王航空，张 梅，郭 斐，辛根源

(中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化公司，新疆 克拉玛依 834000)

延迟焦化装置加工掺柴油稠油的问题及对策

王航空，张 梅，郭 斐，辛根源

(中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化公司，新疆 克拉玛依 834000)

总结了中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化公司焦化装置稠油原料中大比例掺炼柴油的经验。针对轻油组分含量超高引起的电脱盐超电流、设备异常运行、焦粉携带、柴油拔出率低等问题，对装置加工量、原料换热及分馏塔侧线进行了优化调整和技术改造。结果表明，稠油掺柴油后，蜡油收率降低，汽油、柴油收率超过了计算模拟值，优化了装置产品分布，保证了装置高效及长周期运行。

延迟焦化 稠油 减压渣油 柴油 收率

近几年，随着新疆油田公司在超稠油开发技术上的重大突破，风城油田超稠油产量迅猛增长，预计2015年产量将达到4 Mta[1]。而距风城油田约102 km的克拉玛依石化公司，是风城油田超稠油的主要加工基地。为了解决风城超稠油长距离管道输送的难题，采用超稠油掺柴油的输送工艺，这对主要加工风城油田超稠油的克拉玛依石化公司1.5 Mta延迟焦化装置产生了很大的影响，使装置平稳及长周期运行面临挑战。

1 焦化装置原料现状

1.1 原料组成

从表1和表2可以看出，原料中掺入20%～25%的0号柴油后，1.5 Mta延迟焦化装置原料明显变轻，密度、黏度及馏程数据变化较大，这使焦化装置分馏塔及柴油系统达到极限操作条件，严重影响装置平稳及长周期运行。

表1 克拉玛依焦化装置原料性质

表2 克拉玛依焦化装置原料实沸点收率

1.2 工艺流程

稠油进装置后，依次经过电脱盐系统、原料罐、分馏塔，经加热炉升温到491 ℃后送入焦炭塔进行深度的热裂化和缩合反应，油气进入分馏塔进行分离，生产气体、汽油、柴油和蜡油[2]，石油焦留在焦炭塔内。具体流程见图1。

图1 工艺流程示意

2 稠油掺柴油装置存在的风险及问题

2.1 电脱盐罐电流超高

原油进焦化装置压力为1.9 MPa，温度为70 ℃，经换热后进电脱盐装置温度为142 ℃左右，压力为1.0 MPa，原料改为掺柴油稠油后，电脱盐系统电流迅速从160～180 A升高到220～240 A，换热后压力从1.00 MPa上升到1.15 MPa，电脱盐系统异常运行。

2.2 轻油含量超高

稠油掺柴油后，原料中沸点小于360 ℃的轻油组分质量分数由14.10%增加到31.31%(见表2)，部分通过闪蒸的形式从原料罐罐顶气相线直接进入分馏塔塔柴油段，其余经升压换热到320 ℃后，随原料油进入分馏塔塔底。由于原料罐中没有塔盘，闪蒸量的增加会造成油气雾沫夹带加剧，使少量重组分在未经分馏的情况下进入柴油组分，造成柴油颜色变深，影响柴油质量。而从原料罐底部进入分馏塔塔底的轻组分，如果在分馏塔中没有及时拔出，将会造成加热炉进料泵异常运行，进入焦炭塔汽化后，会使焦炭塔内油气线速明显增加，导致焦粉携带入分馏塔的量增加，影响装置长周期运行。

2.3 柴油系统超负荷

在稠油中掺柴油前，柴油泵出口实际流量为294 t/h，小于柴油泵设计最大流量328 t/h。稠油中掺入20%～25%的柴油后，分馏塔柴油段负荷明显增加，柴油出装置量增加，回流取热量也将相应增加，柴油侧线总量可能会超过泵设计值。此外，柴油量增大后，柴油出装置温度升高，尤其在高温季节，会导致柴油出装置温度超标。

2.4 柴油拔出率低

稠油中掺入20%～25%的柴油后，由于柴油中含有不稳定成分及相互反应等原因，导致这部分柴油不可能完全被拔出，严重影响装置的经济效益，所以柴油拔出率最大化成为分馏系统调整最重要的目标。

3 采取的措施及效果

焦化装置稠油掺柴油，首先需要控制加工量，在小于最大加工量的前提下进行操作优化。根据工艺核算和分馏塔塔盘核算结果，结合装置历史最大加工量，确定装置最大加工量不超过196 t/h，可以保证原料罐、分馏塔及柴油泵的正常运行。

