煉油廠重污油回?zé)捫鹿に嚨难芯?/h1>
2014-03-25 06:13胡建凱
石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì) 2014年5期
孫 宇 胡建凱
(中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，寧波315207)
原油在經(jīng)過電脫鹽裝置處理、油品灌區(qū)切水、設(shè)備檢修以及化驗(yàn)分析排污等正常生產(chǎn)操作過程中產(chǎn)生的大量含油污水，經(jīng)過隔油、浮選、聚結(jié)之后回收的污油即是重污油。因產(chǎn)生的部位較多，所以此類重污油組成復(fù)雜，從較輕的汽油組分到較重的渣油組分都會出現(xiàn)，并且具有含膠質(zhì)高、瀝青質(zhì)高、乳化能力強(qiáng)、雜質(zhì)含量高(聚丙烯顆粒等)、老化程度嚴(yán)重以及含水率高等特點(diǎn)，是煉廠各裝置加工的難點(diǎn)。如何提高重污油的回?zé)捔?，降低煉廠原油加工損失、提高經(jīng)濟(jì)效益是石化企業(yè)共同面對的一個難題。
目前重污油回收的方法主要為兩種：一是利用油-水-固三相離心機(jī)進(jìn)行分離[1]，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)油、泥徹底分離，缺點(diǎn)是一次性投資大，回收的污油帶有大量的乳化水；二是采用投加化學(xué)藥劑的重力沉降法，通過投加脫水劑或絮凝劑對重污油進(jìn)行凈化，優(yōu)點(diǎn)是油、水分離效果佳，缺點(diǎn)是回收油中含有較多的有機(jī)污泥，不能成為常減壓及催化裂化裝置的優(yōu)質(zhì)原料[2]。延遲焦化裝置作為重油加工的主要裝置，對加工的原料有較強(qiáng)適應(yīng)性，因此可以將其考慮作為重污油回?zé)挼闹匾に囀侄巍?/p>
1 回?zé)挿桨副冗x
目前各大煉廠對重污油加工的路線主要是采用加熱、沉淀、靜止方式進(jìn)行油水分離，將脫水后的重污油送至延遲焦化裝置進(jìn)行加工處理。普遍采取的回?zé)挿桨赣幸韵聨追N。
方案一：重污油直接進(jìn)延遲焦化焦炭塔作急冷油。該方案缺點(diǎn)是重污油含水量過大，會造成焦炭塔塔頂溫度急劇降低，引起焦炭塔塔頂法蘭泄漏著火；其次是重污油中含水量的波動較大，與焦炭塔塔頂高溫油氣接觸后會發(fā)生汽化現(xiàn)象。因水的汽化潛熱是油汽化潛熱的2～3倍，嚴(yán)重影響焦炭塔塔頂溫度和壓力的穩(wěn)定，不利于裝置的平穩(wěn)操作。
方案二：重污油輸送進(jìn)入延遲焦化裝置原料罐。該方案缺點(diǎn)是重污油組分中含水和輕組分較多，經(jīng)加熱后極易汽化，易造成原料泵和輻射泵抽空，導(dǎo)致加熱爐爐管結(jié)焦，進(jìn)而造成裝置停工，安全風(fēng)險較大；另外重污油中雜質(zhì)和鹽含量相對較高，會加快爐管結(jié)焦速度，不利于裝置的長周期、安全平穩(wěn)運(yùn)行。
方案三：重污油注入焦炭塔四通閥前渣油進(jìn)料管線。該方案解決了重污油含水和輕組分較多對生產(chǎn)造成的影響，也不會促進(jìn)爐管結(jié)焦和增加燃料氣的消耗量，并且可把其中所含的雜質(zhì)分布到焦炭中去，減少對分餾、吸收穩(wěn)定等后續(xù)單元的影響。但重污油溫度只有90～100 ℃，注入后使進(jìn)塔渣油溫度下降，導(dǎo)致石油焦產(chǎn)率升高，液體產(chǎn)品收率降低。
方案四：重污油直接回?zé)捴练逐s塔。重污油直接回?zé)捴练逐s塔，可利用分餾塔多余熱量將重污油重新按組分進(jìn)行切割，不但可以提高液體產(chǎn)品的收率，而且可以降低石油焦的產(chǎn)率。但因重污油組分較雜，且不固定，較難在分餾塔上找到合適的進(jìn)料點(diǎn)。更主要的是因其溫度低，含水量較高，直接進(jìn)入分餾塔對分餾的操作沖擊較大[3]。
