延迟焦化工艺是一种广泛应用的重油/渣油加工技术，由于其技术简单，投资及操作费用较低，经济效益好等特点，世界上85%以上的焦化处理装置都采用延迟焦化工艺[1]。近年来，随着原油逐渐变重劣质化，轻质油品需求量不断上升，重油/渣油深度加工任务日益繁重，延迟焦化装置在重油/渣油加工中的地位越显突出，作为重质油轻质化重要手段的延迟焦化装置面临着新的挑战，要求开工率不断提高，连续运转周期不断延长[2-3]，装置能否长周期运行决定着炼厂重油/渣油加工任务能否顺利完成。以下主要介绍了近年来兰州石化公司炼油厂延迟焦化装置采用的提高运行周期的技术措施，包括优化装置原料，优化装置操作条件，改变阻焦剂的注入位置及优化改造焦炭塔塔顶急冷油注入方式。
兰州石化公司炼油厂120×104 t/a延迟焦化装置由中国石化工程建设公司设计，装置采用“一炉两塔”的工艺路线，主要由焦化部分和分馏吸收部分组成。装置于2005年6月建成开工后，在生产过程中出现过焦炭塔塔顶大油气管线结焦、分馏塔底部结焦以及加热炉管结焦，导致装置在开工初期运行周期较短(通常在1年以下)。为了缓解上述部位的结焦情况，提高装置运行周期，通过优化装置原料及操作条件，适当对装置采取优化改造措施，有效地缓解了以上部位的结焦情况，提高了装置的运行周期。
在装置开工初期，加工原料复杂，减压渣油原料中掺炼乙烯裂解重油、脱油沥青等劣质原料。有研究表明[4]，乙烯裂解重油中沥青质含量较高，生焦诱导期较短，在加热过程中，乙烯裂解重油中的沥青质反应活性高，在较低温度下就能发生缩合反应生成苯不溶物和喹啉不溶物，并迅速转变为焦炭。掺炼乙烯裂解重油后，在相同的加热炉进料量下，加热炉出口温度平均值、炉管压力降和炉膛温度均增大[5]；脱油沥青富集了渣油中大部分金属以及全部沥青质，结焦趋势较大。在焦化原料中掺炼乙烯裂解重油和脱油沥青，会促进焦化原料的初始生焦，生焦诱导期变短，从而导致原料结焦趋势增加[4]。
根据装置的生产情况，在原料中停止掺炼乙烯裂解重油，将脱油沥青掺炼比例由10%(w)降至5%(w)。停止掺炼乙烯裂解重油，降低脱油沥青掺炼比例前后的原料性质如表 1、表 2所列。
从表 1、表 2可以看出，停止掺炼乙烯裂解重油，降低脱油沥青掺炼比例后，装置原料的密度、黏度及残炭均有不同程度的下降，所加工的原料得到了优化，对减缓炉管结焦、降低生焦率起到了积极的作用。
在优化装置原料的同时，通过优化装置操作条件对减缓焦炭塔顶大油气管线结焦，分馏塔底部结焦以及加热炉管结焦起到了一定的作用，主要表现在以下几方面：
(1) 由于分馏塔塔底温度一般在345~365 ℃范围内波动，属于高温易结焦的部位，温度控制不好会导致分馏塔塔底结焦严重[6]，造成底部抽出线过滤器和循环泵入口过滤器堵塞，清焦处理频繁。在实际生产过程中，为了防止原料中沥青质在高温下结焦，需严格控制分馏塔塔底温度不超过360 ℃。
(2) 为了防止因焦层过高使得焦炭塔冲塔，将焦粉带入大油气线甚至进入分馏塔底部从而导致结焦，在切塔后老塔继续注入消泡剂一段时间，同时继续注入急冷油，防止因塔顶温度过高导致塔顶大油气线结焦。
(3) 控制焦炭塔小吹汽量，将其从7 t/h减小到5 t/h。调整小吹汽量后，油气携带的焦粉量减少，分馏塔底部结焦状况及分馏系统产品质量均得到一定的改善。
装置设计的阻焦剂注入位置在加热炉入口，其目的是减缓高温油品在加热炉炉管内的结焦。由于焦化原料性质的多变性和复杂性，通过向加热炉炉管内注入压力为3.5 MPa的蒸汽，可提高高温油品在加热炉管内的流速，缩短其停留时间。但在实际生产过程中发现，高温油品在分馏塔底部的结焦倾向更大。因此，将阻焦剂的注入位置由加热炉入口移至分馏塔底部，可以有效减缓分馏塔底部过滤器及其附属管线结焦状况，其改造情况如图 1所示。
通过改变阻焦剂的注入位置后，分馏塔塔底循环泵流量及加热炉炉管压降如表 3所列，分馏塔底循环泵流量由5 t/h提高到20 t/h，表明分馏塔底部结焦状况得到明显改善。同时，使得加热炉的结焦趋势减缓，炉管压降由0.21~0.25 MPa降至0.11~0.13 MPa，这也表明炉管结焦情况得到缓解。
由于焦炭塔塔顶大油气线存在结焦情况，使塔顶大油气线压降增大，通过将焦炭塔顶部急冷油注入方式由直接三点式注入改为塔顶增设环形分配器注入，改造示意图见图 2。急冷油改为塔顶增设环形分配器注入后，可使急冷油与高温油气接触形成屏幕状拦截面，拦截油气所携带的焦粉，减少油气携带进入分馏塔底部的焦粉量，从而延缓大油气线结焦，进一步改善分馏塔底部的结焦状况。
焦炭塔塔顶急冷油改为塔顶增设环形分配器注入后，通过一段时间的运行表明，大油气管线的结焦情况有所缓解，焦炭塔塔顶压降及温度情况如表 4所列。由表 4可以看出，改造后塔顶压降由0.008~0.011 MPa降至0.005~0.009 MPa，表明大油气管线结焦情况得到缓解，且对焦炭塔塔顶温度没有影响，能很好地将温度控制在415~420 ℃之间。
装置通过优化原料和操作条件，改变阻焦剂注入位置及对焦炭塔顶部急冷油注入方式进行优化改造后，延长了装置的运行周期，2007年至2012年装置各阶段的运行周期及原料性质如表 5所示。
2008年7月，装置检修时改变了阻焦剂的注入点及对焦炭塔顶部急冷油注入方式进行了优化改造。从表 5中数据可以看出，在2008年8月至2012年7月的三个运行周期内，装置原料性质较2007年9月至2008年6月的运行周期内差，但加热炉运行周期明显延长，保持在15个月左右，说明采取措施后的效果明显。装置在2011年7月至2012年7月的运行周期为13个月，较上个运行周期短，其主要原因是在此运行周期内，装置在低循环比下操作，其运行周期受到了一定的影响。
兰州石化公司通过采取一系列的技术措施后，有效地延长了延迟焦化装置的运行周期，在今后的生产过程中，将针对影响装置长周期运行的瓶颈问题，找出影响装置长周期运行的主要因素，通过进一步优化装置操作条件，加强生产管理，采用新技术、新工艺等技术措施，保证装置长周期安全平稳运行。
2014, Vol. 43 Issue (1): 29-32
2014, Vol. 43 Issue (1): 29-32