延迟焦化装置石油焦灰分异常原因分析及应对措施

延迟焦化装置石油焦灰分异常原因分析及应对措施

黄婷婷

中国石油化工股份公司天津分公司炼油部联合八车间 天津市 300270

摘要：延迟焦化是将渣油通过焦化炉进行加热，然后经高流速在短时间内进入到焦炭塔进行裂解缩合反应的一种工艺技术，通过这种技术可以将重质渣油进行进一步的提炼，生成轻质油和石油焦产品。为提高延迟焦化装置的经济效益，保证石油焦产品的正常外输，需要严格把控石油焦的产品质量，进一步减少石油焦中的灰分含量，从而提升石油焦产品的合格标准。但是随着原油劣质化的程度加深，延迟焦化加工原料种类的不断扩大以及工艺技术的不断革新，影响石油焦灰分质量的因素也多种多样。因此需要从各个方面对导致石油焦灰分质量不合格的原因进行分析，并总结其相应的改进措施。

关键词：延迟焦化；石油焦灰分；原因；应对措施

引言

中国石化天津分公司2#延迟焦化装置在2007年开工建设，设计规模为230万吨/年，采用“两炉四塔”的工艺来生产满足市场需求的石油焦产品。目前天津分公司石油焦出厂执行二级企标《石油焦》标准（Q/SH 3180 001—2018(2021)），该二级企标只有5号石油焦，其中要求灰分质量分数不大于0.8%。为了能够更大限度地将石油焦产品转劣质为优质，更好地提高石油焦产品在市场上的经济效益，实现石油焦产品的提质增效，需要采取措施进一步降低石油焦中的灰分含量，使其满足行业的2A级标准（灰分质量分数不大于0.35%）。因此就需要对整个延迟焦化装置的生产过程作进一步的分析，寻找出影响石油焦灰分质量的原因。这样就能够通过对这些影响因素采取相应的应对措施来降低石油焦灰分的质量分数，同时也能够给其它装置在出现类似问题时提供相关的借鉴基础。

一、石油焦产品情况

对中国石化天津分公司2#延迟焦化装置生产出的石油焦采用抽样调查的方法进行检测，经化验分析发现，近些年来生产出的石油焦产品也都在二级企标的范围之内，但是其灰分的质量分数在0.3%-0.45%之间，并不稳定。可以发现，石油焦产品的灰分能够达到行业的2A（灰分质量分数不大于0.35%）和2B（灰分质量分数不大于0.4%）级标准，由于其数值相对波动，不能稳定在行业2A级标准以内。因此需要采取措施降低石油焦灰分的含量，使其稳定在0.35%以内，从而提高石油焦产品外送的质量，增加效益。

二、石油焦灰分的影响因素

（一）采取的原料

一般而言，石油焦灰分的成分主要是原料中的酸性化合物和重金属离子生成的盐类。[1]由于在原油的形成过程中本身就携带着大量的金属物质，且原油开采过程以及加工过程中所加入的助剂、催化剂等也会增加这些物质的含量。而延迟焦化装置所加工的原料是原油经常减压装置提炼过后的减压渣油，更是具有残炭含量高，密度大，粘度大，以及临界温度低等特性。并且随着生产技术的日益发展，对原油加工深度的不断提高，致使渣油的收率也随之不断降低，由此而导致延迟焦化装置的原料减压渣油的质量逐渐变差，其残炭、杂质的含量也都相应增加。

由于原料本身所带的金属杂质及其化合物等都属于不易挥发的成分，在延迟焦化的反应过程中不会被提炼出来也不会消失，最终都会成为组成石油焦灰分的一部分，使石油焦的灰分含量上升，影响石油焦的产品质量。

（二）回炼“三泥”

“三泥”主要是指在对石油进行炼化以及污水处理的过程中产生的悬浮杂质、废渣、活性污泥以及油泥混合物。[2]由于对“三泥”无法进行综合性的运用，也没有合适的方式对其进行处理，且其对环境产生的危害较大，目前“三泥”已经成为了国家的危险固体废弃物，成为了亟待解决的一大难题。为解决这一难题，减少“三泥”所带来的资源浪费、环境污染和经济损失等问题。[3]在延迟焦化装置进行石油焦生产的过程中，在后期冷焦的时候将这些“三泥”送进焦炭塔中，通过焦炭塔内部所剩余的热量进一步的提炼出“三泥”内部的水和油，再通过后部的放空系统去回收这一过程中产生的油气。通过这一举措，确实可以对“三泥”进行回收再利用。但是由于三泥中的大部分固体物质无法参与反应，最终都留在了焦炭塔中成为了石油焦的一部分。也因此，回炼“三泥”会使石油焦的产品质量发生改变。

（三）掺炼催化油浆

由于我国的延迟焦化技术日益发展成熟，加工能力不断提高，对加工原料的需求也越来越大。为了提高延迟焦化装置的经济效益同时改善加工原料的性质，将催化油浆也作为原料进行掺炼。与减压渣油相比，催化油浆具有密度大、残碳小、粘度低、芳烃含量高、胶质含量低的特点。[4]但是由于催化油浆中含有催化剂的固体颗粒，在焦化反应的过程中大都成为了石油焦，从而导致石油焦产品的灰分增加，挥发分降低。

