延迟焦化装置掺炼油泥的影响

延迟焦化装置掺炼油泥的影响
刘存亮，李高峰，乔正旭
（中国石油锦西石化公司，辽宁葫芦岛125001）
摘要：延迟焦化装置处理“三泥”技术已广泛在炼化企业运用，该技术可大幅降低企业危险废
物的处置费用。

某公司延迟焦化装置掺炼油泥以来，对装置造成分馏系统腐蚀等影响，同时
引发焦化装置产品是否对下游装置带来不利影响的探讨。

文中详细介绍了延迟焦化装置掺
炼油泥流程，列举了国内同类装置掺炼油泥的加工方案，通过掺炼油泥不同加工方案的对比，
说明了对产品质量、设备腐蚀的影响。

同时分析了掺炼油泥后，焦化装置产品因携带焦粉等
杂质可能对下游装置造成的不利影响，并提出相应的建议措施。

关键词：延迟焦化；含油油泥；金属；加氢；失活
中图分类号：TE624.4+1文献标识码：B文章编号：1671-4962（2023）01-0036-04
Effect of blending oil sludge in delayed coking unit
Liu Cunliang，Li Gaofeng，Qiao Zhengxu
（PetroChina Jinxi Petrochemical Company，Huludao125001，China）
Abstract:Treatment of"three mud"technology in delayed coking unit has been widely used in refining and chemical enterprises, which can greatly reduce the cost of hazardous waste disposal.Since blending oil sludge in the delayed coking unit of a company, the effects of corrosion on the fractionation system of the unit and the discussion on whether the products of the coking unit bring adverse effects on the downstream unit had been triggered.This paper introducedthe process of blending oil sludge in delayed coking unit,and listedthe processing schemes of blending oil sludge in similar units in China,illustratedthe influences on product quality and equipment corrosion by comparing different processing schemes of blending oil sludge.Meanwhile,it analyzedthe adverse effects on the downstream unit caused by impurities such as coke powder in the coking unit after blending oil sludge,and put forward the corresponding suggestions.
Keywords：delayed coking；oily sludge；metal；hydrogenation；deactivation
某公司延迟焦化装置为2炉4塔设计，加工量150×104t/a，利用延迟焦化装置对原料适应性强的特点，目前除加工南蒸馏减压渣油、催化油浆、苯乙烯焦油和各类污油等，还承担了处理公司部分含油油泥的任务。

延迟焦化装置处理“三泥”技术已较为成熟，是企业清洁生产的可行之策。

该公司延迟焦化装置掺炼油泥后对分馏系统造成了腐蚀，同时引发了延迟焦化装置产品是否对下游装置带来不利影响的探讨。

1掺炼油泥流程及方式
延迟焦化装置掺炼油泥工艺主要有2种方式。

（1）老塔处理阶段将油泥送入焦炭塔底部。

在焦炭塔“老塔”处理的大吹汽0.5h后和小给水初期掺炼，利用冷焦过程的废弃热量或余热，使含油油泥中的有机轻组分经高温热裂解变成气体产物进入放空系统回收，固体物质被石油焦捕获沉积在石油焦上。

此方式掺炼油泥量受冷焦速度限制，一般控制焦炭塔温降不超过40℃/h，防止温降过快发生炸焦风险，因此焦炭塔每个生焦周期只能掺炼20~ 30t油泥。

油泥中固体杂质含量较高，但由于掺炼量有限，对石油焦灰分影响不大；当焦炭塔温度低于350℃时停止掺炼，防止污油沉积、附着在石油焦表面或孔道，造成石油焦挥发分不合格或形成软焦，导致放水、除焦困难。

由于有焦炭层的过滤对分馏系统的操作和侧线产品质量造成影响，大部分延迟焦化装置采用此加工方式，油泥掺炼流程见图1。

图1焦炭塔底部掺炼油泥流程
（2）将油泥作为急冷油从焦炭塔顶部注入。

由于焦炭塔顶温控制在420℃，油泥在下降过程中与上升的420℃以上的高温油气接触，油气被冷却，油泥中的有机轻组分被气化，水分携带无机盐蒸发后和油气一同进入分馏塔。

大部分420℃以上重组分烃类、有机颗粒和固体泥沙等物质在整个生焦周期中均匀进入焦炭塔生成焦炭，从而实现油泥的完全消解。

该公司延迟焦化装置掺炼油泥目前采用的加工流程见图
2。

图2焦炭塔顶部掺炼油泥流程
此方式处理油泥可贯穿整个生焦周期，每个
生焦周期可掺炼油泥70~80t，由于油泥中含有较
高盐类和固体杂质，且在整个生焦周期持续注入，
导致石油焦灰分有较为明显的提高，该公司焦化
装置采用此种掺炼方式后出现焦炭塔油气线结
焦、分馏塔结盐现象［1］。

2掺炼油泥影响分析
2.1对石油焦质量的影响
由于该公司未采取（1）方案掺炼油泥，分别引
用A、B公司延迟焦化装置采用（1）方案后石油焦
质量分析数据进行分析［2，3］，见表1、2。

