塔河稠油焦化的開工與生產(chǎn)

1、塔河稠油常壓 - 焦化裝置的開工與生產(chǎn)長嶺分公司赴塔河開工隊潘先燦 錢衛(wèi)國1. 裝置概況：中國石油化工股份有限公司塔河分公司劣質(zhì)稠油技改項目常壓-焦化裝置由中石化石油化工科學研究院提供工藝包、洛陽石化工程公司承擔工 程設(shè)計和總承包。該裝置設(shè)計加工原油能力為120 萬噸/年，主要由原油換熱與電脫鹽、常壓分餾、延遲焦化、吸收穩(wěn)定及氣壓機等部分組成，根據(jù) 裝置加工原油粘度大，含硫、含鹽高、焦質(zhì)與瀝青質(zhì)含量高等特性，設(shè)計 采用了獨特的重質(zhì)原油常壓渣油大循環(huán)比延遲焦化加工工藝流程方案，主 要技術(shù)內(nèi)容包括：1.1 采用了常壓蒸餾與焦化裝置深度熱聯(lián)合工藝流程，原油進電脫鹽脫鹽脫水后經(jīng)換熱后到焦化加熱爐對流段

2、加熱到310 C進常壓爐，再由常壓爐加熱到350C360C后進常壓塔蒸餾出石腦油餾分及部分柴油餾分，常 底渣油去焦化分餾塔進行焦化過程；1.2 對劣質(zhì)的重質(zhì)塔河常壓渣油采用 1.0 大循環(huán)比延遲焦化加工工藝， 以期望達到適宜的裝置操作周期，同時可最大量生產(chǎn)焦化柴油，降低高含 硫的焦化蠟油產(chǎn)率，盡量避免彈丸焦生成；1.3 采用較低溫度塔河常壓渣油與焦化油氣換熱和調(diào)節(jié)焦化蠟油下回 流等手段來實現(xiàn)大循環(huán)比操作，同時可根據(jù)原料性質(zhì)及產(chǎn)品分布的要求靈 活調(diào)節(jié)循環(huán)比；1.4 根據(jù)循環(huán)比及加熱爐出口溫度與焦化蠟油收率及餾程之間對應(yīng)關(guān)系，在期望達到適宜的裝置操作周期的前提下，優(yōu)化裝置操作；1.5 采用適宜的注

3、汽量、 加熱爐出口溫度、爐膛溫度、爐管線速等工藝 條件，最大限度地降低因塔河原油瀝青質(zhì)含量過高造成的焦化爐管結(jié)焦傾 向，最大限度的減少焦化分餾塔底、焦炭塔出口油氣線結(jié)焦傾向，延長操 作周期；1.6 采用了二爐四塔工藝技術(shù)方案，以增加裝置操作的靈活性；1.7 采用了 24 小時生焦周期、冷焦水密閉處理技術(shù)以及密閉吹汽放空 流程?；谝陨咸攸c，中石化總部將其定性為試驗裝置，提出了進行塔河稠 油電脫鹽的工業(yè)攻關(guān)試驗課題、并要求在生產(chǎn)中要盡力避免彈丸焦的生成、 明確裝置開工周期要達到四個月以上。2、裝置開工特點 與其它常規(guī)焦化相比，塔河稠油的開工主要存在如下特點： 21 開工流程按常壓和焦化兩個相對獨

4、立的單元考慮，即：分別建立 常壓原油和焦化蠟油兩個獨立的閉路循環(huán)系統(tǒng)；當電脫鹽正常、常底泵上 量正常以后，待焦化條件具備，再將常底改到焦化，常壓切換原油，焦化 升溫、切換，建立正常的生產(chǎn)流程；常壓根據(jù)原油換熱終溫調(diào)整操作，直 至正常。22 根據(jù)石油化工科學研究院和洛陽工程公司出具的開工要點， 開工 方案要求開工用的原油密度 0.92 左右；待生產(chǎn)正常平穩(wěn)后，再逐步過渡到 密度為 0.96 左右的塔河重質(zhì)原油。開工用油性質(zhì)見表 2 1：表 2-1 ：開工原油與設(shè)計基礎(chǔ)用油性質(zhì)對比項目塔河原油A塔河原油B塔河原油塔河原油油樣用途開工用油開工用油設(shè)計基礎(chǔ)用油設(shè)計基礎(chǔ)用油取樣時間2004.092004