（四）冷焦用水质量

2#延迟焦化装置为了节能降耗，引用从3#酸性水汽提装置来的净化水作为冷焦的主要用水，同时还收集除焦用水以及雨水作为冷焦用水。

3#酸性水汽提装置分为酸性水预处理和酸性水汽提两部分，主要处理厂里加氢裂化、常减压、柴油加氢、硫磺回收等装置产生的酸性水。由于这些酸性水中含有硫化氢、铵盐等物质需要采用单塔低压汽提的技术将酸性水中的硫化氢和氨解析出来。产生的合格净化水送至2#延迟焦化装置作冷焦水。但由于上游装置外排污水的氨氮含量高以及处理量大等多种因素的影响，净化水的质量有时会不合格，其中携带的大部分氨氮物质会以铵盐的形式被带入到焦炭塔中，由于焦炭塔内部剩余热量所导致的部分水分蒸发，会使其中的铵盐含量不断上升。这些盐类附着在石油焦的表面，就会导致石油焦产品的灰分含量不断上升，从而影响石油焦的产品质量。

而收集的除焦用水和雨水，在沉淀池中，由于除焦水来，和冷焦时作为冷焦水被抽出，沉淀池一直处于扰动的状态，会导致水中的杂质不能被充分的沉淀，携带的大量杂质被带入到焦炭塔中就会使石油焦灰分的含量上升。

三、应对措施

（一）改善进料性质

由于原料所带的金属杂质等会使石油焦的灰分增加，因此在对原油进行加工回炼时，需要对所加工的原油进行预处理，脱去原油中所含的金属杂质以及盐类，从而减少延迟焦化原料减压渣油中的金属物质含量，降低石油焦中的灰分含量。

天津分公司主要以加工沙轻、沙重、巴士拉中、巴士拉重、阿曼、卡斯蒂利亚、科威特等原油为主。可以通过调节掺炼原油的轻重配比来降低原料本身的灰分以及金属杂质的含量。由于2#号延迟焦化装置采用目前国内先进的（可灵活调节循环比）的工艺流程，可以根据实际情况适当提高循环比，来改善原料的性质。

（二）控制“三泥”掺炼量

由于“三泥”的部分重组分和固体物质无法被提炼，最终形成石油焦的一部分，影响石油焦自身的产品质量。因此要根据石油焦的灰分是否合格来控制“三泥”的回炼量，若其灰分超标就要立刻减少“三泥”的掺炼量甚至停止掺炼“三泥”。

（三）改善催化油浆质量并控制其掺炼量

为了使石油焦产品的质量得到进一步提升，且同时确保延迟焦化装置的平稳安全生产，需要降低催化油浆中的固体颗粒的含量。那么在将催化油浆送入到延迟焦化装置里进行加工处理之前，就需要分离出催化油浆中所含有的催化剂固体颗粒。可以利用沉降的方式将油浆中的固体颗粒沉降下来，经过化验分析合格之后，再将其送入延迟焦化装置中进行掺炼。还可以根据石油焦灰分的质量是否合格来调整催化油浆的掺炼量，若石油焦灰分含量偏高，则逐步减少催化油浆的掺炼量。

（四）提升冷焦用水品质

为了减少净化水中的氨氮含量，避免其在焦炭塔内冷焦时以盐类形式附着在石油焦上影响石油焦灰分质量。需要对净化水的质量进行监测，通过适当降低酸性水的处理量、减少酸性水中铵盐的含量以及严格控制各项操作指标等方式，确保净化水的产品质量合格。

回收的除焦水和雨水需要在沉淀池内进行充分沉降，用补水泵抽取沉淀池中的水时不能将沉淀池的液位抽取的过低，补水泵入口要加过滤器过滤水中杂质。可以通过这些方式来相应的降低石油焦中的灰分含量。

结语：

对现如今石油的加工处理来说，有可能还存在着许多方面的各种各样的问题。但是石油产品的使用对我们国家的持续性发展起着不可替代的作用。所以我们要严谨对待，不断改善石油加工处理的方式。在石油焦产品的生产过程当中，也要采取进一步的改善措施，使得石油焦产品的质量达到优化。由于影响石油焦灰分质量的原因是多方面的，需要对其进行综合考虑，针对各个影响因素采取相应措施，解决石油焦灰分偏高，不能达到行业2A级标准的问题。通过优质石油焦产品的生成及外送，进一步促进国家的经济发展，使人们的社会生活更好。

参考文献：

[1]杨光华,范耀华,张昌祥.石油沥青[M].北京:石油工业出版社,1984.68-73.

[2]翟志清.延迟焦化装置石油焦灰分异常原因分析及应对措施[J].石化技术与应用,2019:43-45.

[3]唐嗣伟,李东珂.延迟焦化装置回炼"三泥"存在问题分析及对策[J].中外能源, 2014(3):5.

[4]龚朝兵,花飞,徐振领,等.延迟焦化装置掺炼催化油浆的影响分析与长周期运行探讨[J].中外能源, 2016(1):6.