延迟焦化装置轻、重污油回炼技术的优化与应用_尤顺.pdf

2023年05月|39环保与节能操作而导致接触冷却塔底泵频繁抽空，直接造成焦炭塔急冷油中断，分馏塔底温度和液位大幅度波动。中海沥青股份有限公司通过技术研究和工艺改造，同时结合装置的实际特点，对于轻污油选择直接回炼至分馏塔中段返塔部分；而对于重污油，由于其成分比较复杂，既包括装置内的自产重污油，也包括装置外送来的重污油，故选择将装置外产生的重污油先回收至该装置内重污油罐，然后通过重污油罐底重污油回炼泵回至分馏塔 28 层塔盘蜡油上返塔部分。同时，将装置内自产重污油送至接触冷却塔。接触冷却塔底油的流向分为三个部分，一部分通过接触冷却塔底泵升压，作为急冷油回炼至焦炭塔顶，另一部分送至分馏塔底部作为循环洗涤油，还有一部分，则通过分馏塔蜡油馏出阀送至蜡油汽提塔，经过一系列冷却后送至重污油罐，再通过重污油回炼泵送至分馏塔蜡油上返塔部分重新进行回炼。该装置还通过将分馏塔下部高温重蜡油(43 层0 引言延迟焦化装置在生产过程中，必定会产生一定量的污油，这些污油主要分为轻污油和重污油。如果将这些轻污油或重污油直接送至罐区，需要经过脱水和升温才能重新送至其他装置再进行回炼处理，必然会增加额外的能耗。除此之外，如果有些污油回炼后产生的产品(如：蜡油)如果不进行回炼，而是直接作为燃料油对外销售，则会因为市场价格低而造成一定的经济损失，因此，如何降低蜡油收率也是装置在轻、重污油回炼过程中急需解决的问题。另外，不管是轻污油回炼还是重污油回炼，都不可避免地会遇到回炼带水的情况，如果轻污油或重污油回炼时带水，则会在高温管线内大量汽化，比如，当回炼至分馏系统时，对分馏塔的侧线回流量会造成很大的冲击，严重时会造成分馏塔冲塔。再比如，当回炼重污油进入到接触冷却塔时，会随着焦炭塔的周期性延迟焦化装置轻、重污油回炼技术的优化与应用尤顺(中海沥青股份有限公司，山东 滨州 256600)摘要：文章主要介绍了轻、重污油回炼技术经过优化之后在 100 万吨/年延迟焦化装置的应用情况。回炼轻污油时，通过将轻污油回炼至分馏塔中段返塔线上，增加了汽油和柴油的收率。回炼重污油时，通过将装置外送至装置内的重污油回炼至分馏塔蜡油上返塔线上，将装置自产蜡油送入接触冷却塔，然后重新回炼至焦炭塔和分馏塔，通过增加分馏塔的循环比，将蜡油组分送至焦化加热炉进行了重新回炼，在轻、重污油同时回炼的情况下，蜡油收率降至了 0%,汽油、柴油、气体和焦炭的收率均有一定程度的提高。此工艺经过实施以后，虽然装置能耗略有增加，但是，从总体来看，提高了企业的经济效益，经测算，每年可增加约 2 500 余万元的经济效益。关键词：延迟焦化；轻、重污油回炼；经济效益中图分类号：TQ05 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)14-0039-04DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.14.012Optimization and Application of Light and Heavy Waste Oil Reprocessing Technology in Delayed Coking UnitYOU Shun(China Offshore Bitumen Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China)Abstract:This paper mainly introduces the application of light and heavy waste oil refining technology in 1 million tons per year delayed coking unit after optimization.When