延迟焦化装置分馏塔底结焦原因分析及优化

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摘 要：延迟焦化装置是以加工减压渣油为主要原料，延迟焦化装置主要由加热炉、焦炭塔、分馏塔等主要设备组成。其中分馏塔的作用是根据进料中各组分存在不同的挥发度，将焦炭塔反应来的高温油气进行多次冷凝和气化，分别从侧线及顶部馏出蜡油、柴油、汽油、富气等产品，是延迟焦化装置非常关键的生产设备。分馏塔底易结焦一直是制约延迟焦化装置安全、平稳、满负荷、长周期运行的主要因素。

关键词：延迟焦化 减压渣油 加热炉 焦炭塔 分馏塔

一 、前言

天津分公司炼油部1#延迟焦化装置最初设计原料参照辽河渣油由中石化北京设计院总承包，中石化第四建设公司承建，为两炉四塔的生产模式。装置始建于1996年，初始设计规模为100万吨/年，加工原料为大港原油的减压渣油。2005年装置进行了扩能改造，规模提高到120万吨/年，同时进行了部分材料升级，以适应加工含硫原油的减压渣油。2008年随着炼油部加工高硫劣质原油，装置加工规模按照90万吨/年重新进行了设计改造。主要产品为干气、液态烃、汽油、柴油、蜡油、石油焦。装置包括两大部分。第一部分为焦化部分，包括焦化、分馏、密闭放空、污油回炼、污泥回炼、冷切焦水处理，水力出焦和焦炭装卸等；第二部分为焦化气压缩，汽柴油两级吸收和稳定等。

装置在2010年4月份进行了焦炭塔整体更换及其转油线震动问题进行了改造，检修开工后，为响应公司增效益、降成本的目标，炼油部进行加工高硫油，操作条件更加苛刻，装置焦炭塔顶油气管线在这次运行周期内，经常出现结焦的情况，影响装置平稳运行。同时在2012年8月装置停工检修期间，通过对分馏塔底的查看，发现积焦情况比较严重，底循和辐射抽出口亦有不同程度的结焦。这是造成装置生产期间底循泵无法正常运转、辐射泵抽出量过小的直接原因，严重者有可能导致分馏塔底系统瘫痪。可见，如何防止分馏塔底积焦意义十分重大。

二、分馏塔底结焦的原因分析

经过查阅相关资料[1]，并结合装置运行和大修期间发现的结焦情况的分析及操作经验的积累和丰富，我们得出分馏塔底结焦的原因有以下几点：

1.焦炭塔顶油气线速过高，造成焦炭塔顶油气携带焦粉至分馏塔底。当处理量过大或进行小吹汽时吹汽量过大，及加热炉注水量过多，都会引起焦炭塔顶油气线速过高，而使油气携带焦粉至分馏塔底。国内焦炭塔的气速一般为0.09～0.19m/s，建议的气速不大于0.15m/s。

2.在焦炭塔生焦过程中，生焦高度、泡沫层高度过高，安全空高不够，造成泡沫层携带焦粉至分馏塔底。

3.消泡剂注入效果不佳。由于装置消泡剂没有保温设施，在冬季运行期间，经常出现消泡剂注不进去的现象，不能及时有效的抑制泡沫层的产生，降低泡沫层的高度，同样造成泡沫携带焦粉至分馏塔底。

4.焦炭塔急冷油注入位置不合适，不能有效地控制焦炭塔顶温度，造成反应不彻底产物在挥发线上发生二次反应结焦并将部分焦粉带入分馏塔。2012年改造之前急冷油的注入位置如图2-1所示，其注入点布局成圆形3点注入式。产生的后果：装置在2010年开工仅运行半年，焦炭塔顶油气线急冷油注入点前立管段管线结焦严重，直径350mm管线结焦严重的地方直径仅为80mm，如图2-2所示。

5.分馏塔底温度计指示不准，无法正确判断分馏塔底温度。如果温度过高而满足渣油的生焦条件时，就会造成渣油在分馏塔底结焦。装置分馏塔底温度计自2011年下半年指示出现失效，由正常值350℃左右变为250℃左右，给操作带来盲点，无法正确判断分馏塔底温度。

6.分馏塔底对流油流动性差，当焦炭塔顶油气携带微量焦粉进行分馏塔底时，由于对流油流动性差，会造成焦粉沉淀于分馏塔底，而不能随底循油和辐射油一起抽出进入过滤器进行过滤掉，进而在生产过程中切除过滤器进行清焦。因此随着时间的推移，焦粉会越积越多，最终影响装置平稳运行。

