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1、茂名焦化装置生产与技术改造 张兴永 周国平 莫欧松茂名石油化工股份公司炼油厂（茂名市525011）摘要 介绍茂名延迟焦化装置通过技术改造，消除了制约装置的部分”瓶颈”，装置加工能力得到了一定提高，同时在加工原料方面取得了一定的经验。关键词 焦化 消泡济 顶循环 新工艺1 前 言茂名石化公司炼油厂焦化装置是1971年建成的老装置，原设计能力为30万吨，1986年又增设了”一炉两塔”装置加工能力达到了60万吨，但随着加工原料的劣质化，加上设备老化，装置存在很多问题，由于该装置在全厂渣油平衡中，作用无法替代，装置无法进行大的改造 。因此如何在现有条件下进行小的该造 ，消除制约装置的瓶颈尤为重要，本文
2、主要对装置技术方面的改造进行技术介绍。2 焦炭塔增设消泡剂。茂名延迟焦化装置生产任务重，经常处于满负荷生产状态，而原料的性质差，残炭大，含硫高，焦炭收率高，而瓦斯的收率也很高，在这种情况下，焦炭塔中泡沫层过高，油气中焦粉的携带甚至发生，再加上大处理量，焦炭塔气体线速度较大，很容易导致焦炭塔冲塔的生产事故，影响装置的安全生产。因此，降低生焦塔的泡沫层高度，防止冲塔事故的发生，就成了生产上的迫切要求。并且降低生焦塔泡沫层的高度，可以提高焦炭塔的利用率。为此，2001年增设了焦炭塔注消泡剂设施，我们采用的是在四通阀前注入消泡剂，其作用：(1) 减少油气的焦粉携带，保护压缩机、辐射泵和冷换设备的正常运
3、转。(2) 减少汽、柴油的焦粉携带，为后继加工装置创造良好的条件。(3) 减少挥发线和分馏塔底部焦粉沉积，以利装置长周期安全生产。2.1 消泡剂的性能消泡剂由多种活性组份构成，专用于消除石油裂化过程中延迟焦化工序原料中产生的泡沫，从2001年10月开始投用焦碳塔注消泡剂设施，到今年4月共使用过江苏金马、江苏烨林、江西昌宁三个厂家提供的消泡剂。我们以江西南昌市昌宁化工厂提供的XWR9812型消泡剂为例进行论述：其主要的物理性质如表1：表1项 目质 量 指 标测 试 方 法外观无色透明液体目 测密度 （20）（g/cm3）0.88GB/T254088闪点 （开口）（）70GB/T26788运动粘度
4、 （mm2/s）2560GB/T26588活性含量（%）40*以上数据为厂家提供。2.2 剂料比的选择XWR9812型消泡剂的推荐注剂量为20100ppm，结合外厂使用经验，根据本装置加工的原料复杂，而且配炼约15的催化油浆和10的丙烷脱沥青残渣，密度较大的特点，为提高消泡的效果，并考虑到节约消泡剂，我们将消泡剂用柴油稀释后按50ppm的浓度以35L/h的流量注入生焦塔。中子料位计焦高曲线中红线显示的是焦炭塔14米处的焦高情况，如果曲线开始上升，则表示焦炭塔生焦泡沫层高度已达到14米处。在保证处理量和原料不变时，在注消泡剂和不注消泡的情况下，采用焦炭塔生焦泡沫层到达14米时的时间和生焦高度来计
5、算在注消泡后泡沫层的下降高度。收集的数据如表2：表2日期(2002年)塔号注消泡剂情况红线上升时间红线上升时所用生焦时间(小时)当日焦层实际高度(米)30日1/1不注12:4016.6714.11/3不注20:4520.7512.331日1/2注14:3018.50141/4注22:5222.8712.35、数据分析从收集的数据可以看出，在原料和处理量不变的情况下，焦层高度不变，但注消泡剂后，每个焦炭塔的生焦速度为：注剂前塔-1/1： 1416.67=0.840米/小时注剂前塔-1/3： 1420.75=0.675米/小时注剂后塔-1/2： 1418.50=0.757米/小时注剂后塔-1/4：
6、 1422.87=0.612米/小时塔-1/1、2在注剂前后的生焦速度差为：0.840-0.757=0.083米/小时塔-1/3、4在注剂前后的生焦速度差为：0.675-0.612=0.063米/小时则注消泡剂后泡沫层降低的高度为：塔-1/1、2为： 0.08324=1.992米塔-1/3、4为： 0.06324=1.512米由此可以看出，焦炭塔注入消泡剂后，泡沫层下降高度为1.512米1.992米。参考实用过程中收集的大量数据可以看出，焦炭塔在注消泡剂后，泡沫层的高度可以下降1.52米。也就是说，在目前装置设备条件不变的情况下，焦炭塔注消泡剂后，每个塔可以增加生产1.5米焦高的渣油的处理量，
7、以装置双炉生产计算，则有两个塔进行生焦，也就是焦炭塔注消泡剂后，可以增加生产3米焦高的渣油的处理量。按目前的生产情况计算，产生1米焦要处理65吨的渣油，则3米焦要处理195吨的渣油，也就是说，焦炭塔注消泡剂后，每天可以多处理195吨的渣油。从2001年10月17日焦炭塔消泡剂系统投用以来，焦炭塔的操作相对平稳，到目前为止还没有发生焦炭塔冲塔的生产事件，冷-1从2001年初大修后一直正常使用至今，这些为装置的安、稳、长、满、优运行创造了条件。3 分馏塔增设塔顶循环回流和注氨设施3.1 分馏塔顶注氨 随着加工进口高含硫原油是趋增多，焦化装置加工的渣油含硫量在2.5以上，装置空冷管束含硫腐蚀非常严重