方案五：重污油進(jìn)接觸冷卻塔。傳統(tǒng)的延遲焦化裝置接觸冷卻系統(tǒng)是焦炭塔吹汽、給水等冷焦操作期間產(chǎn)生的大量放空氣體密閉回收的地方，這些高溫蒸汽和少量油氣經(jīng)過空冷器或水冷器降溫后分離處理，大部分熱量沒有得到充分的利用，這部分熱量用于給重污油進(jìn)行二次加熱，不僅可以有效利用裝置的多余熱量，同時也會增加回?zé)捔?，?shí)現(xiàn)裝置的降本增效目的。
2 接觸冷卻系統(tǒng)回?zé)捁に嚨膽?yīng)用
2.1 工藝流程
以中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司(以下簡稱“鎮(zhèn)海煉化”)為例，鎮(zhèn)海煉化延遲焦化裝置為“三爐六塔”設(shè)計，生產(chǎn)周期為24 h，在24 h內(nèi)切塔3次，需進(jìn)行焦炭塔大吹汽操作3次，每次油氣均放空至接觸冷卻塔，利用接觸冷卻塔系統(tǒng)的空冷、循環(huán)水冷卻，將油氣由120 ℃冷卻至40 ℃。利用全廠流程模擬軟件(RSIM)模擬結(jié)果計算得出這部分低溫位熱量約為47.55 GJ，將這部分熱量傳遞給重污油后，可將重污油溫度由75 ℃提高至113 ℃，溫度提升近38 K，實(shí)現(xiàn)重污油的進(jìn)一步脫水。
通過工藝改造，將儲運(yùn)部自然沉降24 h的重污油通過流量計及控制閥輸送至接觸冷卻塔系統(tǒng)。重污油進(jìn)入接觸冷卻塔底后，重污油中泥含量得到了稀釋，且利用了焦炭塔冷焦時的熱量，對重污油進(jìn)行二次蒸發(fā)脫水，脫水后的重污油儲存于焦化污油罐，作為焦炭塔急冷油用。流程改進(jìn)后，重污油含水對焦化裝置的影響減小，每月重污油回?zé)捔繌?.5 kt提高到2.0 kt。
2.2 存在的問題
該工藝流程投用一段時間后發(fā)現(xiàn)接觸冷卻塔塔底泵頻繁發(fā)生抽空現(xiàn)象，表現(xiàn)為塔頂回流量間斷為零，經(jīng)分析其原因?yàn)榻佑|冷卻塔底溫度僅僅依靠焦炭塔吹汽階段的熱量難以平穩(wěn)控制。低溫情況下油相中的水組分極易在塔底冷凝積聚，焦炭塔進(jìn)行大吹氣操作時，高溫油氣(近380 ℃)進(jìn)入接觸冷卻塔底，水吸熱之后汽化，造成塔底循環(huán)泵抽空，接觸冷卻塔上回流流量中斷，進(jìn)而導(dǎo)致焦炭塔頂來的油氣無法得到及時冷卻，油氣中的蠟油組分被攜帶到油水分離罐，嚴(yán)重時甚至被攜帶至低壓瓦斯系統(tǒng)中，造成管道堵塞，存在嚴(yán)重安全和環(huán)保隱患
2.3 工藝優(yōu)化及效果
應(yīng)用RSIM全流程模擬軟件搭建接觸冷卻系統(tǒng)模型，通過數(shù)據(jù)收集、分析，以及接觸冷卻系統(tǒng)模型的建立進(jìn)一步優(yōu)化工藝流程(見圖1)，在接觸冷卻塔進(jìn)料線上增加一股高溫?zé)崃?，利用高溫?zé)嵩春侠砜刂扑诇囟?，將高溫物料流量控制?0～15 t/h，可使塔底溫度平穩(wěn)控制在190 ℃以上，塔底污油含水量降低，從而避免接觸冷卻塔塔底泵發(fā)生抽空現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了重污油完全達(dá)到回?zé)挼哪康?，油水?dāng)?shù)據(jù)具體見表1。
圖1 接觸冷卻系統(tǒng)流程
塔底溫度/℃1901801701601501209080w(污油水)/%0.180.340.450.670.91.62.63.8
工藝流程優(yōu)化后，油品重污油的回?zé)捔亢瓦M(jìn)接觸冷卻塔的回?zé)挏囟仁歉鶕?jù)接觸冷卻塔底溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。從大吹汽開始到大給水冷焦期間，在接觸冷卻塔底溫度高于190 ℃時，重污油回?zé)捔靠刂圃?～8 t/h，其他時間控制回?zé)捔? t/h以下，則每月重污油回?zé)捔靠蓮? kt提高到3 kt。
同時根據(jù)接觸冷卻塔底重污油熱值，工藝管線增加一路重污油產(chǎn)汽流程，塔底污油去蒸汽發(fā)生器可產(chǎn)生0.35 MPa蒸汽。按單塔計算，200 ℃以上油氣進(jìn)接觸冷卻塔的時間為3～4 h，可以生產(chǎn)0.35 MPa蒸汽2.5 t/h，約10 t蒸汽，3個塔即可生產(chǎn)30 t蒸汽，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益200萬元。
