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摘要：延迟焦化装置放空系统运行过程中普遍存在放空塔底泵汽蚀抽空、放空塔顶分液罐内油水分离效果差等主要问题。青岛炼化延迟焦化装置通过优化改造，包括增加了塔顶回流洗涤流程、改造了放空塔顶分液罐内部结构、优化了放空塔入口及塔底温度控制方式、增加了污油回炼流程等。经过优化改造后，实现了放空塔底泵平稳运行，装置零污油出装置，并满足连续回炼装置内或系统外污油的要求。放空塔顶分液罐内含硫污水含油率降低了90%左右，加工损失率降低了0.17%，每年为企业增效2000多万元，具有较好的经济效益和环保效益。
关键词：延迟焦化；放空塔；油水分离；污油回炼；环保
延迟焦化装置焦炭塔在吹汽、给水等冷焦过程中会产生大量的高温蒸汽及油气[1]，放空系统的作用就是冷却这部分油气和蒸汽，回收不凝气、污油并外送含硫污水。青岛炼化公司的延迟焦化装置于2008年建成投产，2011年大检修期间进行了扩能改造，加工量由2.5Mt/a提高至2.9Mt/a。放空系统采用塔式油吸收接触冷却技术，即焦炭塔在吹汽、给水时产生的油气进入放空塔，经过降温分离处理，分离为不凝气、含硫污水和污油，其中塔顶不凝气排放至火炬，塔顶分液罐中含硫污水至污水汽提装置或排入冷、切焦水系统作为补水，塔顶分液罐中污油外送至污油罐。塔底污油经水箱冷却后一部分返回放空塔作为冷凝介质，一部分装置内回炼或送出装置。
在实际运行中，放空系统塔顶分液罐中油水存在高度乳化，油水无法有效分离，冷切焦水水质差、异味大的问题。同时，放空塔底泵易汽蚀抽空，影响装置的平稳运行。针对以上问题，2015年大检修期间，提出了对放空塔系统进行优化改造的思路，因施工时间原因，仅增加了本次优化改造的管线甩头。2017年，继续按照优化改造思路，将各条优化改造流程进行了实施。改造后，能够实现对装置自产及全厂污油回炼、放空塔顶分液罐中油水分离效果大大改善、塔底泵不再出现汽蚀抽空，实现了良好环保及经济效益。
1 放空系统存在的主要问题及原因分析
焦化放空塔主要作为焦炭塔冷焦时的冷却后路，收集冷焦产生的油气和污水并使之分离。在焦炭塔吹汽、给水冷焦时塔顶高温油气进入放空塔进行冷却洗涤，冷却洗涤产生的塔底污油冷却后一部分进装置原料系统进行回炼，另一部分返回塔顶进行循环洗涤。塔顶高温油气经空冷和水冷冷却后进入分液罐，分液罐内油水经分离后，污水做冷焦水补水或外送污水汽提装置，污油外送至污油罐，塔顶分液罐的尾气外排至低压瓦斯管网。放空系统流程图如图1所示。
1.1 塔顶空冷等管束堵塞
放空系统的作用，是处理来自焦炭塔的大量蒸汽和未反应的渣油及其他在小吹汽过程中滞留在焦炭塔内的较重馏分油气。该油气中含有流程较宽的偏重馏分和一定量的焦粉。焦炭塔在吹汽、给水时产生的油气和蒸汽从中部进入放空塔，放空塔上部设置12层人字挡板，起到提供换热空间、使油气冷凝、回收凝缩油的作用。但是这种挡板传质效率低[2]，部分重质馏分油仍进入塔顶气相，经过冷却时变为液相，加之含有焦粉，黏度增大，易在管束上附着，造成塔顶空冷器和后冷器管束上挂蜡，影响换热效果。
1.2 放空塔顶污水油含量高
放空塔顶经过冷凝后的含大量重组分的油汽进入塔顶分液罐中，重油与水乳化严重，无法实现污油和含硫污水有效分离，许多石化企业采用分液罐注入破乳剂、分散剂等注剂，但效果都不明显。造成实际操作中塔顶含硫污水油含量较高，无法送至污水汽提装置，污油也无法进行回收利用，只能合并送入冷、切焦水系统，造成冷、切焦水系统水质较差，异味较大。需要定期对冷焦水罐进行除油，增大了操作难度。通过表1中放空塔顶分液罐中污水分析数据可以看出，塔顶污水中油含量较高，水中油含量平均达2.36%。
1.3 放空塔底泵汽蚀抽空