三、措施与对策

1.平稳操作

针对分馏塔底结焦因素的分析，积极组织车间全体职工学习和了解装置生产现状，从思想上引起高度重视。在行为操作上，严格按照《工艺操作规程》进行操作，控制好加热炉辐射分支压力在1.4～1.45Mpa之间，并根据波动情况，及时调节注水量；控制好焦炭塔小吹汽量≯1t/h，避免油气线速过高造成焦粉携带；同时严格控制焦炭塔顶温度≯415℃、分馏塔底温度≯390℃和蒸发段温度≯380℃，防止焦炭塔大油气线、分馏塔底和蒸发段结焦。

车间并根据操作实际情况制定了《焦炭塔引瓦斯操作指导书》，并规定班组在焦炭塔油气改去放空即大吹汽时，对放空阀操作遵循多次少开的原则，防止老塔压力快速大幅下降，使产生的气相产物体积增大，流速增加，促使泡沫夹带量增加。同时对于仪表出现假值或失效时，要求班组及时发现及时联系仪表人员进行处理，防止长时间无指示操作。

2.消泡剂伴热改造

为了提高消泡剂的注入效果，车间对消泡剂管线进行了加伴热保温措施，并利用旧管线在焦炭塔顶即39米处与消泡剂管线之间增加跨线，在冬季生产操作时，采取不停泵，直接利用跨线进行消泡剂大循环，为下次消泡剂注入做好充分的准备。其消泡剂大循环流程图如3-1图所示。

3.急冷油注入位置改造

由图2-1可以看出，急冷油的注入位置存有一定的缺陷，车间在2012年的大修期间，联系北京设计院结合现场实际情况对其进行了改造，如图3-2所示。急冷油在焦炭塔顶油气线抽出口上方10cm处进行注入，仍采用三点式注入，每相邻点之间成120°分布。改造后通过调节急冷油流量能很好地控制及真实地反映焦炭塔顶温度，并通过急冷油的喷淋，能够阻碍泡沫层的过快升高，防止大量焦粉进入大油气线，最终起到了防止焦粉进入分馏塔的目的。

4.对流油入分馏塔管线优化改造

结合相关企业目前采用的先进技术，单位根据实际情况，要求北京设计院在今年的大修期间对装置对流油入分馏塔管线进行了优化改造。改造内容包括：将以前的对流油进分馏塔0、5层改为0层直接进入分馏塔底，切除5层通道，作为以后紧急情况的备用设施，并在对流油通过0层进入分馏塔底处增设圆形搅拌器，提高分馏塔底渣油的流动性，避免焦粉大量在分馏塔底沉积，影响装置安全生产。对流油入分馏塔管线优化改造前和改造后如图3-3和图3-4所示：

5.分馏塔蒸发段进行优化改造

原渣油换热流程为渣油经加热炉对流段加热后进分馏塔底，渣油出加热炉对流段温度难以控制；渣油在分馏塔和来自焦炭塔的高温油气在换热挡板上换热，还会引起分馏塔下部渣油温度超高而结焦。2012年装置大修期间，对分馏塔蜡油下回流及对流油入分馏塔流程进行了改造。蜡油下回流采用喷淋洗涤并控制循环比，渣油和高温油气不接触，可有效避免分馏塔底结焦情况的发生。

分馏塔蒸发段改造后，由蜡油与油气进行换热，大大提高了蜡油和循环油的分离精度，改善了蜡油质量，循环比并由原设计的0.4降低到0.15。

四、实施效果

通过工艺上采取相应的措施及新技术的应用，装置经过半年多时间的运行观察来看，目前情况良好。利用焦炭塔除焦的过程，分别对焦炭塔2#和3#大油气管线出口弯头进行拆除检查，发现大油气管线出口接管急冷油注入点以下结焦大为减缓。另外对焦炭塔出口大油气管线分段拆除进行检查，发现出口大油气管线结焦极为轻微，只做了清扫处理；分馏塔底循泵上量正常、运行平稳，底循过滤器出入口压差正常，未出现焦粉堵塞现象，基本解决了装置每次开工后底循泵3个月内无法正常运行的问题。

五、结论

天津石化炼油部1#延迟焦化装置通过采用一系列的有效措施及先进技术，解决了分馏塔底易结焦的问题。保证了装置自开工以来平稳、安全、有效的运行，为装置的长周期生产打下了坚实的基础，提供了可靠地保障。

参考文献

[1] 瞿国华主编.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2011.3 第一版.