the light waste oil is recycled,the yield of gasoline and diesel oil is increased by recycling the light waste oil to the middle part of the fractionation column.During the reprocessing of heavy waste oil,the heavy waste oil sent from other units was reprocessed to the upper part of wax oils returning to the fractionation column.At the same time,the wax oil produced by the unit itself was sent to the contact cooling tower,and then returned to the coke tower and the fractionation column for reprocessing.By increasing the recycle ratio of the unit,the wax oil component was sent to the delayed coking heater for reprocessing.In the case of simultaneous reprocessing of light and heavy waste oil,the yield of wax oil was reduced to 0%,and the yield of gasoline,diesel,gas and coke was improved to a certain extent.After the implementation of this process,although the energy consumption of the unit has increased slightly,on the whole,the economic benefits of the enterprise have been improved.It is estimated that the economic benefits of about 25 million yuan can be increased every year.Keywords:delayed coking process;light and heavy waste oil of recycling;economic benefits环保与节能环保与节能40|2023年05月会造成接触冷却塔底泵频繁抽空、接触冷却塔塔顶回流中断、焦炭塔顶急冷油不上量，严重时，会造成焦炭塔顶急冷油中断，焦炭塔顶超温和分馏塔底结焦。对于装置内自产重污油，则主要来自老塔处理过程中的自产蜡油或重蜡油，包括焦炭塔预热前期产生的甩油和吹汽给水冷焦过程中产生的蜡油或重蜡油。由于预热前期甩油温度偏低，而且含有少量的冷凝水，因此也会造成接触冷却塔底泵发生抽空。在吹汽给水期间，由于高温油汽从焦炭塔吹入了接触冷却塔，塔底如果存水，也会吸热汽化，也会导致接触冷却塔底泵出现抽空现象。而且，如果将装置内自产蜡油外送至罐区作为燃料油外卖，还会造成一定的经济损失。2 其他炼厂的回炼方案2.1 其他炼厂的轻污油回炼方案因为轻污油成分比较复杂，而且通常含水和其他杂质。所以，一般炼厂会根据轻污油的性质，将轻污油在罐区切水后回炼至焦化装置。中海油气泰州石化有限公司尝试了三种不同的回炼方式，一是将轻污油回炼到分馏塔柴油上返塔部分，二是将轻污油回炼到分馏塔顶回流罐，三是将轻污油回炼至接触冷却塔。