3 結(jié)論
(1)由于重污油經(jīng)靜止沉降后不宜直接進(jìn)入延遲焦化焦炭塔，通過對延遲焦化裝置接觸冷卻系統(tǒng)的考察，可以利用其熱量對重污油進(jìn)行二次加熱，實(shí)現(xiàn)油水徹底分離，達(dá)到重污油回?zé)挼哪康模?/p>
(2)充分利用全廠流程模擬軟件(RSIM)模型準(zhǔn)確模擬生產(chǎn)過程，對接觸冷卻系統(tǒng)熱量實(shí)現(xiàn)量化管理，可以精確測算出重污油達(dá)到回?zé)捯蟮墓に嚵鞒碳翱刂茀?shù)溫度；
(3)通過對延遲焦化裝置接觸冷卻系統(tǒng)的工藝流程優(yōu)化，煉廠重污油回?zé)捔康玫酱蠓岣叩耐瑫r可副產(chǎn)蒸汽，能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[1] 李清松.煉油廠重污油回收工藝的改進(jìn)[J].安全、健康和環(huán)境,2009,4(12):21-22.
[2] 任滿年,董力軍.煉油廠重污油回收方法的研究[J].石油煉制與化工,2006,37(1):47-49.
[3] 郭立靜,汪心想,李志剛.延遲焦化裝置回?zé)挓拸S重污油技術(shù)的應(yīng)用[J].河南化工,2010,27(10):54-56.
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目前重污油回收的方法主要為兩種：一是利用油-水-固三相離心機(jī)進(jìn)行分離[1]，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)油、泥徹底分離，缺點(diǎn)是一次性投資大，回收的污油帶有大量的乳化水；二是采用投加化學(xué)藥劑的重力沉降法，通過投加脫水劑或絮凝劑對重污油進(jìn)行凈化，優(yōu)點(diǎn)是油、水分離效果佳，缺點(diǎn)是回收油中含有較多的有機(jī)污泥，不能成為常減壓及催化裂化裝置的優(yōu)質(zhì)原料[2]。延遲焦化裝置作為重油加工的主要裝置，對加工的原料有較強(qiáng)適應(yīng)性，因此可以將其考慮作為重污油回?zé)挼闹匾に囀侄巍?/p>
1 回?zé)挿桨副冗x
目前各大煉廠對重污油加工的路線主要是采用加熱、沉淀、靜止方式進(jìn)行油水分離，將脫水后的重污油送至延遲焦化裝置進(jìn)行加工處理。普遍采取的回?zé)挿桨赣幸韵聨追N。
方案一：重污油直接進(jìn)延遲焦化焦炭塔作急冷油。該方案缺點(diǎn)是重污油含水量過大，會造成焦炭塔塔頂溫度急劇降低，引起焦炭塔塔頂法蘭泄漏著火；其次是重污油中含水量的波動較大，與焦炭塔塔頂高溫油氣接觸后會發(fā)生汽化現(xiàn)象。因水的汽化潛熱是油汽化潛熱的2～3倍，嚴(yán)重影響焦炭塔塔頂溫度和壓力的穩(wěn)定，不利于裝置的平穩(wěn)操作。
方案二：重污油輸送進(jìn)入延遲焦化裝置原料罐。該方案缺點(diǎn)是重污油組分中含水和輕組分較多，經(jīng)加熱后極易汽化，易造成原料泵和輻射泵抽空，導(dǎo)致加熱爐爐管結(jié)焦，進(jìn)而造成裝置停工，安全風(fēng)險較大；另外重污油中雜質(zhì)和鹽含量相對較高，會加快爐管結(jié)焦速度，不利于裝置的長周期、安全平穩(wěn)運(yùn)行。
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2 接觸冷卻系統(tǒng)回?zé)捁に嚨膽?yīng)用
2.1 工藝流程
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通過工藝改造，將儲運(yùn)部自然沉降24 h的重污油通過流量計及控制閥輸送至接觸冷卻塔系統(tǒng)。重污油進(jìn)入接觸冷卻塔底后，重污油中泥含量得到了稀釋，且利用了焦炭塔冷焦時的熱量，對重污油進(jìn)行二次蒸發(fā)脫水，脫水后的重污油儲存于焦化污油罐，作為焦炭塔急冷油用。流程改進(jìn)后，重污油含水對焦化裝置的影響減小，每月重污油回?zé)捔繌?.5 kt提高到2.0 kt。
