低投入 扩大焦化处理能力技术咨询报告.doc

关于齐鲁石化公司胜利炼油厂低投入提高焦化装置处理能力的咨询报告中国石化集团公司科技委赴齐鲁石化技术咨询组二二年三月目录 1.1 齐鲁石化公司胜利炼油厂原油加工状况及渣油平衡1.2 齐鲁石化公司胜利炼油厂焦化装置现状1.3 低投入扩大焦化能力的必要方案1.4 结论 1.1 齐鲁石化公司胜利炼油厂原油加工状况及渣油平衡1.1.1 齐鲁石化公司胜利炼油厂目前原油加工状况及渣油平衡 2001年3月齐鲁石化公司胜利炼油厂炼油改扩建完成。2001年共加工原油756.55万吨，其中进口油364.5万吨，胜利混合原油392.05万吨。由于胜利混合油加工量大、渣油产率高，2001年渣油产量286.87万吨。与炼油改扩建的原油加工方案相比、相同原油加工总量多产渣油62万吨。目前齐鲁石化公司胜利炼油厂现有渣油加工装置有：焦化80万吨/年，vrds装置120万吨/年，减粘装置100万吨/年。2001年在沥青生产受季节限制（2001年仅生产14.4万吨）、vrds装置加工量又受催化裂化装置掺渣比限制无法满负荷生产（2001年加工渣油88.64万吨）的情况下，除焦化装置满负荷生产外只能将渣油进减粘后作为燃料油出厂。2001年燃料油生产112.32万吨，其中自用13.45万吨、齐鲁内部互供48.09万吨、外销50.77万吨。2001年齐鲁石化公司胜利炼油厂渣油平衡见表-1。表1 2001齐鲁石化公司胜利炼油厂渣油平衡表 产量焦化vrds沥青减粘燃料油1#常减压154.0182.5452.2819.182#常减压16.5388.6414.49.120.633#常减压116.331#催化油浆8.392#催化油浆4.23减粘渣油54.43其他7.33合计286.8782.5488.6414.461.38112.322002年齐鲁石化公司胜利炼油厂全年计划加工原油770万吨，其中国内油350万吨，进口油420万吨。安排焦化加工渣油90.09万吨的情况下，还有90.00万吨的燃料油，其中自用12万吨，商品燃料油78.0万吨。1.1.2 齐鲁石化公司胜利炼油厂目前原油加工状况存在问题（1） 渣油加工能力不足，蜡油资源不足。在胜利混合原油来量基本不小于350万吨/年的情况下，渣油加工能力明显不足。如2002年仍有商品燃料油78.0万吨。为减少商品燃料油量，只能降低原油加工量（而且主要是减少进口油），这又造成蜡油资源不足，加氢裂化装置无法满负荷生产，ssot装置被迫停工。 （2） 乙烯原料不足，原料质量差。由于进口原油量少，进口原油的直馏石脑油产量比炼油改扩建方案减少27万吨，只能靠提高石脑油的干点来增加产量，同时胜利原油量大，1#常减压（设计350万吨/年）无法全部加工，必须在加工进口油为乙烯提供原料的3#常减压掺炼，造成乙烯原料变差，乙烯收率低。1.1.3 齐鲁石化公司胜利炼油厂未来原油加工状况及渣油平衡 （1）在目前乙烯产量55.5万吨、要满足乙烯裂解料完全自给，并维持连续重整装置满负荷运行，原油加工量要提至850万吨，其中进口原油500万吨，胜利混合原油350万吨，渣油产量310万吨。考虑到2#催化裂化装置将于今年秋季改造为重油催化，vrds可满负荷运行，提高渣油加工能力25万吨，焦化装置按80万吨/年、炼厂和公司自用燃料油49.14万吨计算，仍有60万吨燃料油外销。只有将焦化加工能力提高至140万吨，才能实现零渣油外销。850万吨/年原油加工量时渣油平衡见表2。表2 850万吨/年原油加工量渣油平衡表产量焦化vrds沥青减粘燃料油1#常减常减压29.5105203#常减压95.51#催化油浆9.659.652#催化油浆4.824.82减粘渣油30.530.5其他4.174.17合计359.1411549.141.2齐鲁石化公司胜利炼油厂焦化装置现状1.2.1 装置简介胜利炼油厂80万吨/年延迟焦化装置于1966年动工修建，1967年建成投产，采用二炉四塔流程，一直运行至今，未做大工艺改动，原设计进料量100吨/小时（80万吨/年），装置处理量1998年以前一直在2350吨/天左右的水平。