5、.092003.022001.09密度（20C）0.92810.94290.94390.9678運動粘度50 C108.0204.0288.3197980 C26.0346.76121.1255.0水分W%0.280.120.20-機械雜志W(wǎng)%0.140.24鹽含量ugNaCI/g51812452凝固點C-20-19-22-7殘?zhí)縒%12.514.613.916.5灰分0.0510.0590.0520.059總酸值MgKOH/g0.200.250.061.37膠質(zhì)W%12.514.318.624.6瀝青質(zhì)W%9.010.611.213.7兀素分析84.9485.3784.9484.98C11.

6、6711.4611.3510.69H2.12.42.42.6S0.420.430.360.42N金屬分析<0.1<0.10.40.4AI28.06.34.219.1Ca<0.1<0.1<0.1<0.1Cu2.54.85.91.7Fe1.90.40.6-Mg13724.715.120.7Na29.936.233.441.2Ni<0.1<0.1<0.1-Pb175213230294V模擬蒸餾c464686-初餾點132143175-5%179196238-10%315346413-30%416459537(49%)-50%513538(63%)

7、-70%537(74%)-90%-23 大循環(huán)比是塔河稠油焦化加工技術(shù)的核心， 其實質(zhì)是降低加熱爐聯(lián)合進料中的瀝青質(zhì)含量。鑒于開工過程中裝置無任何循環(huán)比的調(diào)節(jié)手段， 在開工方案中設(shè)置了在裝置變油后、升溫前，即裝置開工狀態(tài)由閉路循環(huán) 改開路后，在分餾塔 32 層打入罐區(qū)蠟油或開工焦炭塔循環(huán)蠟油，以達到降 低加熱爐聯(lián)合進料中瀝青質(zhì)含量的目的，化解裝置變油升溫后到切換正常 這一段時間的風險。實際開工過程中，鑒于常壓塔拔出率低、裝置閉路循 環(huán)流程內(nèi)還有大量的蠟油，加熱爐聯(lián)合進料中瀝青質(zhì)含量還相對較低的情 況，從常壓切換原油到焦炭塔切換四通閥直至整個裝置建立正常的生產(chǎn)流 程都沒有引入外來蠟油。從這一點來

8、說，塔河焦化開工與其它常規(guī)焦化相 比并無二樣。24 為了降低焦炭塔切換前高溫重油在焦炭塔和甩油系統(tǒng)結(jié)焦的風險，切換焦炭塔四通時的加熱爐出口溫度在 420C之前，而常規(guī)焦化的切換 溫度一般為480 C左右。25為了保證焦炭塔在切換四通前甩凈存油、 同時確保甩油出裝置溫 度不超標，開工方案設(shè)置將一組焦炭塔（A、B或C、D）在閉路循環(huán)階段 就同時投用，裝置變油后，其中的一個塔就只出不進，該塔用于切換后的 正常生產(chǎn)，塔內(nèi)存油視情況可外甩或打回分餾塔補充開工循環(huán)蠟油。26 常壓和焦化閉路循環(huán)階段， 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)引入瓦斯充壓、 三塔汽 油循環(huán)待料。27 裝置并爐采用焦炭塔進料線直接進油、 加熱爐快速升溫、

9、 焦炭塔 內(nèi)存油不外甩的方法，目的是防止甩油系統(tǒng)結(jié)焦。一般從焦炭塔進料到加 熱爐出口溫度正常耗時約2030分鐘。28為了最大限度地減緩焦化爐管的結(jié)焦速度，裝置變油后即在焦化 分餾塔底注入了專門針對塔河稠油研制的防焦劑，注入濃度為 80100ppm （對加熱爐進料）。3操作分析與條件摸索 常壓焦化裝置自開工正常以來，分別經(jīng)歷了單爐生產(chǎn)、雙爐滿負荷 生產(chǎn)和雙爐低負荷生產(chǎn)等各個不同的階段。摸索出不同工況下適宜的操作 條件如下： 31 單爐生產(chǎn)受工藝流程和設(shè)備的影響，單爐生產(chǎn)時操作難度較大，主要體現(xiàn)在以 下幾個方面：3.1.1 常壓爐操作難度大單爐生產(chǎn)時，裝置的加工量不到設(shè)計值的一半，從操作上反映出焦

