本文摘要：摘要：延遲焦化是近年來石油化工企業(yè)煉焦產(chǎn)油的主要技術(shù)工藝之一，在資源緊缺，環(huán)境治理的大背景中，企業(yè)必須要基于環(huán)保減排高效益的發(fā)展理念，根據(jù)自身發(fā)展?fàn)顩r、設(shè)施技術(shù)和管理流程，優(yōu)化延遲焦化工藝。延遲焦化作為我國發(fā)展較為成熟的減壓渣油加工工藝，
摘要：延遲焦化是近年來石油化工企業(yè)煉焦產(chǎn)油的主要技術(shù)工藝之一，在資源緊缺，環(huán)境治理的大背景中，企業(yè)必須要基于環(huán)保減排高效益的發(fā)展理念，根據(jù)自身發(fā)展?fàn)顩r、設(shè)施技術(shù)和管理流程，優(yōu)化延遲焦化工藝。延遲焦化作為我國發(fā)展較為成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為焦化產(chǎn)品深加工的主要手段。然而，原油質(zhì)量下降，含硫量增加對企業(yè)焦化工藝提出了新要求。文章基于石油化工中劣質(zhì)重油的延遲焦化工藝展開了論述，分析企業(yè)發(fā)展延遲焦化工藝的必要性，探討具體影響因素和改進(jìn)策略，以供參考。
關(guān)鍵詞：延遲焦化;含硫重油;結(jié)焦時間
石油化工行業(yè)中的焦化概念有兩個意義，一是以煤化、鋼鐵企業(yè)使用煤原料生產(chǎn)焦炭，二是石油化工企業(yè)利用渣油、含硫重油等劣質(zhì)原油，通過延遲焦化工藝，將低價值油品轉(zhuǎn)化成高價值液體和氣體油品，并生成石油焦。文章主要探討第二個方，針對企業(yè)所面臨的原油價格上漲、原油變重變劣的處境，從輕質(zhì)油品需求量上升和重燃料油需求量下降的市場需求來分析企業(yè)發(fā)展延遲焦化工藝的必要性意義。
1石油化工企業(yè)發(fā)展延遲焦化技術(shù)工藝的必要性意義
原油深度加工是石化企業(yè)占領(lǐng)市場份額的資本，考慮到企業(yè)延遲焦化工藝不斷發(fā)展，石化企業(yè)對原料的要求并不算嚴(yán)格。常壓渣油、重質(zhì)原油、減黏渣油、煤焦油等大多數(shù)低價值油品都可適用于延遲焦化的深加工，再加上延遲焦化技術(shù)投資較少，能耗低，設(shè)施機械化水平不高，操作過程具備靈活性，加工能力強等優(yōu)勢，是企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)利益，立足于市場的重要手段。
延遲焦化工藝根據(jù)加工原理分為雙面輻射式加熱爐、改進(jìn)型水力除焦技術(shù)、大型焦炭塔技術(shù)、降低循環(huán)比技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)等[1]。延遲焦化的出貨成品應(yīng)用廣泛，二次加工的劣質(zhì)焦化蠟油能夠加氫催化裂化精制成汽油、柴油等輕質(zhì)油品，石油焦可以根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制作電極、冶金或基礎(chǔ)燃料，焦化氣體經(jīng)脫硫處理后可作為制氫原料或送燃料管網(wǎng)做燃料使用。因此，從工藝發(fā)展到產(chǎn)品應(yīng)用，延遲焦化是石化企業(yè)隨行業(yè)發(fā)展所改進(jìn)和創(chuàng)新的重要技術(shù)。
2延遲焦化技術(shù)工藝的影響因素和改進(jìn)方向
延遲焦化的原理是通過類似熱裂化的方式對石油渣油進(jìn)行轉(zhuǎn)化，經(jīng)管式加熱爐加熱到焦化反應(yīng)所需要的溫度，并使之迅速離開加熱爐管，在焦炭塔內(nèi)油品進(jìn)行裂解和縮合反應(yīng)，生成的油氣由焦炭塔頂逸出，生成的焦炭留在塔內(nèi)。由于這一過程中的焦化反應(yīng)不是在加熱爐中，而是被推遲到焦炭塔中進(jìn)行，因此稱為延遲焦化。延遲焦化的流程分為焦化部分、分餾部分、氣體回收脫硫、水力除焦、焦炭脫水儲運、吹氣放空、蒸汽發(fā)生以及焦炭焙燒八個部分[2]。
2.1分餾塔的運行和優(yōu)化
