焦化分馏塔高负荷运行的瓶颈及对策

焦化分馏塔高负荷运行的瓶颈及对策

李飞

陕西东鑫垣化工有限责任公司  陕西榆林  719407

摘要：本文从焦化分馏塔提产高负荷运行出现的塔顶温度高、压差大、产品不合格等问题入手，科学分析原因，并结合实际生产经验提出合理、可行的技术改造方案，从而解决了分馏塔高负荷运行的问题，也改善分馏塔操作条件，实现了焦化装置高负荷长周期稳定运行。

关键词：热量平衡、温度、气相负荷

延迟焦化装置提产高负荷运行以来，针对原料油换热温度低，顶循油、含硫污水、酚油及焦化汽油输送泵能力不足等问题分批次进行相应的技术改造，取得了一定的效果。但是依然存在分馏塔压差大，富气压缩机排气温度过高接近联锁值，产品不合格，分馏塔内部气液相平衡与热量平衡不好维持，集液箱液位、柴油及塔顶温度、压力波动大的问题，装置高负荷生产难以为继，已经成为整个系统的生产瓶颈。本文从分馏塔出现的异常情况入手进行科学分析，找出问题的根源在于柴油量大无法冷却，并结合生产经验提出合理、可行技术改造方案，解决了分馏塔提产高负荷运行的瓶颈问题，实现了焦化装置高负荷长周期稳定运行。

1 焦化分馏塔高负荷运行出现的问题描述

延迟焦化装置提产高负荷运行期间分馏塔出现了温度、液位、压力指标升高并且不稳定，分馏塔操作难度增大、产品频繁超标不合格。分馏塔顶温度超标最高达到135℃，1#集液箱满液位溢流导致分馏塔压差增加到50KPa，富气压缩机排气温度过高接近联锁值，存在联锁停机风险，临时采取措施富气压机频繁补充喷淋水降温又产生大量的污水增加污水处理负担。2#集液箱（柴油）抽出温度升高，产品柴油密度超标不合格，柴油上回流温度升高至230~240℃，并且2#集液箱液位波动大难以控制。3#集液箱温度整体升高，致使塔底温度升高，迫不得已降低加工量以后压力、液位、温度才会恢复正常、稳定。图一为分馏塔高负荷运行期间的工艺参数。

图一：

2 原因分析

1#集液箱液位、温度上涨，2#、3#集液箱温度上涨，表面反映出冷换设备、输送泵及出口管线能力不足，本质还是塔内气相负荷大幅增加所致。分馏塔提产情况下，油气进分馏塔的温度不变，油气量大幅增加致使从塔底至塔顶各点温度均上涨。3#集液箱（蜡油）抽出温度虽然上涨，可以通过调节其蒸汽发生器的蒸汽产量控制冷后温度，但是由于蜡油量较少，蜡油回流不足以降低此段油气温度，所以针对蜡油的技术改造从工艺方面考虑是行不通的。

1#集液箱满液位、温度上涨本质还是从下部上来的油气量过大所致，通过技术改造增加冷换设备、及机泵的方式来降低1#集液箱顶循油的返塔温度，存在工程量大、施工难度大、工艺流程复杂、设备投资大并且施工周期长等不利因素，而且也无法从根源解决问题，后期运行的效果也不确定，所以针对1#集液箱的改造也不可行。

表一

焦化柴油是分馏系统主要产品，产量占分馏系统总产量的75%以上，取走分馏塔热量主要手段是柴油与原料油柴油换热冷却，一部分柴油作为上回流、下回流返回至分馏塔柴油抽出口的上层与下层塔板，以控制2#集液箱（柴油）温度，其余柴油再经空冷器进一步降温至60℃以下，送至罐区储存。装置高负荷运行条件下，分馏塔内气相负荷、热负荷都大幅增加，对应的柴油抽出温度也大幅升高，柴油下回流温度也高，2#集液箱下段气相温度降不下来致使少量3#集液箱的蜡油组分混入柴油中，致使柴油密度升高不合格。原有柴油冷换设备无法回收增加的热量，致使柴油上回流返回分馏塔的温度增加了30℃达到了230~240℃，部分柴油组分无法在2#集液箱冷却而是上升到1#集液箱冷却积聚起来，致使1#集液箱的油无法及时排出而满液位溢流增加了分馏塔压差，并且1#集液箱温度也大幅升高，造成塔顶油气水分离效果变差，产品水分超标，同时富气温度也过高导致富气压缩机排气温度过高接近联锁值运行，存在联锁停机风险。

    显然，柴油量最大、含有热量最多，解决问题的关键应该从柴油入手，设法降低柴油上回流温度，从而控制1#、2#、3#集液箱温度，便可以解决上述问题。

3 对策

依据目前工况（不停工实施技术改造）有两种途径可以控制柴油上回流温度，一是新增加柴油-原料油换热器，另一种是新增加柴油蒸汽发生器。新增加柴油-原料油换热器会直接增加原料油泵及柴油泵出口阻力，后期加工量会提不起来，也会降低装置产能，并且原料油换热器长期运行以后原料油结垢严重会大幅降低换热效果，柴油温度又会升高，所以这种途径无法根本解决问题，是不可取的。

柴油上回流线新增柴油蒸汽发生器，发生器冷媒介质为除氧水经换热升温后，自产蒸汽送至加热炉进一步升温形成过热蒸汽，过热蒸汽可以补充一部分装置蒸汽消耗量。柴油上回流管线长度相对较短，阻力小，对柴油泵出口阻力影响小，并且柴油蒸汽发生器不结垢换热效果持续稳定，能够显著降低柴油上回流返塔温度，所以柴油上回流线新增柴油蒸汽发生器是本装置技术改造的最佳选择。通过蒸汽发生器冷却，柴油上回流温度显著下降，可以控制降低

1#、2#集液箱之间的气相温度，从而使1#、2#集液箱温度相应下降，然后再通过柴油下回流降低2#、3#集液箱之间的气相温度，同理3集液箱的温度及塔底温度就会相应降低，分馏塔重新实现热量和气液相平衡，并且可以根据装置生产负荷大小，实现灵活调节长期运行。

4 改造后的效果

    改造后柴油上回流蒸汽发生器投用，柴油上回流温度可以控制在180℃，2#集液箱抽出温度也显著下降至270℃，恢复正常。1#、2#集液箱之间气相温度下降，柴油组分全部在2#集液箱冷凝下来，进入1#集液箱的气相大幅降低，1#集液箱液位下降恢复正常，塔顶温度＜120℃恢复正常，分馏塔压差及富气压机排气温度显著下降，回归正常指标。柴油抽出温度降低以后，柴油下回流将2#、3#集液箱之间气相温度降低，进而也降低了塔底温度，如表一所示。通过技术改造分馏塔压力、温度、液位等工艺参数均恢复正常，调节余量也增加了，经过1年时间生产运行考核，分馏塔负荷大幅变化时各项工艺指标稳定、可控，操作弹性大，技术改造效果良好达到了预期。

5 结论  

①分馏塔提产高负荷运行遇到的瓶颈问题是塔内气相负荷过大、热量太多，分馏塔原有的气液相平衡与热量平衡被破坏造成。

②降低柴油回流温度是解决分馏塔高负荷生产瓶颈问题的关键因素，其中柴油上回流温度控制降低，是符合本装置生产实际的最优选择。

③安装柴油蒸汽发生器取走多余热量，降低柴油回流温度是施工难度最低，投资费用最少，可以实现长周期运行的有效办法。

参考文献:

［1］谢崇亮 李小娜 毕治国 李爱凌   焦化分馏塔上部取热流程比较   炼油技术与工程.2011