10、化 蠟油和柴油等高溫位熱源明顯不足，原油換熱溫度和換熱終溫偏低，分別 為170180C和280295C,偏離設(shè)計值近30C,從而使常壓爐的負荷增 大；特別是常壓爐兩分支流量分別依賴焦化兩爐對流流量監(jiān)控，單爐生產(chǎn) 時為保證常壓爐A、B兩路進料不偏流，采取了焦化兩爐對流都進料的方式， 因此常壓爐出口溫差達 3040C,為了既保證需要的爐出口溫度，又保證 常壓爐輻射分支溫度375C，操作上只能采取調(diào)火與調(diào)量相結(jié)合的辦法進 行調(diào)節(jié)，常壓爐的操作難度大。3.1.2 焦化分餾塔的操作波動大由于分餾塔設(shè)計處理能力大，且沒有設(shè)置頂循和柴油集油箱，單爐生 產(chǎn)時，分餾塔汽液相負荷小，特別是在焦炭塔預(yù)熱時表現(xiàn)得尤為

11、突出，頂 循和柴油泵時有抽空現(xiàn)象，影響了整個裝置的平穩(wěn)操作。電脫鹽罐入口溫度偏低且波動大由于熱源的相對減少及焦化操作周期性的波動，原油進電脫鹽罐的溫度一般為120130C，而且波動較大，影響了脫鹽效果。針對單爐生產(chǎn)存在的問題，操作上采取的主要措施是：a. 減少中壓蒸汽發(fā)生器的取熱，以提高原油換熱溫度。b. 常壓爐出口溫度按350355 C控制，可減少常壓塔的拔出，以增加 焦化分餾塔的汽相負荷，維持分餾塔的汽液相平衡，盡可能減少頂循泵和柴油泵的抽空。c. 控制焦化生產(chǎn)爐與停產(chǎn)爐對流室分支流量偏差 5t/h，盡可能為常壓 爐提供較好的操作條件。3.2雙爐滿負荷生產(chǎn)：雙爐滿負荷生產(chǎn)條件較單爐寬容得多

12、，而且各項主要的操作參數(shù)、 物料平衡及產(chǎn)品質(zhì)量分析都達到或接近設(shè)計水平，這說明通過調(diào)整后的 操作條件是適宜的。不同工況下的適宜操作條件見表 3- 1表3- 1:常壓一焦化裝置操作條件項目單位單爐生產(chǎn)適宜操作條件雙爐生產(chǎn)適宜操作條件原油進閃蒸塔溫度°C180210常壓爐爐岀口溫度°C350355360常頂溫度C120130120130常頂壓力MPa0.03 0.050.03 0.05常壓塔底溫度C330350340350焦化爐輻射岀口溫度C495495焦化爐對流管岀口溫度C290300310焦化生產(chǎn)爐分支進料量t/h28.0 30.028.0 30.0生產(chǎn)爐分支注汽量kg/h

13、420+150350+150焦碳塔頂壓力MPa0.120.14分餾塔塔頂壓力MPa0.100.120.12分餾塔頂溫度C120130110125分餾塔蒸發(fā)段溫度C383385分餾塔塔底溫度c368365循環(huán)比（對常底油）1.40.95 1.04生焦周期h24243.3雙爐低負荷生產(chǎn)受外界的影響，裝置一度降量生產(chǎn)，負荷最低時只有設(shè)計負荷的一半，與單爐生 產(chǎn)比較，常壓爐的操作有所改善，其它操作條件與單爐生產(chǎn)相當。3.4電脫鹽電脫鹽裝置作為原油脫鹽、脫水裝置，對于抑制裝置設(shè)備腐蝕、防止爐管結(jié)焦、延長裝置開工周期具有重要的意義。電脫鹽特點針對塔河劣質(zhì)稠油的特性，電脫鹽的設(shè)計在工藝上采用了三級脫鹽、脫水