放空塔原设计属间歇操作，塔底本身无热源，导致放空塔在没有热量时塔底积聚大量的水，在焦炭塔冷焦时，高温油气加热塔底明水后在130℃左右开始汽化或突沸，造成塔底泵抽空，塔顶回流洗涤中断，影响放空塔的安全平稳运行。
以上这些问题，成为困扰延迟焦化装置的普遍难题，随着日益严格的环保要求和对经济效益的追求，放空系统起到越来越重要的作用，需要进一步的进行优化改造。
2 优化改造方案
为解决油水分离难的问题，对放空系统进行优化改造，改造主要涉及放空塔內塔盘进行改造；放空塔顶分液罐内部结构改造；在原放空塔系统中增加急冷油线、中段油加热线、含水污油线、放空塔污水回炼线、放空塔顶污油回炼线。优化改造后流程如图2。
2.1 增加塔顶洗涤流程
改造时取消放空塔内上部4层塔盘，增加2层塔内回流，其中一条为放空塔底重污油进塔上部的洗涤工艺流程，另一条为放空塔顶轻污油自放空塔顶污油泵出口线至放空塔回流洗涤流程。一方面实现塔顶污油循环洗涤，控制塔顶温度；一方面使塔顶油气中的重组分转移至塔底。同时增加塔内分布器，如图3所示，利用轻、重污油对塔内油气进行洗涤，提高塔内接触洗涤效果，进一步改善塔内传质效率。这样可以有效去除上升的油气中携带的焦粉及重油至后续系统，为放空塔顶分液罐油水分离创造条件。
2.2 改造放空塔顶分液罐内部结构
对分液罐内部结构进行改造，利用特定的结构使油向上流动、水向下流动，水向下流至罐底后溢流过隔板进入水包。在此过程中油相的运动阻力越来越大，加大了分离效果，且此流动无搅拌减少了油水乳化；分离出的油向上进入收油糟，随后通过DN150的管线流至油包，实现油水分离。具体如图4所示。
2.3 优化放空塔温度控制方式
2.3.1 增加控制放空塔入口温度过高的工艺流程
焦炭塔改放空后，大量360℃左右的高温蒸汽和油气进入放空塔，造成大量蜡油组分直接被蒸至塔顶进入塔顶分液罐，因此需要增加控制放空塔入口油汽温度的措施。其一，通过增加污油至放空塔进料线流程，通过注入温度较低的污油，控制放空塔入口物流温度，同时尽可能使污油中重组分转移至放空塔底，达到污油回炼的目的。其二，增加污水自放空塔顶分液罐污水泵出口至放空塔进料线流程，目的是在不回炼污油时，通过对放空塔进料线注水来控制进料温度，减少油气在放空塔内向顶部携带，以减少塔顶分液罐污水中的油含量。
关键词：延迟焦化；放空塔；油水分离；污油回炼；环保
延迟焦化装置焦炭塔在吹汽、给水等冷焦过程中会产生大量的高温蒸汽及油气[1]，放空系统的作用就是冷却这部分油气和蒸汽，回收不凝气、污油并外送含硫污水。青岛炼化公司的延迟焦化装置于2008年建成投产，2011年大检修期间进行了扩能改造，加工量由2.5Mt/a提高至2.9Mt/a。放空系统采用塔式油吸收接触冷却技术，即焦炭塔在吹汽、给水时产生的油气进入放空塔，经过降温分离处理，分离为不凝气、含硫污水和污油，其中塔顶不凝气排放至火炬，塔顶分液罐中含硫污水至污水汽提装置或排入冷、切焦水系统作为补水，塔顶分液罐中污油外送至污油罐。塔底污油经水箱冷却后一部分返回放空塔作为冷凝介质，一部分装置内回炼或送出装置。
在实际运行中，放空系统塔顶分液罐中油水存在高度乳化，油水无法有效分离，冷切焦水水质差、异味大的问题。同时，放空塔底泵易汽蚀抽空，影响装置的平稳运行。针对以上问题，2015年大检修期间，提出了对放空塔系统进行优化改造的思路，因施工时间原因，仅增加了本次优化改造的管线甩头。2017年，继续按照优化改造思路，将各条优化改造流程进行了实施。改造后，能够实现对装置自产及全厂污油回炼、放空塔顶分液罐中油水分离效果大大改善、塔底泵不再出现汽蚀抽空，实现了良好环保及经济效益。
1 放空系统存在的主要问题及原因分析