由于渣油过剩，需渣油加工装置提高处理量，自1998年以来，齐鲁公司为提高延迟焦化装置处理量采取了以下措施： 将焦碳塔预热时形成的凝缩油不打进原料罐回炼，而是直接打入蜡油六层回流进分馏塔回炼，其中的轻组分进入分馏塔上部，重组分则流入蜡油集油箱作为蜡油出装置。采取这一技术后，每天至少减少了80吨循环油，循环比降低了0.03，提高处理量80吨/天。 提高蒸发段温度，降低循环比。分馏塔蒸发段温度原控制指标是不大于380，目前已提至392左右，检修时打开分馏塔未见蒸发段有结焦迹象，而焦蜡干点上升至540-550。由于蒸发段温度的提高，进一步降低了循环比，循环比由0.3-0.33降至0.22-0.25，提高处理量约200吨/天。 1999年8月投用了焦碳塔消泡剂项目，降低焦碳塔泡沫层高度，减少大瓦斯线和分馏塔系统焦粉的携带量，保证了长周期安全运行；2001年5-6月利用大检修的时间对装置进行了dcs改造，提高仪表自控水平，经过改造，仪表自控率由60%提至100%，大大提升了控制水平，优化了操作。 焦化处理量已经由98年以前的2350吨/天提高到目前的2614吨/天，装置负荷率110%左右。1.2.2 装置操作条件和产品性质见下表：表-4 焦化装置1999年2001年运行状况统计：时间项目1999年2000年2001年1-6月7-12月1-5月7-10月装置运行天数332182184133.5123装置加工量：吨 832338451367463608338652320230日均加工量：吨/天2507.02480.02519.62536.72603.5产品产率%： 干气5.806.396.235.886.11汽油10.9911.2811.5012.6512.55柴油32.5931.3930.9329.5229.37蜡油20.8021.2921.1721.6121.54凝缩油6.866.306.136.326.24 石油焦22.2722.6723.0923.1623.14轻油收率 %43.5842.6842.4242.1741.92馏出口合格率 %98.6199.8699.3299.6999.39能 耗gj/t1.111.031.061.010.99表-5 焦化装置1999年2001年主要操作参数汇总时间参数1999年2000年2001年 1-6月7-12月1-6月7-10月炉501/1、2辐射出口温度496/496494/494495/495495/495492/492辐射量t/h32*2/33*233*2/33*233.5*2/34*233.5*2/34*236*2/34.5*2对流量t/h104-107106-107106-108106-108110-115注水量kg/h1000*41000*4960*4960*4960*2/1000*2瓦斯量t/h1.147*21.100*21.106*21.106*21.105*2排烟温度340345345345340分馏塔t502分馏塔t502塔顶压力mpa0.0800.0800.0800.0800.085重顶温度280280280280280集油箱温度370370370370370塔底温度380380380380380蒸发段温度385385390385390390390循环回流t/h4545454545中段回流t/h6565657075蜡油回流t/h4545454555焦碳塔塔顶温度420420420420420塔顶压力mpa0.23-0.180.180.190.200.17焦高m17/1717.5/17,517.5/1817.5/1819/18产品质量汽油干点200200200200199柴油干点350350350350355石油焦挥发份%10.0-13.011.0-14.010.5-14.010.5-1411.0-14表6原料及产品性质（2001年）项目名 