由于輻射油控制閥及流量計(jì)處經(jīng)常出現(xiàn)卡焦現(xiàn)象,造成輻射量波動(dòng),內(nèi)操調(diào)節(jié)不及時(shí),焦化爐出口超溫,爐管結(jié)焦,在2013年至2018年期間,焦化爐F301AB運(yùn)行最長(zhǎng)8個(gè)月,最短的只有3個(gè)月,有時(shí)候剛并爐,由于卡焦,被迫在停爐。通過長(zhǎng)期運(yùn)行,分析導(dǎo)致焦化爐爐管結(jié)焦的主要原因有以下四方面,一是焦化爐F301ABC輻射油總分配管線設(shè)計(jì)不合理,二是焦化爐爐出口溫度控制過高,三是焦化爐爐管火焰調(diào)節(jié)難度大,經(jīng)常舔爐管,導(dǎo)致爐管局部過熱,爐管結(jié)焦,四是焦化爐聯(lián)鎖設(shè)計(jì)缺陷。
2.2.1 改造焦化爐F301ABC輻射油總管分配管線
通過長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn),在焦化爐F301AB單爐燒焦完畢并爐時(shí)至并爐后1周內(nèi),輻射楔式流量計(jì)及控制閥處經(jīng)常有焦塊通過,且有大焦塊通過時(shí),容易堵塞楔式流量計(jì)及控制閥,導(dǎo)致楔式流量計(jì)超程、控制閥副線控制,但在F301C燒焦并爐時(shí),未發(fā)生堵焦現(xiàn)象。通過現(xiàn)場(chǎng)分析,F(xiàn)301AB停爐后有1~1.2米左右的管道死線,在爐子燒焦期間,對(duì)應(yīng)的輻射油管線處于不流動(dòng)狀態(tài),管道內(nèi)輻射油溫度高,管道內(nèi)較輕組分析出,較重組分留在管道內(nèi)結(jié)焦,在并爐期間或并爐后一段時(shí)間內(nèi)焦塊剝離,導(dǎo)致楔式流量計(jì)及控制閥處卡焦,2018年5月大檢修時(shí),優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)輻射管線流程,通過改造,2019年2-3月份F301AB燒焦并爐時(shí)未發(fā)生控制閥及楔式流量計(jì)卡焦的情況。
2.2.2 更換焦化爐出口轉(zhuǎn)油線保溫材料
影響焦化爐爐管結(jié)焦最主要的因素是爐出口溫度[4],而爐出口溫度是影響焦化反應(yīng)深度的主要參數(shù),焦化反應(yīng)溫度需要在一定溫度下進(jìn)行,溫度較低時(shí),反應(yīng)深度和速度降低,使焦炭塔泡沫層增加,揮發(fā)線結(jié)焦、焦炭的揮發(fā)分增大,質(zhì)量下降,開工周期縮短。為減緩爐管結(jié)焦,需降低焦化爐爐出口溫度,但仍需保證焦化反應(yīng)溫度,通過降低加熱爐出口轉(zhuǎn)油線熱損失,進(jìn)而降低焦化爐爐出口溫度。
2.2.3 改造焦化爐燃燒方式
采用中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油 “定向反射深度裂解焦化爐技術(shù)”,將原設(shè)計(jì)的雙面輻射加熱改為附墻燃燒技術(shù),避免了雙面輻射加熱火焰容易撲爐管燃燒的弊端,通過此項(xiàng)改造,一方面使得爐子內(nèi)部熱分布更加均勻、合理,避免了爐管局部過熱而結(jié)焦的現(xiàn)象,另一方面降低了操作工日常維護(hù)量。
2.2.4 新增加熱爐連鎖