焦化放空塔主要作为焦炭塔冷焦时的冷却后路，收集冷焦产生的油气和污水并使之分离。在焦炭塔吹汽、给水冷焦时塔顶高温油气进入放空塔进行冷却洗涤，冷却洗涤产生的塔底污油冷却后一部分进装置原料系统进行回炼，另一部分返回塔顶进行循环洗涤。塔顶高温油气经空冷和水冷冷却后进入分液罐，分液罐内油水经分离后，污水做冷焦水补水或外送污水汽提装置，污油外送至污油罐，塔顶分液罐的尾气外排至低压瓦斯管网。放空系统流程图如图1所示。
1.1 塔顶空冷等管束堵塞
放空系统的作用，是处理来自焦炭塔的大量蒸汽和未反应的渣油及其他在小吹汽过程中滞留在焦炭塔内的较重馏分油气。该油气中含有流程较宽的偏重馏分和一定量的焦粉。焦炭塔在吹汽、给水时产生的油气和蒸汽从中部进入放空塔，放空塔上部设置12层人字挡板，起到提供换热空间、使油气冷凝、回收凝缩油的作用。但是这种挡板传质效率低[2]，部分重质馏分油仍进入塔顶气相，经过冷却时变为液相，加之含有焦粉，黏度增大，易在管束上附着，造成塔顶空冷器和后冷器管束上挂蜡，影响换热效果。
1.2 放空塔顶污水油含量高
放空塔顶经过冷凝后的含大量重组分的油汽进入塔顶分液罐中，重油与水乳化严重，无法实现污油和含硫污水有效分离，许多石化企业采用分液罐注入破乳剂、分散剂等注剂，但效果都不明显。造成实际操作中塔顶含硫污水油含量较高，无法送至污水汽提装置，污油也无法进行回收利用，只能合并送入冷、切焦水系统，造成冷、切焦水系统水质较差，异味较大。需要定期对冷焦水罐进行除油，增大了操作难度。通过表1中放空塔顶分液罐中污水分析数据可以看出，塔顶污水中油含量较高，水中油含量平均达2.36%。
1.3 放空塔底泵汽蚀抽空
放空塔原设计属间歇操作，塔底本身无热源，导致放空塔在没有热量时塔底积聚大量的水，在焦炭塔冷焦时，高温油气加热塔底明水后在130℃左右开始汽化或突沸，造成塔底泵抽空，塔顶回流洗涤中断，影响放空塔的安全平稳运行。
以上这些问题，成为困扰延迟焦化装置的普遍难题，随着日益严格的环保要求和对经济效益的追求，放空系统起到越来越重要的作用，需要进一步的进行优化改造。
2 优化改造方案
为解决油水分离难的问题，对放空系统进行优化改造，改造主要涉及放空塔內塔盘进行改造；放空塔顶分液罐内部结构改造；在原放空塔系统中增加急冷油线、中段油加热线、含水污油线、放空塔污水回炼线、放空塔顶污油回炼线。优化改造后流程如图2。
2.1 增加塔顶洗涤流程
改造时取消放空塔内上部4层塔盘，增加2层塔内回流，其中一条为放空塔底重污油进塔上部的洗涤工艺流程，另一条为放空塔顶轻污油自放空塔顶污油泵出口线至放空塔回流洗涤流程。一方面实现塔顶污油循环洗涤，控制塔顶温度；一方面使塔顶油气中的重组分转移至塔底。同时增加塔内分布器，如图3所示，利用轻、重污油对塔内油气进行洗涤，提高塔内接触洗涤效果，进一步改善塔内传质效率。这样可以有效去除上升的油气中携带的焦粉及重油至后续系统，为放空塔顶分液罐油水分离创造条件。
2.2 改造放空塔顶分液罐内部结构
对分液罐内部结构进行改造，利用特定的结构使油向上流动、水向下流动，水向下流至罐底后溢流过隔板进入水包。在此过程中油相的运动阻力越来越大，加大了分离效果，且此流动无搅拌减少了油水乳化；分离出的油向上进入收油糟，随后通过DN150的管线流至油包，实现油水分离。具体如图4所示。
2.3 优化放空塔温度控制方式
2.3.1 增加控制放空塔入口温度过高的工艺流程
焦炭塔改放空后，大量360℃左右的高温蒸汽和油气进入放空塔，造成大量蜡油组分直接被蒸至塔顶进入塔顶分液罐，因此需要增加控制放空塔入口油汽温度的措施。其一，通过增加污油至放空塔进料线流程，通过注入温度较低的污油，控制放空塔入口物流温度，同时尽可能使污油中重组分转移至放空塔底，达到污油回炼的目的。其二，增加污水自放空塔顶分液罐污水泵出口至放空塔进料线流程，目的是在不回炼污油时，通过对放空塔进料线注水来控制进料温度，减少油气在放空塔内向顶部携带，以减少塔顶分液罐污水中的油含量。