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1、 吉林石化公司炼油厂延迟焦化浅谈延迟焦化装置长周期生产的几点认识吉林石化公司炼油厂延迟焦化装置2007年10月浅谈延迟焦化装置长周期生产中几点认识和操作王兴斌 孟凡宇 周佩国（吉林石化公司炼油厂延迟焦化车间）摘 要 总结吉林石化公司炼油厂延迟焦化装置开工以来的生产经验，针对延迟焦化装置长周期生产中，在加热炉、焦炭塔、大油气管线、分馏塔等重要设备和焦炭塔、吹汽放空、冷焦水等间歇操作系统的操作维护方面，结合各兄弟厂多年的生产经验，对延迟焦化装置生产中的部分环节进行了总结，使焦化装置的运行时间进一步提高。关键词 延迟焦化装置 长周期 加热炉 焦炭塔 分馏塔前 言 吉林石化公司延迟焦化装置由洛阳院设计
2、，装置形式为一炉两塔，焦炭塔直径为8.4米，为“可灵活调节循环比”流程，设计加工能力为100万吨/年，于2003年6月份建成开车，至今已经进行三次完善检修。在这四年多的生产实践过程中，车间在生产等方面也遇到了很多问题，同时也对焦化装置有了粗浅的认识。延迟焦化装置作为二次加工的重要装置之一，在炼油厂中起到举足轻重的作用，尤其在国家柴油质量升级和提高炼油板块的效益上更是发挥着巨大的作用，因此焦化装置作为加工重油装置，在操作上存在着系统易结焦、间歇操作多、温差变化大等多种不利因素下，要想保证焦化装置的安全、平稳、满负荷、长周期运行，掌控好加热炉、焦炭塔、大油气管线、分馏塔等重要设备和焦炭塔、吹汽放空
3、、冷焦水等间歇操作系统的操作维护，就成为焦化装置的技术关键。1焦化加热炉加热炉是延迟焦化装置的核心设备，炉管结焦速率的快慢决定焦化加热炉的运行周期，也同时决定着焦化装置的开工周期。随着焦化装置生产运行时间增长，焦化炉辐射管壁结焦是一个必然的结果，但通过摸索合理的操作条件和把握好事故状态下加热炉的处理原则会大大延长焦化加热炉的运行时间。1.1优化加热炉操作条件1）加热炉注汽量控制 加热炉注汽的主要目的是提高加热炉管内介质的流速和保证炉管内介质的湍流状态，注汽量应根据装置负荷、原料性质和循环比等进行相应的调整。当加工负荷较高时，炉管内介质流速高，此时可以适当降低加热炉注汽量，在保证炉管内介质流速和
4、流动状态的基础上，可以降低加热炉的受热强度，因此加热炉的注汽量并非越大越好，炉管介质流速增加，在保证炉出口温度的情况下炉管需要热量也会增加，使炉管表面热强度的增加，就增加了炉管的结焦几率。作为加工石蜡基原油的吉林石化延迟焦化装置，以前一直按照设计方案上的控制要求控制加热炉注汽量，每路炉管的上下两点注汽通过限流孔板控制在120kg/h和140kg/h,中间一点注汽通过调节阀控制在320kg/h。我们根据这几年的生产经验，对加热炉注汽量进行了调整，将加热炉注汽量逐渐降低，每路炉管的上下两点注汽通过限流孔板前手阀控制在60kg/h和70kg/h,中间一点注汽通过调节阀控制在200kg/h。加热炉的注
5、汽量控制在加热炉进料量的0. 70. 9之间，从去年检修至今加热炉运行12个月，出入口压差没有明显增加，加热炉管壁温度最高涨幅为7，加热炉管壁温度最高点为550，说明加热炉管没有明显的结焦。2）加热炉炉温控制 加热炉出口温度是焦化装置的重要操作指标，加热炉出口温度高低直接影响到加热后油品在焦炭塔内的反应深度、影响焦化产品的产率和质量，同时加热炉出口温度对焦炭塔内的泡沫层高度、加热炉管的结焦都有重大影响。因此加热炉出口温度的控制一定要合理，根据不同的原料预热流程、不同的原料性质和一个生焦周期的不同时间段，加热炉的温度控制方案也应不同。焦化加热炉为焦化反应提供合适的反应热量，其加工原料不同，所需要