3.1 降低电脱盐温度

启用新改造的换热流程，将电脱盐进料前的柴油-原料换热器E-2105/1、E-2105/2切换到电脱盐罐之后，使电脱盐温度由142 ℃降低到130 ℃，在保证脱盐脱水率的前提下，降低电脱盐系统压力及电流值，保证电脱盐系统正常运行。同时，关闭E-2105/1、E-2105/2的副线，提高原料罐温度，实现热量的有效利用。

3.2 优化原料换热流程

稠油掺柴油后，原料中轻油组分必须在原料罐和分馏塔中分离出去，而不能进入焦炭塔。经过核算，当原料罐温度控制小于280 ℃时，原料中小于360 ℃的轻油组分约20%从原料罐罐顶闪蒸直接进入分馏塔柴油段，而不会造成原料罐超压，也不会影响柴油产品质量。轻油组分中其余80%随原料油进入分馏塔底，而分馏塔塔底温度控制不小于360 ℃，可以保证塔底油中残留的柴油组分不会对装置正常运行产生影响。

在核算及模拟数据的基础上，对装置原料换热器进行优化调整，关闭部分原料换热器的副线，使原料罐温度提高了近10 ℃，保证原料进罐温度控制在270 ～280 ℃之间；对分馏塔循环油系统进行改造，增加循环油370 ℃热回流流程，同时将循环油下回流温度由255 ℃提高至263 ℃，并降低循环油回流量，保证塔底温度大于360 ℃；对原料进分馏塔上、下进料比例进行调整，使循环比由0.53降到0.43，减少了分馏塔塔底油中柴油的含量，保证了加热炉进料泵的正常运行，控制了焦粉携带，保证了装置平稳操作及长周期运行。分馏塔塔底油馏程数据见表3。

表3 分馏塔塔底油馏程数据

3.3 优化分馏侧线回流

稠油掺柴油后，分馏塔负荷显著增加，蒸发段温度升高21 ℃，循环油抽出温度升高13 ℃，蜡油抽出温度升高14 ℃，中段油抽出温度升高4 ℃。通过增加各侧线回流量加大取热量，保证分馏塔的气液相平衡和热量平衡，使柴油泵出口实际流量控制305 th左右，小于柴油泵设计最大流量。同时，进行流程改造，从出装置柴油主流程上分一条DN80的管线，引175 ℃的柴油至冷焦放空空气冷却器管束下方，新增柴油翅片管用作放空空气冷却器的伴热盘管，冬季可以防止放空空气冷却器管束冻凝，夏季可以降低柴油温度。经放空空气冷却器冷却的柴油并入柴油出装置主流程后，可以保证柴油出装置温度控制在65 ℃以下。分馏系统主要操作参数见表4。

3.4 优化产品分布

通过原料换热流程的优化，提高了分馏塔塔底温度，降低了循环比，实现了柴油从分馏塔底的深拔；通过降低蜡油上回流，控制中段冷却回流，加大柴油上回流等措施优化分馏侧线操作，降低了蜡油收率，提高了柴油收率，优化了装置产品分布，使汽油、柴油收率超过了计算模拟值，实现了装置高效运行。具体物料平衡数据见表5。

表4 分馏系统主要操作参数

表5 物料平衡数据 w，%

4 结束语

[1] 杨莉，王从乐，姚玉萍，等.风城超稠油掺柴油长距离输送方法[J].油气储运，2011，30(10)：768-770

[2] 宦建波.稠油加工工艺探讨[J].炼油技术与工程，2012，42(3)：29-32

PROBLEMS AND SOLUTIONS OF DELAYED COKING UNIT PROCESSING ULTRA-HEAVY OILS BLENDED WITH DIESEL

Wang Hangkong，Zhang Mei，Guo Fei，Xin Genyuan

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCompany，Karamay，Xinjiang834003)

The experience of processing ultra-heavy oils blending large proportion of diesel fraction in the delayed coking unit of Karamay Petrochemical Company was summarized.The problems of over-current in electrostatic desalting unit，exceptional running of equipments，entraining fine coke powder in oil vapor and lower diesel yield were caused by the blending of diesel.After controlling throughput，optimizing the heat exchanger system and revamping the side-cut of distillation unit，the CGO yield is reduced and the gasoline and diesel yield exceed the analog value.Furthermore，product distributions are optimized and the operation cycle of the unit is prolonged.

delayed coking；ultra-heavy oil；vacuum residue；diesel；yield

2013-06-24；修改稿收到日期：2013-08-04。

王航空，2003年毕业于西安石油大学化学工程与工艺专业，工程师。现从事工艺技术管理工作，已发表论文18篇。

王航空,E-mail：wanghangk_jh@petrochina.com.cn。