延迟焦化装置提高液体收率的措施

梁 星，郭 军，高 健，杨义勇，王晓强

（中国石油独山子石化分公司炼油厂第一联合车间，新疆独山子 833699）

延迟焦化装置提高液体收率的措施

梁 星，郭 军，高 健，杨义勇，王晓强

（中国石油独山子石化分公司炼油厂第一联合车间，新疆独山子 833699）

焦化装置出于经济效益的考虑要多生产液体产品而少生产焦炭。针对影响120万t/a焦化装置液体收率的原料性质、操作温度、操作压力、循环比等因素进行分析，对操作条件进行调节优化后，可以提高装置液体收率，通过优化污油回炼操作，进一步提高装置液体收率。

焦化；液体收率；操作温度；操作压力；循环比

独山子石化公司120万t/a焦化装置2009年8月投产，装置加工量按120万t/a设计；循环比按0.4设计，且在0.2～0.6范围内可调；生焦周期24h。

焦化是一种成熟的重油加工工艺，世界原油总趋势是变重，高硫、高残炭、高金属和高酸值原油比例在增加，而焦化作为目前最主要的重油加工工艺，具有原料适用范围广，转化率高，操作费用低等优点。目前一般使用液体收率来评价焦化装置的经济技术水平，液体收率即液体产品的质量分数，简称液收（汽油收率、柴油收率、液化气收率、蜡油收率之和）。影响焦化液体收率的主要因素有原料性质、操作温度、操作压力、循环比[1]。

本装置设计原料残炭为10.24%（m/m），操作温度为497℃，操作压力为0.18MPa，循环比为0.4，液体收率设计值为72.62%。实际原油性质与设计原油性质偏差较大，造成减压渣油残炭值为14%～17%（m/m），较设计值高，导致装置液收下降至65%～70%，达不到设计水平。以下对操作进行优化，以提高装置液收，达到提高经济效益的目的。

1 原料性质的影响

原料残炭值是估算焦化液收的一个主要因素。残炭是指油品在规定实验条件下受热蒸发后形成的焦黑色残留物的重量百分比[2]。原料残炭值越低，焦化液收越高，焦炭产率越低。焦化主要处理上游装置的减压渣油，通过减压深拔程度的高低可以控制焦化原料的残炭，减压深拔程度越高，焦化原料由轻变重，残炭值升高，焦化产物中液体收率下降见图1。

焦炭收率一般为减压渣油残炭的1.65倍，可推算出液收与残炭的关系为液收=0.94-1.65×残炭。通过增加减压深拔程度将原料残炭由13.62%提高到16.92%，焦化液收见图1。从70.28%降低到了66.73%，基本符合推算公式。目前蒸馏装置定期进行原料性质的分析，120万t/a焦化设计原料残炭为10.24%，而实际操作中原料残炭值为14%～16%，较设计值大，故在此残炭值下焦化液收较低，需要通过优化调整其它操作条件来提高液收。

2 操作温度的影响

操作温度是指加热炉出口温度，它的变化直接影响到炉管内和焦炭塔内的反应深度。对于同一种原料，操作温度升高，反应速度和反应深度增大，焦炭的产率减小，液收增加[3]。表1是原料残炭为16%左右，操作压力为0.17MPa，循环比为0.5，不同温度下，其产品收率的分布情况。

图1 原料残炭-液收变化趋势

表1 不同操作温度下产品分布情况%

从表1中可以看出，在其他条件不变的情况下，操作温度升高时，焦炭和轻蜡油收率降低，其他组分收率增加，液体收率增加。而在实际操作中，若温度过高，会加剧炉管结焦，影响加热炉的长期稳定运行，且焦炭塔容易生产弹丸焦，给水力除焦造成一定的困难。综合考虑温度对装置液体收率和长期稳定运行的影响，现在装置操作温度控制为498℃。

焦炭塔顶温度也会影响液体收率，塔顶温度过高会发生二次裂化反应，从而生成更小的气体产物，液体收率会下降。为了控制焦炭塔顶温度在合适的范围内，通过注入中段急冷油降低塔顶温度。在操作时，急冷油注入焦炭塔后，在高温条件下会发生反应生成大量的小分子气体产物，因此操作时根据塔顶的温度变化及时调整急冷油的注入量，从而降低急冷油的二次裂化反应。同时塔顶温度过高也容易造成塔顶馏出线结焦，为了防止馏出线结焦的同时避免造成液体收率的损失，操作时保证塔顶温度不大于425℃。

3 操作压力的影响

焦化的操作压力是指焦炭塔顶压力。操作压力下降使液相油品易于蒸发，也缩短了气相油品在塔内的停留时间，从而降低了反应深度。操作温度和循环比固定之后，提高操作压力将使塔内焦炭中滞留的烃类增多，使焦炭的产率增加，气体产率也略有增加，液体产品产率下降。所以提高焦化装置液体产品收率的话要降低操作压力[2]。一般通过降低分馏塔压力进而降低操作压力，但操作压力也受装置处理量影响，在处理量大时焦炭塔操作压力高，处理量小操作压力低，液体收率总体趋势是随着操作压力降低而升高，焦炭塔顶压力与液收关系见图2。

