荆门焦化装置掺炼脱沥青生产技术总结.doc

焦化装置掺炼脱油沥青生产技术总结
荆门分公司

各位领导、各位专家、各位同行：
感谢总部召开这个会议，为我们提供了很好的学习机会。在此也向各位领导、专家和同行报告荆门分公司焦化装置近几年来在原料劣质化，掺炼脱油沥青的情况下，装置生产所碰到的一些问题和采用的措施。供大家参考和交流。
一、荆门分公司焦化装置简介
荆门分公司焦化装置始建于1970年，由北京石化工程建设公司设计，设计解决能力40万吨/年，采用一炉两塔，堵焦阀工艺，原料为南阳、江汉减压渣油掺炼30%脱油沥青，设计循环比0.4；1996年进行改造，新增一炉两塔，实行无堵工艺，设计解决能力60万吨/年；2023年再次进行改造，采用三炉六塔工艺，设计解决量100万吨/年，原料为混合渣油掺炼20% 脱油沥青。为提高全厂轻油收率，适应原油劣质化，在生产实践中，不断摸索和总结掺炼脱油沥青的生产技术经验，采用措施，对保障装置的长周期平稳生产，起到了积极作用。
本装置的减压渣油来自重油罐区，与脱油沥青在管路混合，经换热后进加热炉对流段加热，分两路进入分馏塔，与高温油气换热，分馏塔底由辐射泵抽出到加热炉辐射段，再到焦炭塔，焦炭塔生成的高温油气在分馏塔中分割成汽油、柴油、蜡油和富气，柴油、蜡油作为半成品送出装置，汽油、富气进双吸、脱硫系统，生产出稳定汽油、净化干气和液化气。
二、原料性质分析
荆门分公司焦化装置自建厂以来，重要以加工南阳、江汉渣油及脱油沥青为主，该原料粘度低，残碳值低、芳烃、胶质、沥青质含量适量，反映温度基本稳定在497-499℃之间，操作平稳，各产品收率稳定，属优质原料，而乌拉尔油、鲁宁油、仪征油等的渣油残炭值高、粘度大、结焦温度低并且性质不稳定，属劣质原料，在加工劣质原料下，掺炼脱油沥青的生产难度大。相关性质数据，见下表—1。
表—1 仪征油、乌拉尔油、南阳油的渣油性质
名称
仪征渣油
乌拉尔渣油
南阳渣油
脱油沥青
沸点范围,℃
>500
>500
>500
>590
收率,%
45.06
23.32
41.2

密度（20℃），kg/m3
996.9
975.9
943.2
10065.8
残碳,%
14.84
13.66
12.2
24.1-26.6
针入度,(25℃)1/10mm
207