表1A公司焦化装置掺炼浮渣前后石油焦分析数据
项目
浮渣掺炼量/（t·h-1）掺炼时间/h
塔顶温度/℃
挥发分/%
硫/%
灰分/%
塔顶压力/MPa
对除焦的影响
掺炼后
15
1
420
10.6
1.02
0.3
0.17
无
15
1
419
10.1
1.05
0.14
0.16
无
15
1
418
10.7
1.02
0.18
0.17
无
15
1
420
10.6
1.03
0.18
0.17
无
掺炼前
-
-
415
10.1
1.01
0.1
0.16
无
-
-
414
10.2
1.02
0.12
0.16
无
A公司焦化装置每个生焦周期掺炼15t油泥后，石油焦中的挥发分和灰分略有上升，对石油焦的质量影响很小，均可满足石油焦2B质量标准。

B公司焦化装置每个生焦周期处理10t“三泥”前后，石油焦平均灰分及挥发分变化不明显。

通过2个公司掺炼油泥后的石油焦分析数据，可以看出采取（1）方案对石油焦质量影响不大。

该公司于2020年11月22日开始将油泥送入
延迟焦化装置掺炼，混合油泥的种类主要有3种。

（1）南、北蒸馏装置电脱盐排水；（2）电脱盐罐定期反冲洗油泥；（3）公司清罐产生的罐底油泥。

其中电脱盐排水连续产生，排水量与注水量正相关，30~50t；电脱盐罐反冲洗频次不等（目前为1次/15 d）；清罐产生的罐底油泥为间歇产生，占比较低。

3种混合油泥送至油品车间储罐沉降脱除明水后，经泵增压送入延迟焦化装置作为急冷油掺炼。

表2B公司焦化装置掺炼浮渣前后石油焦分析数据
阶段处理前
处理后石油焦挥发分/%
10.32
12.54
11.92
9.68
11.16
9.37
10.83
10.2
10.01
9.82
10.68
9.95
10.24
石油焦灰分/%
0.35
0.3
0.41
0.34
0.41
0.4
0.37
0.31
0.4
0.41
0.36
0.39
0.37
自掺炼油泥后石油焦灰分有明显升高趋势，见表3。

在掺炼量较高时其含量已接近质量标准上限。

（普通石油焦2B标准灰分含量不大于0.5%）表3油泥掺炼前后部分石油焦质量分析对照
阶段掺炼前
掺炼后
日期
2020-11-03
2020-11-04
2020-11-05
均值
2020-11-24
2020-11-25
2020-11-26
2021-03-22
2021-03-23
2021-03-25
2021-04-19
2021-04-20
2021-04-21
均值
挥发分/%
9.26
8.59
9.57
9.14
8.03
8.82
9.71
9.04
8.51
9.66
8.71
8.55
8.04
8.79
灰分/%
0.41
0.41
0.40
0.41
0.48
0.45
0.48
0.49
0.47
0.48
0.46
0.49
0.48
0.48
硫含量/%
0.44
0.41
0.41
0.42
0.4
0.41
0.42
0.41
0.4
0.42
0.42
0.40
0.41
0.41
2.2对焦化分馏系统腐蚀的影响
该公司焦化装置分馏塔顶循线出现结盐腐蚀现象，2021年2月25日更换的分馏塔顶循抽出和顶馏出电感探针，在历时100d后分别出现腐蚀穿孔、断裂情况，对比掺炼油泥前腐蚀速率提升明显，腐蚀速率对比情况见表4。

该位置出现腐蚀的形式通常为低温H
2
S-HCl-
NH
3-H
2
O型腐蚀，表现形式为铵盐结晶，焦化装置
在之前几个生产周期未出现过类似问题。

分析原因为掺炼的油泥中含有大量电脱盐反冲洗切水和油泥，其中的无机盐溶于水中，以较高浓度的含盐水蒸气形式进入到分馏塔上部低温段，累积结盐析出。

自焦化装置掺炼油泥以来，分馏塔顶循泵入口过滤器堵塞频次明显增多，也印证此判断。

由于该公司焦化装置低负荷生产，油气线速较低，目前未出现油气线结焦、分馏塔焦粉堆积等现象。

表4掺炼前后分馏塔顶循、馏出腐蚀速率对比/（mm·a-1）状态
掺炼前
掺炼后
日期
2020-02
2021-05
顶循腐蚀速率
0.0159
0.4277
馏出腐蚀速率
0.0028
1.1610
2.3分馏塔侧线产品对下游装置的影响
有数据表明，延迟焦化装置不掺炼油泥时，除石油焦外，延迟焦化气、液产品中金属含量较低，一般低于下游装置对金属的设防值。

原油中的油溶性金属经蒸馏后，大部分浓集在减压渣油中，而减压渣油作为延迟焦化装置的原料，其中的金属经焦化反应后富集在石油焦中，只有少部分进入焦化蜡油，而焦化柴油和焦化气体中几乎不含金属化合物，焦化汽油中含有微量的As、Cu、Pd。

