中国石化镇海炼化专家分享--延迟焦化装置放空塔系统改造总结
导读：延迟焦化装置放空塔系统使用的典型技术为闭式塔内接触冷却技术，其主要作用是处理焦炭塔冷焦期间大吹汽、给水操作阶段产生的高温蒸汽，并回收高温蒸汽所携带的部分油气。放空塔底产生的污油管输至污油罐，经过静止重力沉降后作为焦炭塔顶急冷油回炼，放空塔顶产生的不凝气直接排放至低压燃料气系统。
随着国内原油加工不断向重质化、劣质化、高含硫方向发展，素有“黄金垃圾桶”之称的延迟焦化装置加工的原料更加劣质，放空塔系统产生的含硫污水中油含量和焦粉携带量大幅提高，导致含硫污水乳化严重，塔顶冷却系统易堵塞、冻凝，轻重污油分离效果差及含硫污水排放不达标。虽然近期国内研发了各类污水除油技术，但大部分技术脱焦粉、除油性能两者不能兼顾，或效果一般，且存在一定的运行成本。
存在问题及分析
典型的延迟焦化装置放空塔系统流程比较简单，焦炭塔在冷焦过程中产生的大量油气仅仅在放空塔内起到接触冷却的作用，冷却后塔顶产生的尾气进低压燃料气系统，塔底产生的污油和污水合并一起进入装置内1000m3污油罐进行自然沉降分离，污油罐分离后的污水进污水汽提装置，污油作为焦炭塔急冷油进行回炼。
放空塔系统原则流程见图1。
传统的放空塔系统为间隙性操作，在焦炭塔冷焦过程运行，其他时间则停用。停用后放空塔内物料慢慢冷却，水蒸气冷凝并在放空塔底积聚，当放空塔系统再次运行时，因塔底无持续热源，随着高温物料的进入，塔底冷凝水突沸，引起塔底泵抽空，塔顶回流中断。高温油气携带大量污油、焦粉冲出塔顶，造成塔顶空冷器易堵塞，冷却效果差，以及塔顶回流罐污水含油率高、污水携带焦粉、乳化严重等问题，油水分离效果变差。放空塔顶污水硫质量浓度化验分析一般在400~2000mg/L，污水性质见表1。
技术改造
对延迟焦化装置放空塔流程、存在问题和污水带油原因进行详细分析。一方面，采用高效气液接触喷淋技术，提高对油气中焦粉的洗涤作用，保证塔顶气相清洁，不携带重油，避免焦粉堵塞塔顶空冷器；另一方面，增加放空塔底重沸器，塔顶增加喷淋设施，油水分离罐增设强化分离内件，进料线增加温度控制等。设备的增加与流程的优化，实现了放空塔的平稳连续操作，彻底解决了放空塔系统含硫污水分离难、带焦粉、含油率高等问题，确保放空塔系统的问题得到根本性解决。改造后的流程如图2所示。
1.塔底正价热源
放空塔底增加重沸器，以延迟焦化装置出装置蜡油(200℃左右)为热源，维持放空塔底温度不低于150℃。不仅实现了低温热的利用，而且使塔底不再积聚冷凝水，最大幅度降低了操作波动，有利于装置的安全生产，同时为装置外重污油的连续回炼提供了保障。
2.进料增加热蜡
在放空塔进料线上增加250℃左右的热蜡流程，其作用：
①给放空塔系统提供热量，避免放空塔底产生冷凝水；
②提供连续操作所需物料，避免焦炭塔急冷油频繁切换；
③置换物料，确保焦炭塔顶急冷油性质相对稳定，改善放空塔顶回流的质量。在放空塔系统无污油产生的情况下，根据放空塔底液位及温度情况，放空塔适当补充250℃的热蜡油，可使放空塔系统实现连续运行，避免频繁切换焦炭塔急冷油，减轻操作工的劳动强度。
3.塔顶增加喷淋
延迟焦化装置担负全厂轻重污油的回炼任务，但装置外的重污油有“油包水”“水包油”问题，可能会出现塔底泵抽空现象，难以直接进入放空塔进行回炼。根据重污油特性，某焦化装置放空塔将12层筛板塔盘拆除上面6层，放空塔顶改为两层喷淋系统，喷淋雾化粒径100~800μm，并实现200%的塔面积覆盖率。重污油通过喷淋系统的雾化作用，在放空塔内通过与高温油气的传质传热，较容易实现油水分离。分离出的水相进入塔顶油水分离罐，分离出的油相进入塔底，作为焦炭塔急冷油使用。喷淋的冷却除尘效果较好，去除焦粉能力强。喷淋技术的运用，较好地解决了放空塔顶含硫污水含油高、带焦粉等难题。
4.分液罐增加内件
回流罐中增加强化油水分离内件，主要是预分离设施、整流聚结设施、隔板、电容式界位仪等。通过扩大水相区容积，提高污水的沉降时间，并进行有效、准确的检测，改造后取得了较好的油水分离效果，且界位控制稳定。分液罐内件见图3。
5.增加柴油流程
在放空塔顶油气进空冷器前增加柴油进空冷器流程，辅助控制放空塔顶温度，同时利用柴油溶解性强、密度相对较小等特点，溶解空冷器管束中的重油，避免空冷器管束堵塞；柴油进入油水分离罐后，由于与水存在密度差，分离相对容易。
6.自动控制
延迟焦化装置的生产特性为焦炭塔系统间隙操作，放空塔主要作用是处理焦炭塔来的油气，放空塔系统随焦炭塔特性变化操作波动较大，且机泵、阀门均为现场手动控制，导致操作上存在一定的难度和劳动强度，常常因操作不及时，出现塔底泵抽空、冲塔、空冷器堵塞等生产异常情况。为达到精准稳定控制效果，适应焦炭塔系统的间隙操作，也能适应连续操作，对放空系统进行自动控制改造，主要内容如下。
(1)回流罐底污油泵和污水泵均改为变频机泵，适应焦炭塔系统间隙操作，避免频繁启停操作；高温油气进放空塔前控制温度，避免放空塔顶温度控制不住而超温。
(2)空冷器风机改为变频控制，控制空冷器冷后温度不低于80℃，一方面确保空冷器管束不产生凝堵现象，另一方面控制油气进塔顶回流罐温度在合适的温度区间，降低油品的黏度，加快高油污水的沉降分离速度。
(3)回流罐新增电容式界位仪，界位控制平稳。放空塔系统经以上自动控制改造后，回流罐顶压力控制较改造前平稳，未发生过冲塔现象。将回流罐顶燃料气进压缩机入口进行回收，约回收燃料气5.0kt/a。
改造效果
1.含硫污水排放合格
放空塔系统经过改造后，放空塔顶含硫污水带油情况有明显好转，符合公司的污水外排指标要求，数据见表2。
2.低温热利用
一般情况下，延迟焦化装置产蜡油45t/h，进空冷器温度为230℃左右，日常控制出装置温度不高于160℃，浪费了部分热量。本次改造对出装置蜡油进行低温热利用，将全部出装置蜡油给放空塔系统提供热量，经设计核算，全年可降低装置能耗约为8400MJ。
3.节能降耗
经过改造，延迟焦化装置停用污油罐，减少了污油罐顶尾气对周边环境的污染，同时停用了2台30kW污油泵和2台22kW污水泵。另外，将3台空冷器改为变频空冷器，2台污水泵和1台污油泵均改为变频泵，经设计核算，改造后全年可降低装置能耗约700MJ。