66
软化点, ℃
42.9

52.3
运动粘度(mm2/s) , 100℃
642.3
496.6
287.4
6700
饱和烃,%
11.33

25.7
19.5
芳烃, %
25.66
52.69
42.3
7.8
胶质加沥青质,%
63.01
35.87
32
48.2
蜡含量，%
8.1

12.4
4.8
三、生产分析
加工劣质渣油掺炼脱油沥青，容易对生产导致如下不良影响：
1.原料中断，装置原料泵、辐射泵不上量。2023年10月份，由于原料粘度太大，装置的原料泵、辐射泵多次不上量，一度导致装置停工，事后对原料进行分析，其粘度达937.4 mm2/s（100℃），给生产带来极大的被动。
2.分馏塔底、辐射泵抽出管线、分馏塔底循环线、加热炉炉管、焦炭塔油气线等部位结焦严重。1997年装置开工不到一年，备用辐射泵出、入口管线就结焦堵死，使该泵无法备用，循环线亦堵死停用，7、8月份检修时，发现分馏塔底及换热板严重结焦，用风镐、铁锤才清除下来，辐射管结焦近2厘米，使管径几乎缩小了一半，焦炭塔挥发线也严重结焦，难以长周期生产。
3.粉焦量大，焦炭收率增长。焦炭塔空高下降，携带到分馏塔的焦粉量大大增长。1997年装置开工一年，检修时发现分馏塔柴油上回流以下有大量焦粉，塔盘上的焦粉完全将浮阀及各抽出口淹没，使分馏塔的分离效果大打折扣，同时塔底和塔后的空冷管束也积有大量焦粉，塔底的焦粉几乎快要到达浮球液面计的位置，焦粉的大量携带，使装置几乎无法正常生产，长周期没法保障。
4.焦炭质量不稳定。由于原料性质变化大，焦炭有时非常硬，除焦难度非常大，有时又偏软，甚至导致除焦时塌方，同时焦炭挥发份大。曾经发生过多次除焦塌方，并使除焦设备损坏的事故（无井架除焦，塌方时极易损坏设备），此外，有时焦炭偏硬并含油，除焦也非常困难（这是混兑脱油沥青不均匀所致）。
5.气体产量不稳定。由于原料性质的变化，导致气体产量变化大。一般来说，原料越重，脱油沥青掺入量越大，气体产量就越大。由于装置解决量大，过大的气体量极易导致吸取塔、脱硫塔发生携带，一方面把吸取剂（柴油）携带到脱硫剂中，污染脱硫剂，另一方面会把脱硫剂携带出装置，影响净化干气的质量，加大了脱硫剂的损耗。
四、解决措施
针对以上出现的问题，在生产实际中，我们重要采用了如下措施：
1.加强对原油产地、性质的跟踪分析，建立原料产地、性质与操作参数台帐，摸索出一套比较适合该种原料掺炼脱油沥青的操作数据，当加工该种原料时，实行相应的操作方案，避免生产陷入被动。根据近几年的经验，同一地区生产的原料，其性质往往相近，因而操作参数也基本一致，因此结合其性质分析数据，不断地总结经验，摸索出该原料掺炼脱油沥青的较好的操作数据，以指导该原料的生产。下表以我装置炉-1/1为例，说明不同产地的原料掺炼脱油沥青的操作数据,见表—2。
表—2 不同产地的原料掺炼脱油沥青的操作数据
产地
辐射流量 t/h
辐射出口温度 ℃
焦碳塔空高 米
分馏塔底温度 ℃
南阳
30
498
12.4
≯390
乌拉尔
24
494
13.2
≯385
鲁宁
26
492
13.4
≯385
仪征
26
491
13.2
≯380

一般来说，胶质、沥青质含量越高，焦炭产率越高，加热炉出口温度越低。
2．提高原料进装置温度。原料性质变差后，其粘度增大，输送困难。提高原料进装置的温度，使原料粘度下降，减少了装置原料泵不上量的也许性。从2023年起，将原料进装置温度由80--90℃提高到110℃附近后，很少发生原料泵不上量的现象，并减少了装置能耗。
3．做好原料的混兑工作，使装置在一定的时期内，原料性质尽量平稳，避免生焦偏硬和含油。混兑原料遵循如下几点：（1） 饱和烃、 芳烃、 胶质加沥青质各含量相近的渣油方可进行混兑，一般不宜将高饱和烃与胶质、沥青质含量高的渣油混合，例如将南阳渣油与仪征渣油混合（在一次加工阶段就不宜混合），仪征渣油在491℃就发生生焦反映，而南阳渣油要到498℃才生成焦炭，假如混合加工，使炉出口温度不好控制，温度偏高，焦炭太硬，除焦困难，温度偏低，焦炭含油，焦炭挥发份高，等级减少，甚至无法出厂，难以找到一个比较合适的温度。（2）过于劣质的渣油不宜混兑劣质的脱油沥青，由于渣油粘度、胶质、沥青质含量高，混兑粘度、胶质、沥青质含量高的半沥青后，导致原料的粘度过高，易在分馏塔等部位结焦，影响长周期生产；应混兑饱和烃含量高的脱油沥青，并适当减少掺入量。
4．脱油沥青原料中兑入适量的催化油浆，减少脱油沥青的粘度，使焦化原料（渣油+脱油沥青）的粘度减少。催化油浆的密度为1.0 --1.08，凝固点30℃左右，分子量300-400，100℃粘度10-90mm2/s，饱和烃含量为15%-30%，芳烃含量为50%-80%，胶质含量5%-20%，没有沥青质。由于催化油浆重要具有小分子的饱和烃、芳香烃，粘度较小，渣油的大分子高粘度的沥青胶团可以均匀分散其中，油浆中的高缩合芳香烃组分将渣油中的部分烷烃和低缩合芳烃从沥青团上取代下来，抽提到DAO中，从而减小了脱油沥青的沥青团分子量和体积；此外，油浆中高缩合芳烃和胶质留在脱油沥青中，这两项的效应减小了脱油沥青的粘度。将催化油浆送入丙烷装置，与丙烷原料（渣油）混合进行溶剂抽提，生产出的脱油沥青粘度大大减少，这样，掺炼脱油沥青的焦化原料，粘度也明显下降，一定限度上改善了原料的性质，但催化油浆不宜过多，由于我厂油浆没有通过过滤，仅在灌区通过自然沉降，油浆中往往含催化剂颗粒，对焦炭的灰份和设备的冲蚀影响较大。
表—3、表—4是丙烷进料掺入各种比例油浆，脱油沥青针入度和软化点的变化情况。