8、，1993年、1994年多次发生空冷管束穿孔，装置多次停工处理。1995年底装置大修增设了分馏塔顶注氨设施，即装置引入20的氨水，后稀释至1.0，控制流量500升/小时注入分馏塔顶。同时定期测试装置酸性水的PH值来调整注氨量，以确保酸性水PH值在7左右。通过近几年的生产来看，装置空冷管束含硫腐蚀明显降低，没有出现装置生产情况下因管束腐蚀而停工抢修。3.2 分馏塔顶循环回流 由于中东渣油通过焦化反应后，产品中瓦斯量比较高，从而使装置空冷负荷增大，装置系统压力增高，尤其是在茂名的炎热天气，装置只能降量生产，为了降低空冷负荷，实现装置满负荷生产，1999年底装置增设了分馏塔顶循环回流，即从分馏塔顶2
9、3层抽出，经冷却后打回25层，其工艺流程见图1。图1 分馏塔顶回流流程示意图2000年投用后，效果非常明显，分馏塔顶循环回流投用前后有关数据见表3。表3 分馏塔顶循环回流投用前后有关数据项目时间焦炭塔顶压力MPa分馏塔顶压力MPa空冷进口MPa处理量t改前0.280.230.211980改后0.240.200.1920504 拓宽装置原料来源茂名延迟焦化装置近几年不但加工了密度大、残炭高、含硫高的中东渣油，而且先后配炼加工了减粘渣油、丙烷脱沥青常脱油、催化油浆等原料，在加工原料方面取得了一定的经验。4.1 减粘-焦化联合工艺 1998年3月焦化装置首次引减粘渣油作原料，比例为装置处理量的50%
10、。由于减粘裂化是一个轻度热裂化的过程，转化率不高，主要是使非沥青质的重质烃首先裂解，转变成低沸点的轻质烃，轻质烃能部分地溶解沥青质，从而达到降低渣油粘度。同样的原料在经过减粘后粘度下降了79%，油品流动性大大增加。油品性质见表4。表4 原料：马希拉：伊朗=2：1减压渣油减粘渣油减压渣油减粘渣油色谱模拟蒸馏温度范围收率 %收率 %饱和烃%19.4323.02IBP20000芳烃%47.2039.9520035001.0胶质%26.7026.993505000.73.3沥青质%6.6710.04IBP5000.74.3含硫%2.2932.278IBP5381.15.4残碳25.1624.19538
11、98.994.6密度1.02451.0121IBP5651.16.2粘度100mm2/s2065.42434.6456598.993.84.1.1 减粘渣油对产品收率的影响。原料先进减粘裂化后，渣油中易裂解的饱和烃组份增加，渣油的残碳下降，有助于裂解反应，从模拟蒸馏中也可以看出IBP538馏份增加4%，这有助于轻油收率及液体收率提高，实际上从表5可清楚看出汽、柴、蜡油收率分别提高了2.88%，0.64%，2.25%。轻油收率提高3.32%，焦碳收率下降了6.19%。表5 减粘-焦化联合工艺与单独进焦化收率对比 项目名称流量 t/h收率 %减粘-焦化单独焦化对比减粘-焦化单独焦化对比进料：渣油4
12、3.3140.622.691001000出料：瓦斯2.702.74-0.046.236.75-0.52 汽油6.585.001.5815.1912.312.88 柴油13.5312.431.1031.2330.590.64 蜡油6.625.291.3315.2813.032.25 拿油2.452.120.335.655.200.45 焦碳11.0112.84-1.8325.4331.62-6.19 损失0.430.200.060.990.500.494.1.2 减粘渣油对产品质量的影响。从表6中分析结果可清楚看出焦碳含硫在进减粘后增加0.5%，增加的情况非常明显，但焦碳中多种金属含量却减少。其
13、余产品如汽油、柴油、蜡油质量基本上无大的变化。表6 焦碳质量分析结果对比S(%)挥发份%灰份%Fe(ppm)Ni(ppm)Cu(ppm)V(ppm)Ca(ppm)Na(ppm)减压渣油2.586.520.1267.1109.54.2258.612.218.1减粘渣油3.117.500.0821.0105.73.5184.99.210.44.1.3 减粘渣油对生产操作的影响。 由于渣油在进减粘之后，油品粘度下降，油品流动性增加。在操作上，有利于降低炉管的压力降，炉膛温度降低。减粘后金属含量减少，延缓了炉管结焦，有助于加热炉的长周期生产。原料进装置温度比减压渣油及罐区冷渣均要高30左右，有利于渣油泵的运行，同时可降低装置能耗。装置用减粘渣油作原料在同等条件可增加5%处理量。4.2 配炼丙烷脱沥青残脱油为了解决丙烷脱沥青残脱油的出路，优化焦化原料，在2001年12月4日首次引入丙烷脱沥青残脱油进行配炼，配炼量约为装置处理量的10%，其性质为：表7丙烷脱沥青残脱油性质油 种项 目密度(g/cm3)残炭（%）含硫（%）运动粘度(100)