称汽 油柴 油蜡 油减 渣比重 d420，g/cm30.74280.85250.91860.9878馏程初馏点5018826045310%8423538454650%139279429/90%179335500/干 点1983465413.5ml/500含 硫 重%1.081.031.031.67凝 固 点 /-8/46粘度厘沱80/3934100/1061残 炭， 重%/0.37/闪 点， /292胶 质， 重%/溴 价，gbr/100ml85.5355.05/酸度,mgkoh/100ml0.0060.43(0.23)/硫醇硫， 重%0.252/硫化氢， 重%0.0144/石油焦性质挥 发 份%水 份 %灰 份 %硫 份 %12.97/ 1、2、3 装置主要工艺设备参数表7 加热炉数据型号：160025127 设计1600万大卡/时项 目根数炉管规格传热面积米2材质炉501/1对流高压注水管56606（4）1200012110钢原料对流预热管60127812000238cr5mo焦化油对流预热管10127101200045.7cr5mo炉501/2对流高压注水管56606（4）1200012110钢原料对流预热管6012712（10）12000238cr5mo焦化油对流预热管10127101200045.7cr5mo辐射室炉501/1焦化油管701271412000329cr5mo 32根cr25ni20 38根炉501/2焦化油管701271412000329cr5mo 32根cr25ni20 38根项目规格材质花板吊架cr25ni12回弯头cr5mo火嘴数（个）100个/每炉炉膛尺寸（毫米）辐射室1225625907165对流室1225612603532金属耗量157吨烟筒140015000表8压 力 容 器 基 础 数 据工 艺编 号设备名称规格型号主体材质操作温度操作压力mpat501/1焦碳塔54003232326/30/3220g4900.235t501/2焦碳塔54003232326/30/3220g4900.235t501/3焦碳塔54003232326/30/3220g4900.235t501/4焦碳塔54003232326/30/3220g4900.235t502分馏塔38004250816/1820g+0cr17ni13moti3900.14表-9 主要机泵信息装置/罐区编码焦化装置焦化装置焦化装置焦化装置主要设备工艺位号 泵500/1泵500/2泵501/1泵501/2设备名称焦化原料泵焦化原料泵辐射进料泵辐射进料泵型 号8sr-68sr-64wtb-143lhgbr4/4工作介质减压渣油减压渣油渣油渣油主要参数（参数描述）流量：210m3/h 扬程： 94 m 转速：2970rpm电机： 型号： yb280s-2 厂家：南阳防爆电机厂 功率：75kw 电流： 139.9 a 流量：210m3/h 扬程： 94 m 转速：2970rpm电机： 型号：yag280m-2 厂家：岳阳中闵电机厂 功率：75 kw 电流： 137 a 流量：180m3/ h 扬程： 387 m 转速：2970rpm电机： 型号：xf-lh 厂家： 日本三菱 功率：260 kw 电流：30 a （6000v） 流量：180m3/h 扬程： 604m 转速：2985rpm电机： 型号： dhsw-450la-02a 厂家：山东 电业管理局修造厂 功率：380 kw 电流：38/41.8a （6000v） 设计压力（mpa）0.940.943.14.6设计温度（）400400400400操作压力（mpa）1.00.93.02.9操作温度（）340340385385投用时间66年66年97.388年设计压力（mpa）0.690.690.940.94设计温度（）200200400400操作压力（mpa）0.80.81.01.2操作温度（）110110280280投用时间66.166.166.597.3 1.2.4现有焦化装置存在的问题 胜利炼油厂80万吨/年延迟焦化装置于1966年动工修建，1967年建成投产，采用二炉四塔工艺，一直运行至今，未大工艺动改。