灵活焦化洗涤塔系统工艺设计分析

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摘要：文章就延迟焦化装置分馏塔防结焦工艺技术发展历程进行了总结。国内外延迟焦化专利提供商均通过优化工艺流程设计，取消了原焦炭塔反应油气直接与减压渣油换热的流程，改为蜡油与大油气换热，延长了分馏塔系统的运行周期。通过对灵活焦化洗涤塔系统的工艺分析，结合延迟焦化分馏系统工艺设计发展历程，提出设计优化思路。

关键词：延迟焦化；灵活焦化；循环比；脱过热；焦化分馏塔；结焦延迟焦化工艺

自20世纪30年代工业化以来，是目前应用最广的渣油加工技术。比较成熟业绩较多的延迟焦化技术有福斯特-惠勒(FosterWheeler以下简称FW)、美国康菲(ConocoPhilips以下简称COP)、中国石化工程建设有限公司(以下简称SEI)、中国石化洛阳工程建设有限公司(以下简称LPEC)的专有延迟焦化技术。世界上大部分延迟焦化装置都是采用这些专有技术设计、建设的，在工艺流程、设备等方面大同小异，但又各有技术特点。延迟焦化装置分馏塔系统结焦问题曾是影响其长周期运行的主要原因之一。近年来为解决延迟焦化装置分馏系统结焦问题，延迟焦化各专利提供商均对分馏系统工艺设计进行了改进。因循环重蜡油中胶质、沥青质等易结焦成分远低于减压渣油，其结焦倾向比减压渣油明显降低，故各专利商均取消了原渣油与反应油气直接换热流程，改为蜡油与反应油气换热，通过巧妙的工艺流程设计解决了分馏系统的长周期运行问题。从各大炼厂检修情况来看，分馏系统结焦问题得到了彻底解决。目前新建设的延迟焦化装置均取消了减压渣油与反应油气直接换热的工艺设计，其它在役装置如镇海炼化Ⅱ焦化、天津石化Ⅰ焦化、齐鲁Ⅲ焦化等都进行了换热流程改造，取消了渣油与油气直接换热的流程。

1延迟焦化分馏系统防结焦改进

1.1LPEC分馏塔系统防结焦工艺。近年LPEC设计的大型延迟焦化装置其分馏系统的设计均采用“可调循环比技术”(图1)。其主要特点是渣油不再进焦化分馏塔底，换热后的渣油自焦化炉对流室直接进入辐射室后进入焦炭塔生焦。焦炭塔塔顶油气通过与塔底循环蜡油换热以实现油气的脱过热。重蜡油组分中胶质、沥青质较减压渣油大幅度降低，结焦温度点高，极大的减缓了分馏系统的结焦倾向。1.2SEI“全蜡油回流脱过热”延迟焦化工艺。SEI设计的大型延迟焦化装置采用SEI专利“全蜡油下回流脱过热”延迟焦化工艺(图2)，渣油在分馏塔内与焦炭塔塔顶油气不再直接换热。油气的脱过热全部通过蜡油下回流与油气直接换热实现。最新SEI分馏塔塔底采用隔板式设计，尽量减少重蜡油返回分馏塔塔底，理论上可以实现低循环比操作。这种设计方式也大大延长了分馏塔的运行周期，从近年运行装置的实际情况来看，分馏系统经过四年的运行，塔底系统仍未出现结焦现象。1.3FW、COP原料分馏系统与SEI、LPEC对比。图3为COP的分馏塔底设计，渣油经过换热后进入分馏塔。分馏塔上重蜡集油槽可以将重蜡油抽出，理论上可达到循环油与渣油在分馏塔底不接触。反应油气与渣油不接触，避免了渣油结焦。SEI延迟焦化工艺分馏系统设计与COP类似。FW设计与上述不同，渣油换热后不进分馏塔，而是进入单独设计的辐射进料缓冲罐，循环油(重蜡油)自分馏塔底抽出后，一路作为循环油进入辐射进料缓冲罐，作为可调整的循环油量，另一路出装置。这种流程设计使循环比调整的灵活性大大提高，零循环比的实现可能性高于上述两者。FW延迟焦化工艺分馏系统设计与LPEC相似。关于延迟焦化装置原料分馏系统的设计，各专利厂商均改进了原渣油与焦炭塔顶油气在分馏塔内直接换热的设计。这种专利设计理论上均能在低循环比操作的同时减缓分馏塔系统结焦，保证分馏系统的长周期运行。

2埃克森美孚(ExxonMobilCorporation)灵活焦化油气脱过热

2.1埃克森美孚洗涤塔系统设计。埃克森美孚灵活焦化工艺(图4)：减压渣油换热到270℃左右进入洗涤塔，在洗涤塔内减压渣油(含部分反应油气重组分)直接与500℃左右的反应高温油气换热，同时洗涤油气中的携带的重组分。减压渣油组分复杂，结焦温度低，直接与温度高的反应油气换热易造成洗涤塔及抽出管线易结焦，反应油气携带焦粉包裹渣油后形成结焦前驱物，给洗涤塔底系统长周期运行带来挑战。较早的延迟焦化分馏塔难以长周期运行也是因为这个问题。2.2优化方案。新增减压渣油进料罐一台，原洗涤油泵改为反应器进料泵(图5)。洗涤塔底新增冲洗环系统，将反应油气携带的焦粉搅拌避免沉积，通过新增一台小功率焦粉抽出循环泵以除去洗涤塔底焦粉。新增渣油-洗涤塔底油换热器以取走洗涤塔底过剩热量同时保证反应器进料渣油温度维持375℃左右。(1)改造后进反应器物料组分不变，物料进料温度不变，反应系统无变化。洗涤塔热量由渣油-洗涤塔底油换热器取出。(2)改造后渣油不直接与反应油气换热，会很大程度上减缓洗涤塔系统的结焦，延长该系统运行周期。(3)改造后可以灵活调整循环油的量，灵活调整循环比，改变产品分布。改造工作量小，大部分工作可在生产期间完成，短时间停工期间即可完成剩余改造。

3结语

延迟焦化装置分馏塔系统结焦问题曾是影响其长周期运行的主要原因。近年来为解决延迟焦化装置分馏系统结焦问题，延迟焦化各专利提供商均对分馏系统工艺设计进行了改进。各专利商均取消了原渣油与反应油气直接换热流程，改为蜡油与反应油气换热，通过巧妙的工艺流程设计解决了分馏系统的长周期运行问题。从各大炼厂检修情况来看，分馏系统结焦问题得到了彻底解决。埃克森美孚灵活焦化工艺中减压渣油直接与500℃左右的反应高温油气换热。减压渣油胶质、沥青质含量高，结焦温度低，直接与温度高的反应油气换热造成洗涤塔系统易结焦，难以长周期运行。反应油气中的多环芳烃、胶质、沥青质等各类不饱和烃在高温下，由氧和金属引发催化作用，容易脱氢产生芳烃自由基，通过自由基链反应而产生高分子聚合物，加剧了洗涤系统的结焦倾向。本文结合延迟焦化装置分馏系统的技术发展，提出了对埃克森美孚灵活焦化工艺洗涤塔系统改进的建议，从理论上探讨了技术改进的可行性。

参考文献：

[1]袁强，江莉，范潇潇，等.可调循环水循环比延迟焦化分馏塔底油结焦倾向评价[J].石油化工腐蚀与防护，2014,31(2):25-27.

[2]瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2011:451-452.

作者:杭广成 单位:浙江恒逸工程管理有限公司