数据显示，加工大庆原油得到的焦化蜡油中Ni+V含量为0.47ug/g，加工辽河原油得到的焦化蜡油中Ni+V含量为0.31μg/g［4］。

该公司焦化装置采用方式（2）掺炼油泥，油泥中所含420℃以上的重油组分和泥沙部分留在焦炭塔中。

焦炭塔顶油气进入分馏塔后，与分馏塔下部渣油进料逆向接触，并经蜡油集油箱下部2层热蜡油喷淋洗涤，油气中携带的大部分重油组分及固体杂质被淋洗至塔底部。

掺炼油泥后，分馏塔底循过滤器清理频次由1次/90d升至1次/60d，过滤器内堵塞物多为细粉状杂质。

由此分析，油气中金属含量较高的重油组分、较大颗粒的焦粉和泥沙大部分被淋洗到蜡油集油箱以下，分馏塔侧线产品因掺炼导致金属含量大幅升高的可能性较低。

2021年8月13日的分析数据见表5，焦化蜡油金属含量没有明显升高迹象。

但粒径较小的焦粉、泥沙仍会随油气带入到各侧线产品中，华东理工大学实验数据表明焦化蜡油中携带焦粉平均粒径为25μｍ，小于25μｍ的焦粉质量百分比约占40%［5］，见图3。

/%
/m
图3焦粉体积粒径分布
分馏塔侧线馏出油中焦粉含量通常在200~300μg/g ［6］，若200×104t/a 加氢裂化装置掺炼5%的焦化蜡油，则全年累计进焦粉量达20~30t。

焦化蜡油过滤器精度通常为25μｍ，总固体颗粒物脱除率在44%以上，粒径小于15μｍ的固体颗粒对加氢类催化剂影响不大，在催化剂床层上沉积较少［7］。

但在加氢类装置床层压降升高后，或在装置生产末期，焦粉和泥沙滞留在固定床催化剂精制床层，会造成床层压降升高，同时焦粉和泥沙细粉中的金属会加速催化剂失活。

3结束语
（1）建议污水处理装置采用新技术，提升含油污水处理水平，对油、泥、水有效分离，并分别进行有针对性的处理，目前该类技术已较为成熟，并有成功应用案例。

如果能够降低污水处理装置油泥产量，焦化装置可考虑采用油泥自焦炭塔底部进入的掺炼方式，降低对该装置及下游装置的不利影响。

（2）掺炼油泥后分馏塔顶部低温段腐蚀速率明显提升，判断腐蚀类型为低温H 2S-HCl-NH 3-
H 2O 型腐蚀。

可采取在线水冲洗除盐、增设在线除盐设施等方式。

（3）焦化蜡油中金属含量一般不会超过下游装置设防值，但若其中的焦粉等杂质不能有效脱除，可能影响加氢裂化等装置的运行周期。

该公司延迟焦化装置已设有汽、柴油过滤器，若能够增设精度10~15μｍ的焦化蜡油过滤器，可大幅降低
焦粉、机杂和胶质络合物对下游装置的影响。

（4）下游装置若以焦化蜡油为原料，宜将焦化
蜡油轻重分离，控制轻蜡油干点不高于510℃，轻蜡油中的氮、残炭、胶质、金属含量将明显降低，重蜡油可作为船舶燃料油的调合组分。

（5）焦化装置液体产品对下游装置不是理想的加工原料，因此有必要监控硫、氮、金属、C 7不溶物和机杂的分析数据变化，使下游装置操作人员了解焦化产品的特点，便于提前做好应对措施。

参考文献：
［1］严宇翔.浮渣回炼在延迟焦化装置中的应用［J ］.炼油技术与
工程，2014，44（05）：42-46.
［2］李程飞.污水场污渣回炼在延迟焦化装置的应用［J ］.化工科
技，2018，26（1）：49-52.
［3］梁春阳.延迟焦化装置“三泥”处理运行分析［J ］.中外能源，
2016，21（5）：88-92.
［4］瞿国华.延迟焦化工艺与工程［M ］.中国石化出版社，2011.［5］李志明，杨强，沈其松，等.焦化油品微旋流脱焦粉的实验研
究［J ］.石油学报，2012，28（6）：1018-1024.
［6］张涛.焦化蜡油加工技术的探讨［J ］.石油炼制与化工，
2010，9（4）：104-106.
［7］杨云峰.焦化蜡油过滤器的工业应用分析［J ］.炼油技术与工
程，2003，33（04）：36-39.收稿日期：2023-01-21
作者简介：刘存亮，男，高级工程师，2019年硕士研究生毕业于清华大学化学工程专业，现从事炼油工艺管理工作。

E-mail ：****************
表5焦化蜡油分析数据
项目焦化蜡油
密度/（kg ·m -3）960
总硫/（ug ·g -1）
4400.0
总氮/（ug ·g -1）5410.2
C 7不溶物/（ug ·g -1）309
Fe/（ug ·g -1）0.155
Na/（ug ·g -1）0.606
Ni+Cu+Ca/（ug ·g -1）
＜0.1。