6、提供的热量也不同。例如：石蜡基原油的渣油焦化反应需要提供的热量多，加热炉出口温度就应适当提高控制；中间环烷基原油的渣油焦化反应需要提供的热量少，加热炉出口温度就应适当降低控制。另外，对于原料盐含量和残炭值的不同，加热炉出口温度也应采取不同的控制方案，例如：高盐含量和高残炭值的渣油就应采取适当降低加热炉出口温度控制；相反就应采取适当提高加热炉出口温度控制。对于不同的原料预热流程，加热炉出口温度也应采取不同的控制方案，老式焦化流程（原料在分馏塔底预热），由于焦炭塔携带到分馏塔底的焦粉大部分随原料进入了加热炉中，很容易成为加热炉结焦的诱因，因此可适当将加热炉出口温度控制低一些；作为“可灵活调解循环比
7、”的焦化流程，由于分馏塔底返回加热炉的循环量较低，携带焦粉量较小，因此可适当将加热炉出口温度控制高一些。此外，根据一个生焦周期内焦炭塔内反应时间和特点不同，建议加热炉出口温度应采用变温操作。在一个生焦周期的初期（切塔后4小时）焦炭塔内的热量较低，因此应该保持加热炉出口按照正常温度控制；在一个生焦周期的中期焦炭塔内的热量充足，反应时间较长，因此可适当降低加热炉出口温度控制（比正常温度减2）；在一个生焦周期的后期（切塔前6小时）焦炭塔内的热量降低，反应时间较短，因此应适当提高加热炉出口温度控制（比正常温度加12），提高焦炭塔生焦后期的反应热量，可以有效降低泡沫层高度。我车间采取生焦周期后期（切塔前
8、6小时）将反应温度提高1的变温控制，在相同条件下，变温操作后焦炭塔第二点中子料位计见泡沫层的时间比变温操作前延后约1小时，说明变温操作使泡沫层高度得到了明显降低。2.焦炭塔操作焦炭塔作为焦化的反应器前承加热炉来料后续分馏塔进料，操作的好坏夜直接影响整个装置的运行水平。尤其是空塔线速、焦炭塔压力、有效空高、吹汽量、急冷油等几方面操作的控制，更是至关装置的长周期运行。2.1焦炭塔线速控制焦炭塔线速控制对大油气管线结焦快慢和后部分馏塔长期运行是至关重要的，焦炭塔线速过高，必然会造成焦炭塔产生严重的雾沫夹带，使大量的焦粉或泡沫层物质经大油气线进入分馏塔底，影响分馏后部系统的正常运行，甚至造成装置的停车
9、。影响焦炭塔线速的因素有很多，主要应控制以下几方面操作： 加热炉注汽（或注水）量的控制。为了减少和延缓加热炉管结焦，一般都采取对炉管注汽（或注水）的方法来提高渣油在炉管内流速，以缩短渣油在炉管内停留时间，减少了结焦机会。但注汽（或注水）量越大焦炭塔内油气线速度就越大，越容易使油气携带焦粉或者泡沫层物质进入大油气管线和分馏塔底。因此加热炉注汽（或注水）量控制一定要合适，在保证加热炉正常运行的情况下尽量减少炉管注汽（或注水）量，以降低焦炭塔油气线速。循环比的控制。由于循环油组成决定了它生焦量很小，绝大部分是以油气的形式在焦炭塔中存在，因此循环比控制过高会造成焦炭塔内油气量增加，从而使焦炭塔内油气线
10、速增加。降低循环比可以实现减少加热炉热负荷，但循环比并不是越低越好，适当的循环油可通过将富含环状组分的物质混入进料，促使加热炉这一中间部位的临界结焦区域移向容易满足焦层脱落条件的高温段。对于“可灵活调解循环比”的焦化装置，适当的循环比还可以提高分馏塔底焦粉的采出，减缓分馏塔底结焦。经过长时间的反复验证，我装置循环比控制在0.28，比较合适。加工量的控制。加工量过高或者原料中轻组分含量较高，都会造成焦炭塔内油气线速过高，因此要根据装置的实际情况控制合理的加工量，当原料组分变轻时要适当降低装置加工量，以确保焦炭塔线速不过高。我装置（生焦周期为24小时）在较高负荷生产期间采用变量操作，在生焦周期的前
11、8个小时将加工量大幅度提高，生焦周期的中间8小时，将加工量按照正常控制，生焦周期的后期8小时，将加工量按照初期提高的幅度同比降低。这样保证全天的加工量不变，根据生焦初期焦炭塔空高较高，大幅度提高加热炉进料量，虽然焦炭塔油气线速增加，但由于焦炭塔空高较高，有足够的沉降空间，防止了焦粉向后部的携带。而生焦后期焦炭塔空高降低，但由于大幅度降量使焦炭塔内油气线速大幅度降低，因此也降低了焦粉向后部的携带量，同时也降低了整个生焦过程泡沫层的高度，在其他条件不变的情况下，泡沫层高度同比变量操作前降低1.5米左右。2.2焦炭塔压力的控制在焦炭塔切塔后，老塔小吹汽期间的压力控制是非常重要的，切塔后老塔一旦出现大