表—3 丙烷进料掺入各种比例油浆脱油沥青针入度的变化 （DOA针入度， 1/10mm,25℃）
渣油品种
DAO收率
掺0%油浆
掺20%油浆
掺30%油浆
西江-江汉
45%
45
50
60
针入度上升比例

0
+11%
+33%
南阳-吐哈
50%
56
65
82
针入度上升比例

0
+16%
+46%
阿曼-西江
60%
52
85
105
针入度上升比例

0
+63%
+102%
由于粘度太高无法做分析，一般用针入度，延度，软化点来描述，针入度，延度高，软化点低表达粘度较小，反之较高。
表—4 丙烷进料掺入各种比例油浆脱油沥青软化点的变化 （DOA软化点， ℃）
渣油品种
DAO收率
掺0%油浆
掺20%油浆
掺30%油浆
西江-江汉
45%
58℃
52℃
50℃
软化点下降比例

0
-10%
-14%
南阳-吐哈
50%
52℃
49℃
47℃
软化点下降比例

0
-6%
-10%
阿曼-江汉
65%
57℃
51℃
46℃
软化点下降比例

0
-11%
-20%

5.在焦炭塔顶部注消泡剂，减少焦粉携带。 1999年使用该项技术，对延长装置生产周期起了很好的作用。值得注意的是，消泡剂含硅量太高容易导致汽、柴油硅含量高，影响下游装置（如柴油加氢）的生产，应采用低硅或者无硅的消泡剂
6.监控焦炭质量和焦碳塔空高，适时调整辐射流量、炉出口温度、炉注水流量。由于我厂原料来源广泛，输送环节多，实际生产中往往不能及时得到甚至无法得到原料的性质数据及产地，并且性质数据也有它的局限性，例如，饱和烃有也许是环烷烃，也有也许是直链烷烃，主链上有也许含较多的短支链，也也许相反，因此，监控焦炭塔空高、焦炭的质量状况，从而及时调整操作显得优为重要。
（1） 根据数年的摸索，加工劣质原料时，焦炭塔空高不宜低于11米（注消炮剂的情况下，这里空高是指从塔口到泡沫层），否则携带进分馏塔的焦粉量太大，容易堵塞辐射泵抽出口过滤器，影响长周期生产，并且辐射油中焦粉量大了，管线磨损严重，危及安全生产。
（2） 适时调节辐射流量和注水量。在保持装置大解决量的情况下，辐射流量一般根据焦炭塔空高和装置循环比及时调节，注水量为辐射量的1.2—2.5%。关于辐射量和注水量我们做了这样的实验，在保持辐射入口压力一定的情况下，减少注水量，提高辐射量，可以较大幅度的减少气体产量和焦炭产量，减少焦炭塔操作压力。
（3） 经济运营，调整辐射出口温度。根据焦炭质量和焦炭软硬限度，调整加热炉出口温度，减少燃料消耗。
7.采用在原料中注入缓焦剂、抑焦增收剂的措施。由于有些原料结焦温度极低，有的在380℃以下就开始生焦，这使得分馏塔循环线和辐射泵的过滤器频繁堵塞不畅，严重时5-7天就清焦一次，严重影响了安全生产。清理时发现焦炭呈块状，硬度大，说明该焦炭是在管线内再次生成，而不是从焦炭塔携带过来，同时炉管结焦速度较快，炉膛温度上升明显，清焦周期缩短，严重时仅为4个月。2023年初，在原料缓冲罐（D-1）抽出口注入缓焦剂，在辐射泵入口注入抑焦增收剂，由于缓焦剂具有剥离、溶解和改善油品层流状况的功效，涉及分馏塔底、辐射泵入口过滤器、加热炉炉管等处，较好地缓解了这些部位的结焦情况，循环线和辐射泵过滤器清焦次数降为一季度一次，加热炉炉管烧焦周期由本来的4个月延长到一年左右。注入抑焦增收剂后，液体收率上升，焦炭塔生焦高度有所下降。
这些措施对装置的长周期生产，提高装置的解决量起到了很好的作用。正是由于装置长周期大解决量生产，对提高全厂轻油收率的奉献是1-2%。
欢迎各位领导、专家和同行批评指正。我的发言完了。