分餾塔的運行是延遲焦化的起始環(huán)節(jié)，分餾塔底結(jié)焦和分餾塔頂結(jié)鹽也是決定分餾塔長周期運行的主要因素。在工作期間，分餾塔結(jié)焦過程中會掉落碎屑或爐渣，長期運作時，必須要定期清理過濾器，否則會影響溫度控制和焦化效率[3]。一方面，過濾器切換過程中易引起塔底輻射泵抽空，造成塔底結(jié)焦，延遲焦化會在加熱爐和焦炭爐的中間過程中進(jìn)行部分焦化反應(yīng)，從而改變了分餾塔的內(nèi)部溫度，另一方面是分餾塔底循環(huán)油泵運行情況無法在線監(jiān)控，循環(huán)泵上量不足時，不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，塔內(nèi)循環(huán)油沖洗管線堵塞，從而造成運作故障。
2.2溫度控制
在焦化生產(chǎn)中，如果焦化反應(yīng)的溫度太低，反應(yīng)進(jìn)行不徹底，會改變生成物的性質(zhì)，出現(xiàn)石油焦過度揮發(fā)或生成瀝青等情況。而當(dāng)反應(yīng)溫度過高時，石油焦硬化程度增加，在水力除焦時需要較長時間完全除焦，降低效率和石油焦質(zhì)量。因此，焦化生產(chǎn)的時間控制極為重要[4]。如果不加以控制，會減少原有液體產(chǎn)品的收率，導(dǎo)致氣液揮發(fā)，出現(xiàn)浪費和損失。影響焦化爐爐管結(jié)焦最主要的因素是爐出口溫度，而爐出口溫度是影響焦化反應(yīng)深度的主要參數(shù)，為減緩爐管結(jié)焦，需降低焦化爐爐出口溫度，但仍需保證焦化反應(yīng)溫度，通過降低加熱爐出口轉(zhuǎn)油線熱損失，進(jìn)而降低焦化爐爐出口溫度，一般采取更換焦化爐出口轉(zhuǎn)油線保溫材料為基礎(chǔ)，根據(jù)具體焦化生產(chǎn)情況進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。
2.3焦炭塔壓力控制
焦炭塔壓力調(diào)節(jié)有利于原油中的良性化學(xué)分子從焦炭塔逸出，從而提升輕質(zhì)油品氣液的收率和石油焦的生成質(zhì)量。一般來說，延遲焦化裝置的優(yōu)劣就是焦炭焦化反應(yīng)的壓力設(shè)計，控制幅度和壓力上限對推焦、加熱、降溫、停工吹掃等環(huán)節(jié)都有正向影響[5]。以循環(huán)比為例，循環(huán)比對焦化反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響效果與反應(yīng)壓力相同，也就是說循環(huán)比增加，石油焦和氣體收率增加。
3延遲焦化工藝的實踐策略探析
3.1加強爐頭溫度管控
爐頭溫度控制是整個焦?fàn)t溫度變化的關(guān)鍵，是決定生產(chǎn)過程中焦化反應(yīng)進(jìn)行和是否徹底反應(yīng)的重要因素。如果無法把控生產(chǎn)系統(tǒng)溫度，會對后續(xù)各個熱工生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成限制。因此，做好爐頭溫度管控是十分必要的。首先應(yīng)當(dāng)明確溫度控制過程中，焦?fàn)t結(jié)焦時間、分餾、脫硫、除焦、脫水儲運以及爐口出爐溫度的聯(lián)系，對爐頭溫度產(chǎn)生在各環(huán)節(jié)影響進(jìn)行預(yù)估和分析，判斷多個不同溫度控制方案下石油轉(zhuǎn)化比例、收率變化幅度以及石油焦質(zhì)量。只有在爐頭溫度限制上嚴(yán)格把控，無論發(fā)生何種情況，都應(yīng)當(dāng)保證爐頭溫度至少處于標(biāo)準(zhǔn)溫度之上，這樣才能在爐頭溫度過低的情況下對其他問題采取措施。針對爐管不同程度的結(jié)焦，要考慮到加熱爐負(fù)荷增大所帶來的溫度控制和條件標(biāo)準(zhǔn)[6]。
如果爐出口溫度過低，會使得渣油反應(yīng)深度不夠，焦炭塔泡沫層增高，有沖塔危險，由于渣油反應(yīng)深度低，油氣量小，分餾塔熱量明顯不足，過低的塔底溫度又影響到加熱爐。為了維持爐出口溫度不偏離指標(biāo)，所以盡可能改進(jìn)和優(yōu)化以溫度控制溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。將原爐出口溫度與爐膛溫度串級調(diào)節(jié)改為爐出口溫度與燃料氣油流量串級調(diào)節(jié)以輻射出口溫度為主參數(shù)，燃料氣油流量為副參數(shù)，完成加熱爐控制回路。
3.2分餾過程合理運用消泡劑