14、技術(shù)，且 三級脫鹽罐的排水作為一級脫鹽罐的注水，有利于破乳劑的重復(fù)利用，以提高破乳效果。在設(shè)備結(jié)構(gòu)上電脫鹽罐內(nèi)電極組合件采用了平流鼠籠式結(jié)構(gòu)，即在電脫鹽罐內(nèi)部采用了分段多層偏心鼠籠式組合電極，電極組合件由3層橫斷面呈圓環(huán)形的電極組成，相鄰兩層電極之間形成環(huán)形空間，電極組合件中相鄰兩層電極之間的間距從頂部到底部逐漸由 小增大。與其它電脫鹽技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)型式的電脫鹽罐具有以下優(yōu)點：a. 由于電極組合件由23層橫截面為圓環(huán)形的電極組成，所以可以形成多層環(huán)形電 場，能最大限度地占據(jù)罐內(nèi)的空間，使有效電場的空間增大，且可消除電場死角，使罐 內(nèi)電場利用率提高。b. 電極組合件中相鄰二層電極之間的間距由頂

15、部到底部逐漸增大，所形成的環(huán)形電場的電場強度由頂部到底部逐漸減弱，在橫截面上電場強度的分布為上強下弱”在罐體內(nèi)油料含水量較小的上部區(qū)域電場強度大，油料含水量較大的下部區(qū)域電場強度較 小，因此電場強度分布合理。此外，由于環(huán)形電場的電場強度由頂部到底部逐漸減弱， 降低了電流，從而可以節(jié)省電耗。c. 油水混合物料在電脫鹽罐內(nèi)水平流動，環(huán)形電場中下降的水滴沿油料流動方向呈 水平拋物線軌跡下降，解決了老式脫鹽罐存在的上升油流對下沉水滴的阻滯作用，可減 輕油料與下降水滴之間的返混效應(yīng)。電脫鹽效果經(jīng)過對電脫鹽裝置的工業(yè)調(diào)試和多次對比、正交試驗，篩選出較為適宜的操作條件（見表3-2 ）,原油電脫鹽效果見表3-

16、 3:表3-2:常壓焦化裝置電脫鹽操作條件：項目單位控制指標電脫鹽操作條件單爐生產(chǎn)雙爐生產(chǎn)電脫鹽進料溫度C115145135140V1102A壓力MPa> 1.40.850.95V1102B壓力MPa> 1.40.820.92V1102C壓力MPa> 1.40.800.90V1102ABC電壓kv14/22/28/34/402834V1102ABC混合壓降MPa0.070.08V1102ABC油水界位根2-3121 -2電脫鹽進料溫度C115140135140V1102AB（注 水量t/h一12、 10、 515、10、5破乳劑注入量L/h一200、 250、 300300、

17、 200、 150破乳劑注入量PPm506090表3 3:原油電脫鹽分析時間單位重度脫前含鹽脫后含鹽脫鹽率含鹽5/10mg/l合格率kg/m3mg/lmg/l%2004年12月數(shù)據(jù)區(qū)間914.5937.711.59561.8713.6544.288.429.17/66.67均值930.622.077.092005年1月數(shù)據(jù)區(qū)間912.5939.57.06149.92.4718.2412.897.334.48/75.86均值930.239.336.602005年2月數(shù)據(jù)區(qū)間925.4938.819.7654455.2766.2125.599.50/24均值929.9688.1824.172005

18、年3月數(shù)據(jù)區(qū)間925.2938.979.83323.515.2185.723.498.20/0均值932.5648.4155.742005年4月數(shù)據(jù)區(qū)間926.6938.617.75426.71.69185.723.499.035.48/51.61均值933.7111.7027.772005年5月數(shù)據(jù)區(qū)間927.8943.229.26774.62.8814.2190.899.645.16/74.19均值936.1121.106.87從以上數(shù)據(jù)可看出，塔河稠油含鹽極不穩(wěn)定，脫前含鹽最低時只有7.06mg/l，最高達到了 5445mg/l，而且含鹽基本隨著重度的增加大幅上升。4月份，洛陽工程公司來

