制约焦化装置长周期生产的瓶颈问题分析
荆门焦化车间 邓镨
摘要：从原料性质、分馏塔底循环油停留时间及塔底循环、装置设备
问题等三个方面分析了制约焦化装置长周期生产的瓶颈因素，提出了部分相应对策。
关键词：长周期生产 瓶颈问题 原料性质 循环油停留时间
塔底循环 设备问题
中石化荆门分公司延迟焦化装置经过两次扩能改造过程，分别是1996年5月由“一炉两塔”30万吨/年年扩能为“两炉四塔”60万吨/年；2004年11月份又扩建为“三炉六塔”100万吨/年。但随着我厂600万吨/年原油加工能力的定位和原油重质化趋势的日益严重，我厂重油平衡的矛盾愈发突出。焦化装置处理能力长期处于满负荷开工状态，对焦化装置长周期开工提出更高的要求，所以解决制约焦化装置长周期生产的瓶颈问题十分必要。
表-1 焦化装置开工生产统计
开工周期
时间/年.月
开工天数 329 315 422 561
处理量（万吨）
42 33 55 87
第一周期 1996.5~1997.3 第二周期 1997.4~1998.3 第三周期 1998.4~1999.6 第四周期 1999.7~2001.3
注：第四周期装置曾停工小修过。
从表中可以发现焦化装置扩建以后，开工周期逐年延长，处理量
也逐年提高。
我认为在当前装置处理能力不断提高和开工周期不断延长的情况下，制约装置长周期生产的瓶颈因素较多，而且各个因素之间可能是单独发生作用，也可能相互发生影响，我认为以下因素是制约我装置长周期生产的瓶颈问题。 一、 原料性质的影响及对策
焦化装置加工的原料性质趋于恶劣，给装置的正常生产带来了一系列的影响。我厂60万吨/年延迟焦化装置设计时焦化原料是按渣油：半沥青=7：3的比例进行混兑的(100万吨/年延迟焦化装置设计原料是按渣油：半沥青=4：1的比例)。焦化原料中掺炼30%左右的丙烷半沥青后，焦化原料的性质变化较大，如表-2所示
表-2 焦化原料性质对比
项目
密度（20℃）/g.cm-3 粘度（100℃）/mm.s-1 残炭/Wt% 胶质/Wt% 沥青质/Wt% 饱和烃/Wt% 芳香烃/Wt%
减压渣油 0.9414 286.18 10.35 32.53 0.44 26.27 42.0
南阳减渣：半沥青江汉减渣：半沥青（70：30） （70：30） 0.9421 0.9604
550 12.07 31.86 0.62 27.8 39.28
528 14.34 35.69 0.42 20.41 46.21
从表中比较可知焦化原料中掺入半沥青后，原料的残炭值和原料的粘度明显增大。
焦化原料掺入高比例的半沥青后，将导致焦化分馏塔底循环油性质变重，引起辐射进料泵上量不好，泵出口压力下降；另外当半沥青掺入不均匀时，有时会引起焦化原料泵抽空，甚至启动原料往复泵（泵
-8）也不能上量，造成焦化原料中断，导致装置停工的事故也曾有发生。
焦化原料掺入高比例的半沥青后，使焦炭塔生焦量明显加大，这时装置如果还维持原有的大处理量，焦炭塔的空高会明显降低，可能造成焦炭塔焦粉（泡沫层）在正常生产或焦炭塔小吹汽时携带至分馏塔，将会明显降低装置的开工周期，严重时将导致装置的停工。 比如按焦炭产率w%=1.6×原料残炭值，日处理量为3000吨/天来估算，掺炼半沥青后，原料残炭值平均提高2%，焦炭产率相差3.2%，两者焦高大约相差3~4米。
另一方面，高粘度重质的塔底循环油在分馏塔底、塔底循环线、辐射进料泵入口、过滤器、预热泵的出、入口管线的结焦问题也不容忽视，这都可能导致维系焦化装置正常运转的心脏设备—辐射泵的不上量甚至抽空，从而直接影响装置的平稳生产。
对策：焦化装置低负荷生产时，焦化原料不能混兑20%比例的半沥青，而应该远低于这个比例；蒸馏装置加工不同的原油时，焦化原料—减压渣油的性质存在不同，即使是焦化装置双套生产，这时半沥青的混兑比例也应该有所区别。
焦化原料要及时分析残炭值、100℃运动粘度、硫含量、500℃馏出量等。加工重质原料时，焦化装置必须加大循环比操作，焦炭塔空高要保持在12米以上，才能维持装置的正常生产。
焦化原料性质的优化对焦化装置的长周期生产至关重要。 另外，在焦化原料中掺入催化装置油浆的作法，实不可取。因为
催化油浆中含有的催化剂颗粒，对焦化装置影响巨大。不仅造成焦化装置高温部位结焦，而且对装置设备、管线的磨蚀相当严重。这应该引起高度重视。
二、 分馏塔底循环油停留时间及塔底循环的影响及对策
焦化分馏塔底、循环抽出过滤器、辐射泵入口过滤器、入口管线结焦问题一直是困扰装置开工和正常生产的一个难题。
分馏塔底结焦的成因一般认为有以下几种：一是在分馏塔底的高温条件下，塔底循环油的自身结焦；二是反应系统（焦炭塔）泡沫层携带至分馏塔后，以其中细小的焦粉颗粒为“焦核”中心的塔底循环油结焦；三是焦炭塔的泡沫冒顶，这种情况在生产中是应当避免的，这将导致装置的很快停工。
通过装置历次停工检修期间对塔底设备的检查，我认为前两种结焦是分馏塔底结焦的主要原因。在辐射进料泵、塔底循环泵、备用泵的出、入口管线的结焦密度大，坚硬，表现出整体反应生成物的特点，这是循环油停留时间长，生焦的特点。但也可能是循环油中含细焦粉（或催化剂颗粒）加上停留时间长形成的结焦；而分馏塔底内、外过滤器和塔底的结焦则松软得多，明显是第二种方式形成的结焦。 焦化分馏塔底结构如下图：