延遲焦化在分餾過程中會由于高溫空氣接觸重油中的化合物，在管道和塔內(nèi)出現(xiàn)大量泡沫，雖然這種以泡沫形式存在的中間產(chǎn)物能夠被過濾，但是在長時間的焦化熱工生產(chǎn)中，泡沫數(shù)量很難匹配延遲焦化裝置的工作效率，導(dǎo)致泡沫層太高，堆積在分餾塔內(nèi)，影響整個裝置的反應(yīng)效率。比如焦粉隨氣相通過大油氣管進(jìn)入分餾塔中，會堵塞分餾塔盤和側(cè)線空冷器和水冷器。因此，分餾過程中根據(jù)原油用量和控溫情況，合理使用消泡劑，借助非離子表面活性劑配羥基化合，增強對劣質(zhì)重油的抑泡效果，并且還要注意與其他反應(yīng)溶劑的兼容性，減少對管壁、管道等裝置內(nèi)部的化學(xué)腐蝕性[7]。
3.3放空塔運行優(yōu)化改造
放空系統(tǒng)是決定輕質(zhì)油品氣液收率的關(guān)鍵流程環(huán)節(jié)之一，其處理周期決定了所有原油焦化反應(yīng)進(jìn)行時所處的位置。由于一個完整的周期需要借助多個設(shè)備同時處理，屬于間歇式作業(yè)。通常來說，全天候生焦也并不是所有爐塔同時工作的。以三爐六塔的配備為例，按照次序?qū)⑽锪戏湃敕趴账校兴o水結(jié)束后，油水分離器的控制閥會根據(jù)放空進(jìn)度變頻控制，在停運空冷后對于物料進(jìn)行處理。比如二次加工蠟油要按時清理，防止重油冷凝堵塞，塔底油也要定期置換，避免接觸冷卻系統(tǒng)被焦粉堵塞。
3.4合理控制結(jié)焦
通常焦炭塔急冷油介質(zhì)為焦化蠟油，在延遲焦化過程中，吹氣放空系統(tǒng)處理后的污油會進(jìn)入焦炭塔做急冷油回?zé)挘俏塾椭械乃捅纫约八闆r會使得塔頂油氣淋洗效果降低，大量焦粉進(jìn)入大油氣線，引起大油氣線結(jié)焦;其次，污油中的輕質(zhì)油與水發(fā)生反應(yīng)汽化，輕質(zhì)油收率下降且不提，焦炭塔內(nèi)線速會由于這一情況快速升高，并且在汽化過程中，泡沫和焦粉還會附著在油氣表面，加快大油氣線結(jié)焦;最后，污油中焦粉含量過高，沒有在吹氣放空或水力除焦時解決，也會提高大油氣線結(jié)焦的概率。
因此，在保證原油原料性質(zhì)、設(shè)定符合設(shè)施裝置性能的處理量、有效控制加熱爐出口溫度的基礎(chǔ)上，還需要對焦炭塔的筒體高度，科學(xué)設(shè)計。焦炭塔是一個空塔，為油氣反應(yīng)提供空間。焦炭塔內(nèi)維持一定的液相料面，隨著焦炭的積聚，此料面逐漸升高，一般在其達(dá)到筒體高度2/3時停止進(jìn)料，將生產(chǎn)塔從系統(tǒng)中切出，以避免料面過高，泡沫進(jìn)入大油氣線發(fā)生結(jié)焦。
4結(jié)束語
一方面，石油化工行業(yè)承受著來自環(huán)境保護(hù)、生態(tài)能源的巨大壓力，導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)需求偏向輕質(zhì)油品和高質(zhì)量的石油焦;另一方面，以瀝青焦、石油焦為骨料加工制作的預(yù)焙陽極價格再次大跌，對石油化工企業(yè)的延遲焦化技藝提出新要求。
化工論文投稿刊物：《石油化工設(shè)備技術(shù)》雜志是由中國石油化工集團(tuán)公司主管、中國石化工程建設(shè)有限公司主辦、中國石油化工設(shè)備管理協(xié)會協(xié)辦的以工程實用為主的專業(yè)刊物。
綜上所述，延長焦化與焦?fàn)t生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響，在焦化實踐因素中，延遲焦化會改變整體焦?fàn)t運作的各個單元，對焦?fàn)t的溫度、壓力和穩(wěn)定運作都會造成影響，如何在結(jié)焦時間延長的情況加強干預(yù)，控制焦?fàn)t生產(chǎn)，采取切實有效的措施解決問題，提高煉焦收益和輕質(zhì)油收率，是主要目的。文章基于必要性和影響因素展開論述，探討相關(guān)實踐改進(jìn)策略，以期促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。
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作者：榮潤林
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