19、現(xiàn) 場對電脫鹽進行調(diào)試，操作上調(diào)整了各級的破乳劑注入量，使得脫后含鹽顯著降低，到 5月份，脫后含鹽基本能穩(wěn)定控制在 10mg/l以內(nèi)。4. 裝置主要技術(shù)經(jīng)濟指標：4.1裝置產(chǎn)品分布:常壓-焦化裝置作為一套試驗型裝置，開工投產(chǎn)六個多月以來，通過對操作的調(diào)整和優(yōu)化以及對設(shè)備問題的處理，現(xiàn)已運行正常，特別是45月份，裝置日均加工量分別達到了 3787.5和3699噸，已超過3600t/d的設(shè)計能力。45月份產(chǎn)品產(chǎn)率分布與設(shè)計值對比情況見表4 一 1o表41 :物料平衡項目2005年4月2005年5月設(shè)計輸入t原 油1136251146713600 t/d重整G餾分222240加氫干氣690688一輸

20、出%直餾石腦油5.644.844.88直餾柴油21.9122.1116.6液化氣2.893.082.80焦化汽油16.0916.5414.16焦化柴油28.4827.5627.45蠟油0.811.172.74甩油1.100.861.17焦炭18.5919.2224.31干氣4.424.465.49加工損失0.080.170.40從表4-1可看出，裝置實際產(chǎn)品分布不管是輕收還是液收都要優(yōu)于設(shè)計，特別是焦炭產(chǎn)率比設(shè)計要低5個百分點以上，這主要是加工的原油比設(shè)計的低得多，從表3 3反映出開工以來，裝置的原油重度在0.93左右，而裝置是按重度大于0.96的重質(zhì) 原油設(shè)計的；裝置一直貫徹大循環(huán)比的設(shè)計原

21、則，因此蠟油產(chǎn)率比設(shè)計值低出1.5個百分點以上。4.2產(chǎn)品質(zhì)量裝置主要產(chǎn)品典型分析數(shù)據(jù)見表 4 - 2 表4 2:主要產(chǎn)品典型分析數(shù)據(jù)分析項目初餾點C10%C50%C90%CKKC全餾%常頂油5088.5122146.5160.597.5穩(wěn)定汽油3765.5126.5180.519997.3分析項目初餾點10%50%90%95%KKCCCCCC常一線油176182200.5223.5231245常二線油224265298.5345356364焦化柴油179.5237292334.5343.5350焦炭揮發(fā)份：811%灰份：0.22硫：3.84.04.3裝置能耗常壓-焦化裝置能耗與設(shè)計值比較見表

22、4 - 3:組成燃料氣電循環(huán)水新鮮水除氧水1.0Mpa 蒸汽3.5Mpa蒸汽熱輸出能耗單位kg/tkwh/tt/tt/tt/tt/tt/t410 kcl/tkg/t05年4月29.0622.885.780.120.026-0.092410.20260一47.1205年5月29.0322.675.720.060.1478-0.063420.19765一48.73設(shè)計31.6728.35.400.2670.107-0.1740.147-1.45339.0注：燃料氣熱值按 950 x 104kcl/kg考慮。裝置能耗高出設(shè)計值89個單位，主要原因是裝置自產(chǎn) 3.5MPa蒸汽與原油換熱 矛盾，為保證原

23、油換熱終溫，以降低常壓爐的負荷，裝置遵循了少產(chǎn)汽、多換熱的原則， 造成過熱蒸汽爐出口溫度超過550E，為保護爐管，被迫將裝置自產(chǎn)3.5MPa蒸汽在爐出 口放空，同時補充一部分I.OMPa蒸汽，蒸汽總排放量超過8t/h，對能耗的影響在6個 單位以上。另外，3月份以后氣溫上升，停用采暖水熱輸出。5. 遺留問題與改進措施裝置開工以來，在調(diào)整操作和優(yōu)化生產(chǎn)的同時，發(fā)現(xiàn)了不少暫時還不能解決的問 題，主要遺留問題及建議如下：1）焦化分餾塔無頂循和柴油集油箱。裝置低負荷生產(chǎn)或焦炭塔預(yù)熱及處理時，柴油泵和頂循泵時常抽空。鑒于焦化汽油和柴油混合加氫，不存在汽、柴油的分離精度要 求，因此，可以考慮在檢修時增設(shè)頂循和柴油集油箱。2）按目前流程，裝置在單爐生產(chǎn)時常壓爐兩路流量與出口溫