2.2 存在的問題
該工藝流程投用一段時間后發(fā)現(xiàn)接觸冷卻塔塔底泵頻繁發(fā)生抽空現(xiàn)象，表現(xiàn)為塔頂回流量間斷為零，經(jīng)分析其原因?yàn)榻佑|冷卻塔底溫度僅僅依靠焦炭塔吹汽階段的熱量難以平穩(wěn)控制。低溫情況下油相中的水組分極易在塔底冷凝積聚，焦炭塔進(jìn)行大吹氣操作時，高溫油氣(近380 ℃)進(jìn)入接觸冷卻塔底，水吸熱之后汽化，造成塔底循環(huán)泵抽空，接觸冷卻塔上回流流量中斷，進(jìn)而導(dǎo)致焦炭塔頂來的油氣無法得到及時冷卻，油氣中的蠟油組分被攜帶到油水分離罐，嚴(yán)重時甚至被攜帶至低壓瓦斯系統(tǒng)中，造成管道堵塞，存在嚴(yán)重安全和環(huán)保隱患
2.3 工藝優(yōu)化及效果
應(yīng)用RSIM全流程模擬軟件搭建接觸冷卻系統(tǒng)模型，通過數(shù)據(jù)收集、分析，以及接觸冷卻系統(tǒng)模型的建立進(jìn)一步優(yōu)化工藝流程(見圖1)，在接觸冷卻塔進(jìn)料線上增加一股高溫?zé)崃?，利用高溫?zé)嵩春侠砜刂扑诇囟?，將高溫物料流量控制?0～15 t/h，可使塔底溫度平穩(wěn)控制在190 ℃以上，塔底污油含水量降低，從而避免接觸冷卻塔塔底泵發(fā)生抽空現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了重污油完全達(dá)到回?zé)挼哪康?，油水?dāng)?shù)據(jù)具體見表1。
圖1 接觸冷卻系統(tǒng)流程
塔底溫度/℃1901801701601501209080w(污油水)/%0.180.340.450.670.91.62.63.8
工藝流程優(yōu)化后，油品重污油的回?zé)捔亢瓦M(jìn)接觸冷卻塔的回?zé)挏囟仁歉鶕?jù)接觸冷卻塔底溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。從大吹汽開始到大給水冷焦期間，在接觸冷卻塔底溫度高于190 ℃時，重污油回?zé)捔靠刂圃?～8 t/h，其他時間控制回?zé)捔? t/h以下，則每月重污油回?zé)捔靠蓮? kt提高到3 kt。
同時根據(jù)接觸冷卻塔底重污油熱值，工藝管線增加一路重污油產(chǎn)汽流程，塔底污油去蒸汽發(fā)生器可產(chǎn)生0.35 MPa蒸汽。按單塔計算，200 ℃以上油氣進(jìn)接觸冷卻塔的時間為3～4 h，可以生產(chǎn)0.35 MPa蒸汽2.5 t/h，約10 t蒸汽，3個塔即可生產(chǎn)30 t蒸汽，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益200萬元。
3 結(jié)論
(1)由于重污油經(jīng)靜止沉降后不宜直接進(jìn)入延遲焦化焦炭塔，通過對延遲焦化裝置接觸冷卻系統(tǒng)的考察，可以利用其熱量對重污油進(jìn)行二次加熱，實(shí)現(xiàn)油水徹底分離，達(dá)到重污油回?zé)挼哪康模?/p>
(2)充分利用全廠流程模擬軟件(RSIM)模型準(zhǔn)確模擬生產(chǎn)過程，對接觸冷卻系統(tǒng)熱量實(shí)現(xiàn)量化管理，可以精確測算出重污油達(dá)到回?zé)捯蟮墓に嚵鞒碳翱刂茀?shù)溫度；
(3)通過對延遲焦化裝置接觸冷卻系統(tǒng)的工藝流程優(yōu)化，煉廠重污油回?zé)捔康玫酱蠓岣叩耐瑫r可副產(chǎn)蒸汽，能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[1] 李清松.煉油廠重污油回收工藝的改進(jìn)[J].安全、健康和環(huán)境,2009,4(12):21-22.
[2] 任滿年,董力軍.煉油廠重污油回收方法的研究[J].石油煉制與化工,2006,37(1):47-49.
[3] 郭立靜,汪心想,李志剛.延遲焦化裝置回?zé)挓拸S重污油技術(shù)的應(yīng)用[J].河南化工,2010,27(10):54-56.
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