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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
14、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)阿曼油0.9247.01.4564伊朗、拉万油1.00018.02.12伊朗重、沙特轻、阿曼混油0.99715.03.5628为了分析配炼丙烷脱沥青残脱油后对产品收率的影响，对配炼进行了标定，收率的数据如表8和表9。表8 配炼丙烷脱沥青残脱油的物料平衡 原料：
15、冷渣、丙烷脱沥青残脱油、三蒸馏伊朗重渣、四蒸馏拉曼渣 项 目物料 流 量收率t/dt/h入方：冷渣等200280.750100出方瓦斯183.777.4869.18汽油162.007.4758.09柴油611.0029.03630.52蜡油471.1415.24523.53拿油51.051.9732.55焦炭512.8219.16725.62损失10.220.4040.500表9 不配炼丙烷脱沥青残脱油的物料平衡 原料：冷渣、三蒸馏伊朗重渣、四蒸馏拉曼渣 项 目物料 流 量收率t/dt/h入方：丙烷残脱油等206586.04100出方瓦斯200.298.359.70汽油152.446.357.
16、38柴油620.8925.8730.07蜡油472.3719.6822.88拿油52.042.172.52焦炭556.6423.1926.96损失10.330.430.500从以上分析及各种表格数据可以看出，装置在配炼丙烷脱沥青残脱油后，轻油收率提高了0.5%。4.3 配炼催化油浆装置在年月中旬开始配炼催化油浆。虽然催化油浆含硫低，但原料比重大，残碳高。其性质与减压渣油性质对比如表10。表10 原料性质油种密度含硫残碳饱和烃芳烃胶质沥青质巴士拉渣油1.01424.8820.718.1455.9721.84.09沙轻渣油1.03054.422.4130.7348.3513.787.14阿曼渣油0
17、.97082.3614.530.3544.520.207.14催化油浆1.03420.986.230.5352.5316.620.324.3.1 催化油浆对产品收率的影响催化油浆的配炼比例一般为装置处理量的，即吨天。从表11对比，可以清楚的看到，配炼催化油后，轻油有明显下降，下降了约8，而焦碳收率则上升4.4，瓦斯收率也上升了2.3，这说明缩合反应加剧，有利于焦碳生成。而柴油收率明显下降，因此油浆对柴油收率影响较大。2001年因2-5月份炼催化油浆影响到4-5轻油收率。同时，瓦斯收率上升较大，甚至瓦斯收率超过了汽油收率。表11 产品收率对比表2000年2001年2-5月收率对比产量(t)收率(
18、%)产量(t)收率(%)入方：处理量652081192916出方瓦斯459127.041179969.3282.287汽油6612410.140167848.700-1.440柴油23974236.7665669629.389-7.377蜡油13241320.3064478623.2152.909拿油315364.83677204.002-0.834焦炭13309520.4114797024.8664.455损失32590.59640.50合计652081192916轻油收率46.90638.089-8.8174.3.2 催化油浆对产品质量的影响虽然催化油浆本身含硫较低，但由于配炼比例较低，对
19、降低焦碳含硫意义不大。催化油浆残炭值高，造成蜡油残炭值高，如果按不配催化油浆来考虑，要保证蜡油残炭只需将四层回流控制在4m3/h就可满足质量指标。而实际上在配炼油浆后，要保证蜡油残炭四层回流控制在10m3/h以上。这样明显造成装置循环比大，不利于装置大处理量。其它产品汽油、柴油质量没有明显改变。4.3.3 催化油浆对生产的影响在配炼催化油浆后，油浆裂解温度低，容易在泵体内结焦。因此对备用辐射泵投用时，由于有部分的焦粉及催化剂粉沫容易存在泵体内，在备用泵启动时容易造成四路辐射调节阀因焦粉而卡住，引起辐射量大的大幅波动。同时长期使用催化油浆已造成调节阀的阀心磨损严重，2001年2月份新投用的两个炉
20、-2辐射调节阀已在九月份更换，主要就是阀心磨损，调节阀关不严。5 在应急状态下恢复生产新工艺根据延迟焦化的反应机理，在出现装置停电或重大设备事故时，在无备用焦炭塔的情况下，加热炉降温后，将原生焦塔切换改直抽后，给上小吹汽保持渣油进口通道畅通，这样一旦恢复供电或事故处理完毕，加热炉即可升温，达到切换条件后，停下小吹汽，重新切换至原生焦塔生焦，从而避免了以往因无备用塔，装置只好打循环。有空塔后还要进行试压，试压合格后，要切换至顶部进料按装置开工步骤进行恢复生产，时间长，工作量大。采取装置在应急状态下恢复生产新工艺，每次可节约开工时间48小时，从而提高了装置的加工能力，提高了装置的经济效益。6 总
21、结通过采用新工艺和新方法，扩大焦化装置的源料来源，拓宽炼油厂各种渣油的出路；提高焦炭塔的利用率；缩短焦化装置在因处理停电等事故或设备故障而停工后恢复生产的时间，多加工渣油。总之，在装置现有设备的条件下，通过各种途径，深挖潜力，在保证生产安全的前提下，是可以进一步提高焦化装置处理能力的。7 存在问题 茂名延迟焦化装置作为七十年代投产的老装置，随着加工进口高含硫原油的增多，原料日趋劣质化，装置虽然进行了部分改造 ，但由于设备腐蚀、冲刷比较严重，加上工艺落后，装置存在问题仍比较多，主要是：装置工艺换热流程不合理，低温位热源未能得到利用;装置能耗较高，焦炭塔超期负役隐患较多;除焦系统自动化水平低，冷焦水含油较多，且沉积或悬浮在水中，较难回收，从而影响冷焦水的循环利用等。
