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西安石化污油进延迟焦化清洁处理技术分析

发表时间: 2021-01-21 15:33:25

作者: 王志刚

来源: 中石化洛阳石化分公司

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摘要:焦化装置是重油加工装置,2014年以来按照分公司要求焦化装置实施低负荷生产,根据工作安排,焦化装置要回炼西石化重油,技术人员结合西石化重油性质和焦化工艺流程特点,对回炼方式进行可行性分析,进行了回炼流程的改造工作,将西石化重油引进分馏塔塔底回炼。自2017年2月17日起,焦化装置开始回炼西石化重油,回炼后,对焦化装置的设备管线腐蚀、运行操作、产品性质及装置运行方面均有一定影响,在逐步采取应对措施后,部分问题得到缓解,同时结合运行现状,提出优化建议和改进措施,为下一步更安全回炼奠定了基础。

西安石化停止生产后,产生了大约3万吨的重油,因为其含水量较大,性质较重,处理难度加大,综合考虑,将西安重油引进洛阳石化延迟焦化进行清洁处理,文章对存在的问题进行了分析,并提出了相对应措施,保证了安全平稳的回炼。

关键词:西安重油  延迟焦化  问题  措施

前 言

焦化装置投资少、运行成本低,可以加工各类高密度、高粘度的废渣重料,所以得到广泛推广[1-2],中石化洛阳分公司140 万吨/年延迟焦化装置是由中国石化集团洛阳石油化工工程公司(LPEC)设计。采用灵活循环比技术,处理量140Mt/年,装置采用一炉二塔流程,使用双面辐射式加热炉,设计为底部燃烧两室四管程燃烧方式 [3-4]。

西安石化按照中国石油化工集团公司的统一要求,将装置全部统一停止生产处理,在停运的过程中,装置储存的部分原油,以及在装置停工中对塔器和管线吹扫所残留的污油大约有几万吨,此部分污油统称为XA油,此油处理难度较大,经过技术部讨论,决定将此部分污油运输至洛阳石化延迟焦化装置进行回炼处理。

1.西安重油性质分析

洛阳石化的质检中心对西安重油性质进行了多次分析,其结果如表1所示,由表可知,重油的上中下部的密度相差较大,说明油质混合不均匀,有析出情况发生;重油中水含量较大,其中最大分析值达到10%,平均值在2.47%;350℃以前组分含量达到47.5%,说明轻组分较高,将近占到一半;盐含量高达262.5mg/l,是正常进料盐含量的50多倍,操作中要防止加热炉结焦和分馏塔盘堵塞;为了保证生产的安全性,目前在初期采用控制4-5t/h直接进入分馏塔进行回炼,经过近几个月的运行,装置的生产状况比较稳定。

表1 西安重油性质分析

                       分析项目

数值

分析方法

密度(20℃),kg/m3

2017年2月21日分析

GB/T 1884、GB/T 1885

上部

892.2

中部

896.0

底部

924.4

水分,%(m/m)

2017年2月21日分析

GB/T 8929

上部

2.0%

中部

2.6%

下部

10%

初馏点,℃

72.0

GB 2538

HK-200℃,%(v/v)

17.5

GB 2538

200℃~300℃,%(v/v)

15.0

GB 2538

300℃~350℃,%(v/v)

15.0

GB 2538

硫含量,%(m/m)

0.960

GB/T 17606

酸值,mgKOH/g

0.42

GB/T 18609

凝点,℃

9

GB/T 510

盐含量,mg/L

262.5

SY/T0536

输送至焦化装置温度,℃

63

DCS采集数据

2.回炼流程

图1 西安重油回炼流程

延迟焦化装置对西安重油有三种回炼方式,其具体流程如图1所示,利用蜡油至罐区线进行回炼,进入装置后,分为三路路,第一路进入重污油罐进行回炼,进罐后需要再次脱水后,利用重污油泵送进焦炭塔回炼;第二路在之前的基础上进行改造,如图1中右侧红色线,进入分馏塔35层回炼;第三路在原料阀组处,利用开工蜡油线进入原料系统进行回炼。在操作中具体使用何种流程,需要依据回炼性质进行决定。

3.在回炼中存在的问题

3.1分馏塔系统的热量平衡难度加大

回炼西安重油后,因为西安重油的温度较低,只有60℃左右,分馏塔底部温度高达350℃,因为温差过大,降低较快,热量平衡建立难度增加。若是温度降低过快,则分馏底部温度过低,难以维持正常的生产,是操作难点之一。

按照4-5t/h的回炼量,进入分馏塔第35层塔板进行回炼,将分馏塔各段气相温度进行统计,并与回炼前进行对比,由表2可知,在分馏塔各段中影响最大的是重蜡气相温度,回炼后下降了7.3℃;顶循气相温度影响较小,相差0.9℃;中段抽出和柴油气相温度反了上升,这是因为回炼西安重油后,对轻污油回炼量进行了调整。由热量平衡中可知,在操作中,需要特别注意分馏塔下部的热量分配。

表2西安重油性质

      项   目

回炼前温度/℃

回炼后温度/℃

差值/℃

分馏塔底部温度

344.2

333.4

10.8

重蜡油气相温度

375.2

367.9

7.3

轻蜡油气相温度

334.7

331.8

2.9

中段油抽出温度

287.6

291.6

-4

柴油气相温度

248.4

255.3

-6.9

顶循油气相温度

151.2

150.3

0.9

3.2分馏塔底液位控制难度增加

在焦炭塔预热节点,因为一部分油气要从分馏塔改至焦炭塔,分馏塔底部热量会进一步降低,温度降低过多导致分馏塔底部液位持续增加,尤其在改完200℃后,甩油罐和分馏塔底部液位均超过70%,给生产带来潜在隐患。