图2 焦炭塔顶压力-液收变化趋势

操作压力的下限值是为克服焦化分馏塔及后续系统压降所需要的压力。所以降低分馏塔的压力是有限度的。综合考虑下现焦炭塔顶压力控制在0.17MPa左右。也可以通过降低大油气线的压力降来降低焦炭塔的压力，采用直径较大的大油气线可有效降低焦炭塔至分馏塔的压力降。

120万t/a焦化目前大油气线的直径为600mm，无法改变。影响大油气线压力降的另外一个因素是靠近焦炭塔的大油气线结焦造成焦炭塔操作压力升高，目前解决这一问题的有效途径是控制焦炭塔塔顶温度平稳，定期清理大油气线上的结焦。

4 循环比的影响

循环比是对装置处理能力和产品分布都有影响的重要参数。循环比是循环油量与装置进料量之比，即循环比=（加热炉进料量-装置进料量）÷装置进料量。在生产过程中，循环比的大小是依据原料油的性质来决定的。在加热炉进料量一定的情况下，增大循环比会降低装置的实际处理能力。相反，为了保持较高的装置处理能力，通常采用较小的循环比[3]。

循环比对焦化反应产物分布的影响效果与反应压力相同，也即循环比增加，石油焦和气体收率增加而液体产品收率下降。一般而言，焦化循环比在焦化产品质量允许的情况下应尽可能低（见图3）。

图3 循环比-液收变化趋势图

从图3中可以看出，循环比增大，装置液体收率明显降低。为了保证比较高的液收，就要降低循环比。分馏塔蜡油蒸发段温度升高会降低循环油上回流流量，分馏塔底温度升高会降低循环油下回流流量，从而实现降低循环比。而蜡油蒸发段温度提高后在焦炭塔预热时循环油上回流流量过低容易造成塔盘干板，而分馏塔底温度升高后容易造成塔底结焦。所以在加工量一定的情况下，循环比并不是越小越好。装置加工量降到110t/h左右，焦化装置通过提高分馏塔蜡油蒸发段温度和塔底温度来降低循环比，但受分馏塔底温度的限制，循环比较大，在0.5～0.6之间。

5 污油回炼

装置在焦炭塔预热过程中，高温油气冷凝后的甩油，其组分为柴油、蜡油及水的混合物，装置将这部分甩油回炼，减少损失。同时装置定期回炼罐区污油，由于这些污油的组分比渣油轻（减压渣油的密度约为981kg/m3左右，回炼污油密度约为760kg/m3左右），回炼污油可有效提高装置液收。

120万t/a焦化回炼污油存在的主要问题是污油含水较多，且通过沉降法难以切除。回炼含水比较高的污油，管线容易水击振动拉裂焊缝造成泄漏，原料缓冲罐容易突沸影响分馏塔操作，不利于装置长周期运行。2015年，车间对回炼污油流程改造，具体流程（见图4）为：二联合含水污油与放空冷却塔底污油一起进入新增换热器E-121，由1.0MPa蒸汽加热后进入放空冷却塔底，水由塔顶进入油水分离罐V-108，罐内酸性水界面高时，酸性水通过P-111AB送出装置，污油由塔底转入污油罐T-203。新增加的E-121再沸器，可以将污油中的水分密闭脱除，使污油含水率降低，实现了高水分污油回炼。

图4 污油回炼技措项目流程图

6 结束语

1）加热炉出口温度越高，液体收率越高。考虑加热炉炉管结焦问题，加热炉出口温度控制在498℃为宜。

2）操作压力越低，液体收率越高。考虑压缩机入口压力低限要求，将操作压力控制在0.17MPa左右。

3）在保证分馏塔正常操作的前提下，分馏塔蜡油蒸发段温度控制388℃，分馏塔控制在358℃来降低循环比，提高液体收率。

4）通过回炼自产污油以及系统污油，且优化操作提高污油回炼量至15t/h，进一步提高液体收率。

总之，在加工量110t/h时，按照以上措施优化操作后，液体收率最高可达到71.93%。

[1] 瞿滨.延迟焦化装置技术问答[M].北京：中国石化出版社，2013.

[2] 瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2008.

[3] 郭忠茂.延迟焦化装置优化生产和提高液收[J].中国化工贸易，2012，（8）：44-45.

Measures for Increasing Liquid Yield by Delayed Coking Unit

Liang Xing，Guo Jun，Gao Jian，Yang Yi-yong，Wang Xiao-qiang

Coking plant should produce more liquid products and produce less coke because of its economic benef t.This paper analyzes the raw material properties，operating temperature，operating pressure，circulation ratio and so on which affect the liquid yield of 1.2 million t/And adjust the operation to optimize，you can increase the liquid yield of the device，by optimizing the waste oil recycle operation，to further improve the device liquid yield.

coking；liquid yield；operating temperature；operating pressure；Circulation ratio

TE624.32

B

1003-6490（2016）11-0043-02

2016-09-30

梁星（1992—），男，陕西泾阳人，助理工程师，主要研究方向为延迟焦化结焦。