加熱爐F301AB運(yùn)行期間,控制閥及楔式流量計(jì)處經(jīng)常出現(xiàn)卡焦,輻射油量波動(dòng),內(nèi)操調(diào)節(jié)不及時(shí),容易使焦化爐單支爐出口溫度超溫,單支輻射油爐管結(jié)焦,被迫全爐停爐燒焦,通過增加加熱爐單支出口超溫聯(lián)鎖,當(dāng)單支輻射油爐管出口溫度超過510℃后,加熱爐連鎖啟動(dòng),自動(dòng)切斷該支瓦斯隔斷閥,避免輻射油爐管繼續(xù)超溫而發(fā)生結(jié)焦。通過此項(xiàng)措施,避免了因輻射油量波動(dòng)而導(dǎo)致焦化爐單支輻射油爐管超溫結(jié)焦的發(fā)生。
通過以上措施,焦化爐運(yùn)行周期得到有效改進(jìn),燒焦次數(shù)得到控制,從之前的被迫燒焦變?yōu)橛?jì)劃性燒焦,目前燒焦周期控制在1年1次,焦化爐F301C最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間超過16個(gè)月。
焦炭塔特閥、除焦系統(tǒng)及放空塔運(yùn)行情況是影響焦炭塔及放空系統(tǒng)長(zhǎng)周期的主要因素。
2.3.1 焦化裝置屬于半連續(xù)生產(chǎn)裝置
根據(jù)其生產(chǎn)特點(diǎn)焦炭塔在一個(gè)周期內(nèi)需要經(jīng)過新塔預(yù)熱、老塔切換、老塔處理回?zé)捀≡炔襟E。在焦炭塔每次預(yù)熱期間基本都有油氣泄漏,需要保運(yùn)人員緊固法蘭,勞動(dòng)強(qiáng)度大,在回?zé)捀≡鼤r(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生水擊,每年都會(huì)有2~3臺(tái)閥門發(fā)生故障。
2.3.2 焦炭塔除焦系統(tǒng)
(1)升級(jí)焦炭塔頂、底蓋機(jī)。焦炭塔頂、底蓋機(jī)使用全自動(dòng)頂、底蓋機(jī)技術(shù),由于焦化原料惡劣,焦炭塔頂、底蓋機(jī)故障率高,維護(hù)工作量、成本較大,經(jīng)統(tǒng)計(jì)在2017年3月至2018年3月期間,共計(jì)發(fā)生22次設(shè)備故障,影響焦炭塔的安全運(yùn)行。2018年4月通過升級(jí)焦炭塔頂、底蓋機(jī),使用閘板式頂、底蓋機(jī),裝置目前已經(jīng)運(yùn)行一年半,未發(fā)生頂、底蓋機(jī)法蘭泄露,設(shè)備液壓系統(tǒng)故障等設(shè)備問題,提高了裝置的安全運(yùn)行。
(2)升級(jí)焦炭塔除焦系統(tǒng)。常規(guī)焦炭塔除焦操作人員在焦炭塔頂除焦,操作人員通過除焦經(jīng)驗(yàn)控制除焦速度及判斷除焦是否完畢,由于操作人員技能的不同,平均一個(gè)月會(huì)發(fā)生一次焦層坍塌,溜槽跑焦,除焦未除干凈,預(yù)熱期間過濾器堵塞,絞車鋼絲繩跳槽等事件,為此必須升級(jí)焦炭塔除焦系統(tǒng)。
2.3.3 優(yōu)化焦炭塔放空系統(tǒng)操作
本裝置含硫污水全部送至硫磺裝置酸性水汽提單元,因焦化裝置放空系統(tǒng)含硫污水含油在3000~5000mg/L,導(dǎo)致含硫污水帶油送至硫磺裝置,影響酸性水汽提塔的正常運(yùn)行,有時(shí)硫磺裝置收油不及時(shí),造成脫硫凈化水氨氮和硫化物不合格,為此,必須優(yōu)化操作。
通過以上措施及改造,塔河煉化延遲焦化裝置運(yùn)行安全平穩(wěn)、運(yùn)行周期明顯增加,在生產(chǎn)中取得了良好效益。