根据生产需要，最终采取将轻污油回炼至分馏塔顶回流罐的流程。中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司则选择直接回炼至柴油返分馏塔线上。2.2 其他炼厂的重污油回炼方案中海油气泰州石化有限公司选择将罐区来的重污油通过接触冷却塔的进料雾化器送至接触冷却塔中，重污油在接触冷却塔中被加热后进入塔底，和塔底油一起去焦炭塔去做急冷油，水汽和轻油组分则进入接触冷却塔顶回流罐进行油水分离。中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司则选择将罐区来的重污油回炼至接触冷却塔下返塔线上，经过接触冷却塔底加热器加热至 150 后进入塔底，和塔底污油一起送至焦炭塔去做急冷油1。针对重污油回炼带水造成塔底泵抽空的问题，有些炼厂也尝试了不同的解决方案，中海油气泰州石化有限公司通过接触冷却塔底加热器和水箱将接触冷却塔底温度控制在 180 来减少接触冷却塔底泵的抽空现象2。3 优化后的工艺应用3.1 优化后的轻污油回炼方案根据实际经验，经过优化之后，该装置轻污油回炼的主要途径是经过地下轻污油泵送至分馏系统，经塔盘)引入接触冷却塔，将接触冷却塔底温度维持在220 左右，最大限度的避免了接触冷却塔底泵的抽空现象。通过调节装置循环比(主要是增大循环比)，将装置内自产蜡油的收率降为了 0%，解决了自产蜡油作为燃料油外卖经济效益低下的问题。1 早期回炼方案1.1 早期轻污油回炼工艺及存在的问题该装置的轻污油主要包括汽油反冲洗过滤器产生的轻污油，压缩机入口分液罐，压缩机级间分液罐排液产生的轻污油，吸收稳定系统各机泵和换热器检修时产生的废油，这些污油的主要成分是汽油和柴油。该装置早期的轻污油通过地下轻污油泵抽出，直接回炼至分馏塔柴油段富吸收油返塔部分，后因地下轻污油罐容易存水，则选择将轻污油经地下轻污油泵先送至罐区，经过罐区脱水，升温后再送至焦化分馏塔中段换热器返回分馏塔。轻污油回炼至富吸收油返塔线上时，经常由于轻污油带水造成柴油自动反冲洗过滤器频繁反冲，不仅造成柴油和汽油产品质量不合格，而且反冲洗会产生更多的轻污油，不利于节能降耗。回炼至换热器时会导致中段返塔流量大幅度波动，扰乱分馏塔物料平衡和热量平衡，严重时导致分馏塔冲塔。1.2 早期重污油回炼工艺及存在的问题该装置的重污油则主要包括开停工过程中产生的污油、冷水罐或热水罐定期撇油时产生的污油、设备检维修密闭吹扫时产生的污油、焦炭塔预热过程中产生的甩油、老塔大吹汽和给水冷焦过程中产生的污油，和其他装置送至焦化装置内重污油罐的污油。这些污油的主要成分是柴油和蜡油组分。该装置早期的重污油回炼工艺为：对于装置外产生的重污油，首先收至该装置内重污油罐，然后通过重污油回炼泵直接送至接触冷却塔上返塔进行回炼，与装置内产生的蜡油或重蜡油混合在一起，进入接触冷却塔底，一部分塔底油经过接触冷却塔底泵送至焦炭塔顶做急冷油，另一部分则进入分馏塔底作为循环洗涤油，还有一部分，则是由分馏塔进行分馏，馏出至蜡油汽提塔，汽提塔底蜡油通过产品蜡油泵直接外送至蜡油罐区。该方案有其自身的缺点。对于装置外产生的重污油，因为是直接回炼至接触冷却塔上返塔，所以，如果罐区重污油脱水不够彻底，那么，进入到焦化重污油罐后就会产生带水现象，当接触冷却塔底温度低于100 时，尤其是在冬季或装置整体热量不足时，会有凝结水产生。当水变成蒸汽进入接触冷却塔后，很可能2023年05月|41工况下，将分馏塔底温控制在 350365，既增加了经济价值较高的汽油和柴油的收率，又能直接将蜡油收率降至 0%，还能保证分馏塔底温度不超过结焦温度，还能实现所有重污油组分的全部回炼。4 工艺优化后的效果4.1 主要产品收率的变化该装置轻污油的主要成分为柴油和汽油，轻污油回炼至分馏塔中段返塔线上后，其中的柴油和汽油组份直接进入侧线产品中，所以汽油、柴油的收率会有所上升。