12、幅度压力下降，在焦碳塔生焦末期没有来得及进行生焦反应的泡沫层物质由于二次汽化进入大油气管线和分馏塔，并在大油气管线和分馏塔底（或循环油系统）聚结生焦，会导致循环油换热器堵塞或塔底泵抽空等事故。我装置在切塔后老塔压力控制上采取利用预热瓦斯阀控制的方法，焦炭切换同时联系现场操作人员，关小老塔瓦斯阀控制老塔压力，使老塔压力与切塔前保持一致（控制在切塔前老塔压力0.003MPa）。焦炭塔预热期间生产塔压力也要进行控制，预热期间预热塔的瓦斯阀每次开度不要大于10，现场要留人保证预热塔瓦斯阀少开勤开，同时与主操及时联系，主操根据焦炭塔压力控制情况及时联系外操控调整预热阀的开度，确保预热期间生产塔的压力控制
13、平稳（新塔预热期间生产塔压力控制在0.003MPa）。通过对焦炭塔压力的控制，在清理循环油换热器时发现浮头内焦粉量明显减少，说明有效地降低了焦粉向后部携带。2.3焦炭塔有效空高的控制焦炭塔总高由焦炭层高度、泡沫层高度及空间高度三个部分组成，其中焦炭层高度与泡沫层高度之和为生焦高度。空间高度又被称作安全高度，对于一个高度为32米的焦炭塔，国内一般取810 m，因此，认为焦炭塔的生焦高度可以控制在为2224 m 。我们装置根据实际生产经验总结，认为这个空高已经失去了它的真实意义，不能做为一个完全的安全高度标准来衡量。实际的安全高度还应考虑生焦期间实际泡沫层的高度和焦炭塔油气线速，对于不同的原料生焦
14、期间产生的泡沫层高度也不同，另外，冷焦后回落的高度也不同。对于不同的原料或不同的操作条件焦炭塔的实际线速也不同，对于康氏残炭值较低的原料，即使生焦高度很低，所谓的空高很高，但由于液收较高，造成焦炭塔线速较高，如果按照固有安全高度标准进行控制，很容易造成大量泡沫层物质和焦粉携带到后部系统中，影响到后部的正常生产。我装置认为控制焦炭塔的安全高度应该控制生产期间的有效空高，即控制焦炭塔生产期间泡沫层最上部距离塔顶的高度，根据装置的实际情况有效空高控制在1113米比较合适。对焦炭塔生产期间泡沫层的高度和油气线速要时时进行监控，不同的线速控制的有效空高也要不同，这样才能有效控制好焦炭塔的安全生焦高度，确
15、保装置的长周期生产。2.4焦炭塔吹汽量控制 焦炭塔小吹汽目的是为了汽提焦回收炭塔中的残余油气，小吹汽量控制的是否合适对于装置长周期运行也有很大影响。小吹汽量过小，会造成焦炭塔升气孔粘油回落堵塞无法正常冷焦，小吹汽量过大会大幅增加焦炭塔油气线速，势必会造成大量未反应的泡沫层物质和焦粉被携带到后部系统中。我装置通过实际生产观察，切塔前焦炭塔最上一点中子料位计没有见到泡沫层，而小吹汽初期焦炭塔最上一点中子料位计见到泡沫层，说明小吹汽期间焦炭塔内油气线速比正常生产时要高很多。经过反复验证，目前我装置小吹汽小吹汽量控制在3吨/小时，吹汽时间控制在40分钟，从保证汽提效果、延续泡沫层物质后期反应和防止焦炭
16、塔油气线速过高都是比较合适的。2.5急冷油的控制和选择延迟焦化装置为了控制焦炭塔顶温度，都设有焦炭塔顶油气线注急冷油措施。急冷油不但有控制焦炭塔顶温的作用，还有洗涤油气中携带的焦粉作用，因此急冷油注入量的大小、注入位置和在塔内的分布情况都很重要，如果急冷油的注入量过小，急冷后的油气温度高于油品临界分解温度，那么油气在管线内就会有残余反应，造成大油气管线结焦，我装置焦炭塔顶温度控制在415420，开车四年多大油气线基本没有结焦。若急冷油的注入位置不合适，距离油气线出口太远也会使大油气线产生局部结焦（如图1），急冷油注入点应在油气刚出焦炭塔的根部为佳。此外，急冷油入塔后的分布情况也很关键，尽量应采取从外周向中心多点均匀逆