3.3产品分布变化

通过表1的原料性质分析可知,其中柴油组分共占到47.5%,回炼后和回炼前将原料的性质进行对比,取2月份的数据和3月份回炼后的数据进行统计,如表3所示可知:其中汽油和柴油的收率增分别增加了0.2%和2.33%,蜡油减少了0.87%,这说明重油中柴油以上轻组分较多;干气和液态烃收率分别增加了0.71%和0.03%,在分馏塔回炼的反应中,西安重油发生了裂解反应产生了气体;产品中石油焦的产率降低了1.87%。

表3 回炼后液收分布对比

时间

产品分布

干气,%

液态烃,%

汽油,%

柴油,%

蜡油,%

石油焦,%

回炼前

7.58

3.48

17.9

23.06

27.03

27.25

回炼后

8.29

3.51

18.1

25.39

26.16

25.38

差值

0.71

0.03

0.2

2.33

-0.87

-1.87

3.4产品质量变化

表4 产品质量前后对比

名称

干气C3+/(v/v)%

汽油干点/℃

柴油终馏点/℃

蜡油350℃含量/℃

石油焦灰分/%

石油焦挥发份/%

石油焦硫含量/%

回炼前

0.92

219.8

358.29

4.57

0.36

9.12

3.01

回炼后

2.1

181.08

360.08

6.6

0.453

8.71

2.94

差值

1.18

-38.72

1.79

2.03

0.093

-0.41

-0.07

由表4可知,干气变化较大,主要问题是回炼西安重油后,为降低吸收稳定负荷,降低了吸收剂量;汽油干点降低,原因是分馏塔上部热量降低;柴油终馏点变化稍有增加,原因是受到轻污油回炼影响;蜡油350℃含量增加,原因是蜡油气相段温度降低;石油焦灰分增加,挥发分和硫含量变化不大,主要原因是西安重油中组分复杂,影响灰分,主要反应在分馏塔中进行,故对挥发分和硫含量影响不大。

3.5能耗变化分析

能耗高低受影响因素比较多,因为西安重油的回炼量相对较低,且处理量也进行了调整,短期能耗数据不足以客观反映装置的运行状况,下面主要对能耗进行理论性推断,具体数据需要平稳回炼后再进行比较。

3.5.1蒸汽变化

回炼西安重油后,分馏塔中下部温度降低,将影响0.4MPa的产气量;同时,因为油气增多,压机负荷增加,3.54MPa蒸汽消耗量约增加1.6t/h,故蒸汽方面能耗将会增加。

3.5.2电量变化

回炼重油后,分馏整体热量降低,分馏顶部温度降低,减少分馏空冷使用时间,电耗降低。

3.5.3循环水变化

在保证热出料温度的同时,需要降低E1119和E1205水冷器的循环水量,目前E1205已经切除两台,总体可以降低循环水用量100t/h以上。

3.5.4燃料气变化

分馏塔整体热量降低后,将影响到换热终温效果,约降低了4℃,在炉出口温度不变的情况下,燃料气耗量将增加。

4.应对措施以及建议

4.1采取灵活模式进行西安重油回炼

考虑到在预热节点,回炼西安重油的难度较大,可以尝试采用间歇性回炼方式,即在预热时可以降低西安重油回炼量1-2t/h,或者在改完200℃以后,停止进入分馏塔回炼,等小吹气结束,分馏系统平稳之后继续回炼。

4.2对原料进行电脱盐处理或者进行提前利用除盐设备进行除盐

考虑到西安重油的盐含量过高,对分馏塔和加热炉设备影响较大,可以采取提前将西安重油进行电脱盐,不过,据了解西安重油在一联合电脱盐效果不好,可以考虑利用华东理工的塔顶除盐设备进行除盐后,降低盐含量后再进行回炼。

4.3关注分馏塔顶底压力变化

操作人员在进行控制时,要密切关注好分馏塔底部压力和顶部压力的变化,若在其它条件不变的情况下,发生顶部压力降低较多的情况,或者分馏塔顶部压力需要降低汽轮机转速来控制,则要及时报告班长和车间人员,防止分馏塔盘堵塞造成事故。

4.4关注加热炉出口压降和炉管表面温度

加热炉结焦速率受盐含量影响较大,在操作中,内操要密切关注加热炉的进出口压力变化和炉管表面温度,若是发生压降增加和炉管表面温度上升速率加快,要及时汇报车间工艺人员。

4.5现场增设压力表或者远传压力表

考虑到流量计失灵问题和吹扫问题,建议在适当时间,在回炼系统管线增设现场压力表或者远传压力表,增加职工对现场的判断手段。

4.6定期检查分馏塔底过滤器

按照回炼重污油经验,西安重油组分比较复杂,密度变化大,为防止过滤器突然造成堵塞,建议定期对分馏塔底部过滤器进行切换,并打开检查,防止造成安全事故。

5.小结

西安石化重油成分复杂,回炼难度大,通过方案分析和讨论,焦化装置进行摸索回炼,并且不断总结经验。通过不断解决出现的问题,西安石化重油在焦化装置得到稳定回炼,在保证安全生产的前提下,有效解决了安全生产问题,为分公司解决了重要难题。

参考文献:


[1] 程之光.重油加工技术[M]. 北京:中国石化出版社,1994:3-10

[2] 李春年.渣油加工工艺[M].北京:中国石化出版社,2002:4-11

[3]赵日峰,肖家治,沈国平,孙柏军,王兰娟,徐宝平,杨军卫,叶晓东,凌逸群等.一种焦化加热炉[P]:中国,201010554752,2010-11-23

[4]肖家治,《洛阳石化140 万吨/年延迟焦化加热炉节能增效改造方案》[Z],2011.10

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