“私は省エネをしている、あなたはどこだ「石化302の遅延重質化による軽質油収率向上策001」

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この投稿は、2016年4月23日16時39分にイタイロンアルによって最終的に編集されました。遅延焦化装置を用いて液体収率を向上させるための対策 炎油プラントの効率が日々低下しているため、生産プラントの液体収率をできるだけ高めることが、石油会社が利益を増やすための重要な要素となっています。コークス製造装置の原料が重質化・劣化する傾向が強まることは、装置の液体収率が低下する直接的な原因となり、それによって装置の経済性に影響を与えている。原料の残炭価値が高いために生じるコークス量の増加が、液体収率が低下する主な原因である。当社の遅延重質油分解装置について、2014年10月の製造時の校正データと最近の実際の生産データを比較分析し、今後の生産運用において装置の液体回収率をより一層向上させることを目指します。

項目　日付　9.19日～9.28日　10.8日～10.11日　10.15日～10.23日　2014年11月（15日以降はダール油を30％混合）　2015年3月
スラグ残炭率％　24.42　22.89　23.34　24.97
炉出口温度（分岐）℃　494±2℃　494±2℃　498±2℃　500±2℃　500±2℃
循環比　0.59　0.62　0.61　0.59　0.31
コークスの揮発分（m/m）％　9.48　10.56　9.13　10.37　8.69
ディーゼル油95％留出温度℃（平均値）　371.4　376.2　どちらも378を上回る　374.7　373.7
コークス塔圧力MPa　0.17　0.17　0.17　0.155　0.155
タール処理量/t　254　758　1872　3123　12375　31874010
処理量の設計比率　84.92％　68.23％　84.92％　80.99％　88.10％
液化ガス回収率　2.38％　3.32％　2.65％　2.46％　2.16％
ガソリン回収率　21.48％　21.99％　22.49％　19.03％　14.54％
ディーゼル油回収率　28.33％　30.43％　30.37％　31.97％　29.62％
ガソリン・ディーゼル油合計回収率　50.00％　52.89％　53.63％　51.00％　44.16％
ワックスオイル回収率　5.43％　3.00％　4.77％　7.37％　14.24％
液体回収率　57.62％　58.74％　60.28％　60.83％　60.57％
コークス回収率　33.37％　33.32％　32.56％　33.49％　34.34％