该装置的重污油主要是蜡油和柴油，回炼位置是分馏塔蜡油上返塔线，回炼重污油后在原料加工量和加热炉进料量都不变的情况下，柴油和蜡油的收率都会增加。在增加循环比后，由于部分蜡油被送入加热炉重新进行了回炼，故蜡油的收率会下降，汽油、柴油、气体、焦炭的收率均会有所上升。由于装置的轻污油和重污油大多数情况下是同时进行回炼，所以从整体上看，蜡油收率降至了 0%，汽油、柴油、气体和焦炭的收率均有一定程度的提高。表 1 为轻、重污油同时回炼前后产品收率的对比。表1 轻、重污油同时回炼前后产品收率对比单位：%项目同时回炼之前同时回炼之后增加值干气6.727.590.87液化气6.627.480.86焦化汽油18.2018.830.63焦化柴油42.3443.330.99焦化蜡油4.470.00-4.47普通石油焦2A21.53-85.641.144.2 主要产品质量的变化该装置的轻污油组分大部分为汽油，少部分为柴油，回炼的位置为分馏塔中段返塔线。回炼后相当于增加了中段返塔的冷回流量，降低了中段返塔油品的温度，因此，回炼初期柴油的 95%点会稍有降低。为了保证产品质量合格，在回炼时适当降低了柴油下返塔量，与此同时，还适当地增大了柴油抽出量，这样很快就能将柴油 95%点调节合格。该装置的重污油组分大部分为蜡油或重蜡油，少部分为柴油，回炼的位置是分馏塔蜡油上返塔部分。由于重污油罐内油品温度为 3080，回炼后相当于增加了蜡油上返塔的冷回流量，同时也降低了蜡油上返塔回流温度，而增大冷回流量可能导致柴油 95%点偏轻，所以，回炼重污油时，适当降低了蜡油上返塔流量，然后根据重污油组成中蜡油和柴油的比例适当过反复测试发现，当回炼至分馏塔富吸收油返塔线时，很容易因为轻污油带水导致柴油上返塔流量不稳，柴油反冲洗过滤器频繁反冲，分馏塔顶超温超压，柴油和汽油产品质量不合格。所以，装置经过大修之后，增加了富吸收油返分馏塔线至分馏塔中段油返塔线的跨线，这样能将轻污油回炼至中段油返塔线，减小了轻污油回炼对分馏塔上部的影响，增加了分馏系统回炼轻污油的稳定性。3.2 优化后的重污油回炼方案根据实际经验，对于装置外回收至装置内重污油罐的重污油，该装置不再回炼至接触冷却塔上返塔部分，而是选择回炼至分馏塔蜡油上返塔部分。进入蜡油上返塔回炼后，由于重污油罐内主要是蜡油组份，还有少部分柴油组份，回炼后相当于增加了蜡油上返塔的冷回流量，可能导致柴油 95%点偏低。所以，回炼重污油时，将蜡油上返塔流量降低了 25 t，同时，还根据重污油罐内油品组成中蜡油和柴油的比例适当提高了相应产品的馏出量。通过反复测试，这种回炼工艺能够在分馏塔的操作弹性之内不影响其侧线产品的主要产品质量。对于装置内周期性自产的重污油，主要存在于接触冷却塔中，一部分经过接触冷却塔底泵送至焦炭塔顶作急冷油，另一部分送至分馏塔进行切割，切割后的重蜡油组分留在分馏塔底作为循环油，汽油和柴油组分送至储运罐区，蜡油组分则根据生产要求送至罐区或送至重污油罐重新进行回炼。为了解决接触冷却塔底泵频繁抽空的问题，该装置增设了分馏塔重蜡油至接触冷却塔返回线流程和接触冷却塔底蒸汽发生器取热流程。实际经验表明，当接触冷却塔底温度通过分馏塔来的重蜡油加热和接触冷却塔底蒸汽发生器取热后，大部分时间都能平稳地控制在 220 左右3。通过这样优化之后，不管是预热甩油期间还是吹汽给水期间，都可以使接触冷却塔底蜡油含水量大大降低，从而降低接触冷却塔塔底泵出现抽空的频率，能够平稳地回炼装置内的预热甩油和冷焦处理产生的蜡油或重蜡油。不仅如此，接触冷却塔还增设了上回流和下回流，又进一步减少了水汽在塔底的积聚。为了解决回炼重污油时蜡油产出收率高和市场效益低的问题，对于整个系统的蜡油或重蜡油，该装置通过增大了循环比，将循环比由原先的 0.5 增加至了 0.9,增加了分馏塔底辐射进料量，相当于将系统内蜡油或重蜡油组分重新送至加热炉进行了回炼，在此环保与节能42|2023年05月油和重污油同时回炼时，如果分馏塔侧线回流量和侧线产品抽出量调整及时，回炼后可以做到对侧线产品质量几乎无影响。