经过35年的运行，装置已存在诸多问题，主要表现在工艺技术落后、能耗高、隐患多，具体有以下几个方面： 焦碳塔塔体及管线材质为20#锅炉钢，腐蚀速度快，已不能适应加工高硫渣油的需要；焦碳塔支座框架、地脚螺栓过火多次，承载能力受损，已被中石化确定为重大事故隐患。焦碳塔的操作平台（七米、十二米平台）严重弯曲变形、表皮脱落，给安全生产带来重大隐患。（2）焦碳塔501/3、4明显倾斜。1998年8月胜利炼油设计院检测结果为：塔501/4塔体中心线向东倾斜252毫米，倾斜度为0.45；塔501/3塔体中心线向东倾斜70毫米向北倾斜20毫米，倾斜度为0.13。（3）焦碳塔的四十二米操作平台生根在焦碳塔上，该平塔的操作人员的人身于焦碳塔的安全连在一起，已不符和安全规定。(4) 2#加热炉炉墙明显向里鼓，变形严重。由于炉墙变形，部分已加长150mm的火嘴还伸不出炉墙，炉墙经加固后虽已延缓了变形的速度，但因有部分火嘴不能点（东分支9个，西分支11个），炉膛内热负荷提不起来、分布不均匀。(5) 炉出口温度严重偏低。由于炉热负荷提不起来，在较大处理量时，炉出口温度只能维持在492oc左右，造成焦化反应不彻底、塔内泡沫层升高焦粉携带严重、焦炭挥发分升高影响焦化液收等负面反应。（6）富气压缩机-303能力不足。额定流量7800nm3/h,现实际流量已到12000nm3/h,气温高时系统压力超高。 （7）冷焦水温度偏高，造成冷焦时间延长。由于冷焦水贮量仅为2000m3 ，返回水厂的高温冷焦水仅通过空冷一次冷却，造成冷焦水入焦碳塔温度偏高，拖延了第二塔冷焦的时间，增加冷焦操作的难度。（8）加热炉排烟温度高，热效率偏低。目前装置排烟温度达到340左右，严重偏高，造成炉效率仅有76%。由于受现场场地的限制和炉体钢结构承重能力所限，两台炉子均无法增加空气或瓦斯预热系统。 1.3 低投入扩大焦化能力的方案1.3.1 现有装置扩能潜力和方案装置不进行改造，近期可采取的措施 对于加热炉501/2的问题其有效热负荷为1600万千卡/时,操作循环比为1.22,辐射段冷油流速为1.3米/秒,表面热强度为3.58万千卡/时(4.16万瓦/米2)。从冷油流速上看,无论是93万吨/年还是100万吨/年均在允许范围之内。但从平均表面热强度上看均超过焦化加热炉允许的表面热强度(2.9-3.2万瓦/米2)。该加热炉采用了乙烯裂解炉管,表面氧化温度提高,较高的表面热强度操作估计问题不大。为提高加热炉的加工能力,一是增加传热面积,二是提高传热速率,三是提高温度梯度。该装置加热炉和国内焦化炉相比辐射段炉管较少,管长较短,导致表面热强度较高,可以考虑减少对流管根数增加辐射炉管根数,为保证对流的传热,对流可由原设计的双程改为单程,加大流速,提高传热系数。同时对2号炉鼓包的保温墙进行修复,提高火嘴的能量,保证处理量扩大后热量的供给。该焦化加热炉均无烟气余热回收系统,排烟温度高达320度。为提高炉效率,降低能耗,相对也增加加热炉的热量供给,应增加烟气余热回收系统。 目前应果断采取措施，宁保出口温度，不求高处理量，有机会修复加热炉。 对于机-303的问题建议用催化柴油代替焦化柴油做吸收油，富柴返回催化分馏塔。另外应考虑在机303入口加一立式脱液罐，并在顶部增设破沫网能有效减少碳5以上组分进入机303内，解决机303能力不够的问题。 对于消泡剂使用的问题根据石科院的研究结果，消泡剂从焦炭塔顶注入，效果较从塔底注入效果明显，建议在改造中，增设塔顶注入口。据南炼焦化使用消泡剂及通过中子料位计测量效果表明，消泡剂注入量为50ppm（辐射量），注入时间为切换前6小时就能达到连续注入效果，建议尽快调整注入浓度和注入时间，既可以达到防止泡沫层携带，又可以适当降低生产成本。 (4)关于冷焦水温度偏高的问题。建议冷焦水建立循环冷却措施。 (5)关于提高加热炉热效率。建议尽快增加空气或瓦斯预热系统，既可以有效地提高加热炉的负荷，又可以提高炉子的热效率。装置主体设备不动，加工能力提高到100万吨/年主要“瓶颈”从目前80万吨/年焦化的生产状况和加热炉、焦炭塔等设备运行情况看，循环比已从0.4左右降到0.2-0.25，提高加工负荷到2600吨/天(87万吨/年)左右，依据主要设备的状况，我们认为装置通过适当改进，达到100万吨/年的有“瓶颈”。焦化装置的能力,主要决定于其主要设备加热炉、焦炭塔和分馏塔的能力。齐鲁石化分公司炼油厂的延迟焦化装置原设计规模为80万吨/年,设有2台无焰焦化加热炉,每台共设侧烧无焰火嘴100个.设计热负荷为1600万千卡/时. 辐射焦化油加热段炉管d127x10x12000共计72根/台,材质采用乙烯裂解炉管25-20。对流渣油加热段炉管为d127x8x12000共计64根,采用cr5mo材质,对流注水加热段炉管为d60x6x12000共计40根,采用碳钢材质。目前装置实际加工量为93.0万吨/年,其有效热负荷为1500万千卡/时,操作循环比为1.24,辐射段冷油流速为1.2m/s,辐射段平均热强度约为3.38万千卡/米时(3.9万瓦/米2)。当处理量从80万吨/年提高到100万吨/年，对焦化加热炉进行了核算(见表10)，核算结果如下：（1） 当装置规模达到100万吨/年，操作的循环比为1.3时，焦化加热炉辐射管平均热强度为36605w/m2，超过焦化炉所允许的3200w/m2的最大值。（2） 加热炉的挡墙温度高达926oc，超过辐射管架允许的870oc的最大值。若要使焦化装置处理量达到100万吨/年时,焦化加热炉必须进行较大的改造：(1)需要增加炉管根数，加大辐射段传热面积，以降低炉管表面热强度；(2)增加空气预热器和瓦斯预热气以提高加热炉的效率；(3)改造加热炉的内件及保温墙；(4)提高加热炉火嘴能量。由于该加热炉1966年施工建造，并已经过多次改造，已达到最大程度的利用率。基础、钢结构及内部件已老化，再进行改造所需的工程量较大，施工周期较长，影响正常操作；增加空气预热器，装置内无地方布置；原炉基本报废，改造所需投资高，估计大改一次近1000万元的投资，其经济性不合理。 表10 100万吨/年焦化炉热负荷核算焦化炉（炉501/1、2）辐射室对流室介 质焦化油焦化油减压渣油注水流量 （kg/h）8125081250625001600温度(oc)入口405380301120出口497407350200压力，mpa入口1.6931.7310.887出口0.61.6930.83.0出炉气化率（重）35000热负荷(mw)分段热负荷10.775.43总热负荷16.20热效率76.58%平均热强度(w/m2)36605烟气出辐射室温度(oc)926烟气出对流室温度(oc)501本装置目前有焦炭塔4台,其规格为:d5400x23500(切),按目前的焦碳收率计算(23%),加工能力为93万吨/年时,焦碳量为:320吨/天塔,加工能力为100万吨/年时,焦碳量为345吨/天塔,由此计算目前93万吨/年规模时,焦炭塔的空高约10米(切),当处理量达到100万吨/年时,焦炭塔的空高约8.5米(切)。如果泡沫层高度5-6米,则焦炭塔的实际空高约2.5-4米,处于操作的上限。按目前的产品分布计算,100万吨/年加工能力时,焦炭塔内的空塔气速约为:0.158米/秒,超过允许的空塔气速0.13m/s。为提高焦炭塔的处理能力,可采用如下措施:焦炭塔内注高效消泡剂,只在换塔前4-5小时注入,注入量要适当,注入位置最好在塔顶,可使泡沫层高度降至3米左右,使实际空高达到5米左右,在允许范围之内;减少加热炉的注水量或改注中压蒸汽,不仅减少加热炉的热负荷,而且降低焦碳塔的气速,注水量由目前的4000公斤/时改为2400公斤/时,气速可降至0.148米/秒。焦化分馏塔也是焦化装置的关键,本装置现有分馏塔规格为:d3800,塔体为20g+0cr17n