1. 炉出口温度を適切に上昇させる操作、および炉出口の温度制御を実施する。炉出口温度を上昇させた結果、上表からわかるように、10.15日～10.23日の液体回収率は10.8日～10.11日と比べて1.54％高くなっている。したがって、炉出口温度を上げることで、液収率を効果的に増加させることができる。変温操作とは、コークス塔でのコークス生成初期にコークスの硬度を下げ、弾丸コークスの生成を避けるために炉出口温度を適宜下げ、コークス生成後期になってから再び炉出口温度を適宜上げることです。炉の出口が高くなるとコークスが硬化し、冷却が困難になり、コークスの除去も難しくなるほか、炉管のコークス付着傾向も強まる。例えば、2014年11月6日未明のコークスの自然発火、2015年4月6日の除焦後期におけるドリルパイプの振動異常と高圧水ポンプの圧力異常上昇、2015年4月9日には炉管表面温度TE1135が602℃に達したこと（当装置の炉管への蒸気注入量は設計値を上回っていた）。設計上の炉管表面温度は650℃を超えてはならない。TE1165とTE1135の温度上昇は顕著で、3月1日の炉管表面温度と4月10日の炉管表面温度の差は、TE1165が542℃から578℃で差は35℃、1日あたりの平均上昇量は0.85℃、TE1135は533℃から602℃で、1日あたりの平均上昇量は1.72℃であった。このままの運転を続けると、コークス製造はさらに27日間は継続可能だが、その後は装置の運転限界に達する。2.循環比を適切に下げて運転する。上表の2015年3月と9月19日～9月28日の原料残炭は大差ないが、循環比が低下すると液収は明らかに増加する。しかし、循環比を下げると加熱炉の投入原料の性質が悪化し、現在の原料では低循環比で運転するとコークス塔が揺れ、弾丸コークスが生成される可能性が非常に高い。コークスタワーが揺れ、弾丸状のコークスが発生し、配管のフランジ溶接部のひび割れ、高温の油ガスの漏れ、排水の滞り、コークス除去用ドリルの埋没など、安全上のリスクが存在する。3. コークス塔の圧力を適切に下げることにより、上表からもわかるようにコークス塔の圧力を下げることで装置の液体回収率を向上させることができる。しかし、圧力が低すぎるとコークス塔内の気流速度が上昇し、塔内の泡層が厚くなるため、コークス粉が分留塔に持ち込まれやすくなり、弾丸コークスが発生しやすくなる。現在、コークス化原料の生成量が多いため、処理量が設計負荷の88％となっており、コークス塔の空高はわずか11メートルしかない（安全な高さは12メートル以上であるべき）。もし引き続き圧力を下げる操作を行えば、必然的にコークス粉の持ち上がりが悪化する。3月2日に行われた分離塔の底部フィルターの清掃状況からも、コークス粉の持ち上がりが顕著であったことがわかる。4月7日、コークス製造装置の2基の分留塔底部ポンプで連続して真空引きが発生し、その後、分留塔底部のフィルターが再び詰まったことが判明した。最初と2回目のオンライン清掃の間隔はわずか35日程度で、各清掃で除去されるコークスパウダーの量は約0.4立方メートルでした。つまり、分留塔の底部には1日あたり約10キログラムのコークスパウダーが流入していることになり（各サイドラインから運ばれてくるコークスパウダーを除く）、これは間違いなく装置の正常な運転に脅威となっています。このため、工場では液体回収率を向上させると同時に、22時間連続でコークスを製造する計画を策定し、上司の承認を経て11日に実施を開始しました。この措置により、装置の処理能力が向上するとともに、コークス粉の飛散も減少しました。しかし、現在の分留塔の運転圧力調整の余地はすでに非常に小さい。 4. 分留塔の各サイドラインにおける留出温度の最適化により、ディーゼル油の95％留出温度を適切に高い値で制御する。9月と10月の校正結果から、ディーゼル油の95％留出温度が上昇することで装置の液体回収率が顕著に向上することが明らかになった。2015年3月の分析データを見ると、当装置のディーゼル油の95％留出温度にはまだ向上の余地があることがわかります。次のステップとして、工場ではこの点に重点を置いて取り組んでいきます。5. コークスの揮発分を低減する　コークス中の揮発分は主に油分であり、揮発分を低減することで装置の液収率が向上する。炉の出口温度を所定の範囲内に制御することを前提とし、工場全体の蒸気バランスの要求に基づき、可能な限り大量の給蒸量を増やし、コークス中の油分を排出ガスとして回収利用する。また、冷コークス水の性質も適切に管理し、冷コークス水の循環利用システムでは避けられず一部の油分が含まれるため、工場内の給水タンクからのオーバーフローや油分除去の頻度を、従来の月2回から週1回に変更し、冷コークス水中の油分がコークス中に混入しないようにする。6. 装置用急冷油および汚油の回収と利用　急冷油には2種類あり、装置で生成される汚油と、同じく装置で生成されるワックスオイルである。急冷油をコークス塔に注入すると、高温条件下で分解反応が起こり、一部の低分子量ガス成分が生成されるため、急冷油の温度をできるだけ下げ、ワックスオイルの使用量を減らし、液体の損失を防ぐ必要がある。工場は重質ワックスオイルのこれら2つの状況に応じて計画を立て、重質ワックスオイルが通常通り排出される間は重質ワックスオイル水冷器を稼働させ、重質ワックスオイルが再精製される間は汚油を急冷油として使用し、重質ワックスオイルの水冷を行う。 コークス化による汚油の発生源は主に3つあり、新しいタワーの予熱によって生じる汚油です；古いタービンから排出された油で、冷却・分離・オーバーフローの過程で生じた汚れた油；冷却時に冷却焦油水が排水過程で運ばれる汚油は、溢流した後に汚油タンクに集められる；これら3つの部分の汚油については、定期的なオーバーフロー収集を徹底し、汚油の再精製を最大限に行うことで、経済的な効果を確保しなければならない。7. 小規模な送気時間を適切に増やし、次のステップとして工場ではコークス塔の運転に影響を与えない範囲で、小規模な送気時間を1時間から1.5時間に延長する。この措置により、コークス塔内の軽質成分および熱量を可能な限り分留塔に持ち込み、軽油の損失を減らし、液体の収率を向上させる。8. 関連部門と連携してスラッジオイル用増粘剤を添加することは可能か。増粘剤は一般的に加熱炉の入口に添加される。資料を調べた結果、特定の原料向けに開発された増粘剤は、装置の液体回収率を向上させる効果があることが確認されている。今後、長周期で480#原料を処理する場合は、原料の評価分析を行い、適切な増液剤を開発して液収率を向上させることをお勧めします。