表 2 为轻、重污油同时回炼前后，汽油和柴油的产品质量的对比。提高了相应的馏出量。该装置对产品质量的分析主要针对汽油、柴油，干气、液化气和焦炭，蜡油的产品质量不作要求。而污油回炼主要影响汽油和柴油的产品质量。该装置轻污表2 轻、重污油同时回炼前后产品质量对比项目柴油汽油回炼之前回炼之后回炼之前回炼之后密度/(kg/m3)875.6870.5710.2714.1初馏点/190192272710%馏程/235231495350%馏程/29028711812290%馏程/355348185184终馏点/3653611972025 工艺优化后产生的效益工艺优化以后，轻污油和重污油可以做到同时回炼，互不影响。轻污油回炼后会增加汽油和部分柴油的收率。重污油回炼后，通过增大了循环比，将蜡油或重蜡油重新送至加热炉进行了再回炼，所以蜡油收率降低至 0%的同时，汽油、柴油、气体和焦炭的收率均有一定程度的提高。装置 2020 年下半年至 2021 年上半年主要加工36-1 原油和旅大原油，比例大约为 20%的 36-1 焦化原料和 80%的旅大焦化原料。在一个年度内，轻污油和重污油同时进行回炼，回炼过程中，始终通过控制循环比，将蜡油收率控制在接近 0%左右，最终达到了停产蜡油和增产其他产品的效果。经过成该核算，回炼过程中，装置整体能耗略有增加，表 3 为轻、重污油同时回炼前后装置的能耗对比。由表 3 可看出，轻重污油同时回炼之前，单日单耗为 29.43 kgEo/t,轻重污油同时回炼之后，单日单耗为 30.99 kgEo/t,单日单耗增加了 1.56 kgEo/t，单日单耗增加约为 4.63 元/t。表3 轻、重污油同时回炼前后能耗对比 单位：kgEo/t项目回炼之前回炼之后差值差值约合/元单耗29.4330.99-1.56-4.633 2按照 2021 年 6 月油品价格进行成本核算，轻重污油同时回炼之前，每加工 1 t 原料油产生约 51.01 元经济效益；轻重污油同时回炼之后，每加工 1 t 原料油产生约 90.54 元经济效益。由此可以得出，每加工 1 t原料油增加的利润为 39.53 元，除去回炼增加的成本约为每吨 4.63 元，可以得出，综合计算增加的净利润约为 34.90 元/t。2020 年 6 月至 2021 年 6 月共加工原料油 720 kt，由此可得出年增加装置运行效益约为34.90 元/t720 kt，约为 2 512.8 万元。6 存在的问题重污油回炼时需要增加循环比，而增加循环比会造成分馏塔底温度偏高，会增加分馏塔底的结焦倾向，不利于分馏塔长周期运行。如果回炼的轻污油和重污油成分比较复杂，会对工艺指标和产品质量产生一定的影响，需要定期化验所回炼油品的成分和性质，增加了操作的难度。7 结语 中海沥青股份有限公司通过轻污油和重污油回炼工艺技术的改造与优化，结合装置实际生产目标，成功解决了轻污油、重污油回炼带水和自产蜡油收率高，将其外卖效益低的问题。改造与优化之后，蜡油收率降至了 0%，汽油、柴油、气体和焦炭的收率均有一定程度的提高，减去回炼轻污油和重污油的各种成本，还能产生一定的经济效益，每年可增加经济效益约为 2 512.8 万元。参考文献：1 丁书文.污油回炼技术在4.20 Mt/a 延迟焦化装置的应用J.炼油技术与工程，2016，46(05)：32-35.2 蒋玉.炼厂轻、重污油回炼技术在延迟焦化装置的应用J.石化技术，2020，27(03)：16-17.3 孙宇，胡建凯.炼油厂重污油回炼新工艺的研究J.石油化工技术与经济，2014，30(05)：33-35.作者简介：尤顺(1992-)，男，汉族，湖北仙桃人，工程师，本科，研究方向：延迟焦化装置、石油炼制与加工。