焦化文章汇报09.ppt

,延迟焦化装置加工高酸高钙原油 技术问题的分析,中国石油天然气华东勘察设计研究院,2006年9月,汇报的主要内容,1.原料特点及采用延迟焦化 加工工艺的必要性 2.存在的关键问题 3.采取的主要措施 4.结论,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,1.1原料特点 特点为“五高一低”，即酸值高、钙含量高、水含量高、轻组份含量高、金属含量高、硫含量低，属于典型的高酸高钙原油。 各馏份油中的酸值与沸点范围基本一致，即沸点越高酸值越大，沸点大于300后的馏份酸值上升较快； 同时研究结果还表明各馏份中环烷酸分子量的分布与各馏份的沸程变化相一致，随着馏分变重，环烷酸的平均分子量增大，环烷酸主要集中在沸点大于300馏份油中，而这部分馏份在原油中所占比例较高，苏丹稠油的酸值高达13.82 mgkoh/g，混合原油酸值约为10.455 mgkoh/g，在国内外都是少见的。,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,表1-1 原油主要性质,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,表1-2 混合原油各馏分中环烷酸的分布,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,1.2采用延迟焦化加工工艺的必要性 常减压蒸馏装置不适合加工该原油。 一、汽柴油拔除率低； 二、由于常减压装置加热炉出口温度低对原油中的环烷酸破坏不彻底，拔出的馏份油酸值高影响下游装置的加工； 三、由于金属含量高常压重油或减压渣油均不能作为催化裂化装置的原料，二者出路困难。,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,该原油康氏残碳值低，采用延迟焦化工艺液收高达80.21，焦化汽柴油收率为61.15，且柴汽比大，柴油十六烷值达52.3，焦化汽柴油经加氢精制后，柴油可作为调和组份解决全厂柴油十六烷值不足的矛盾，汽油可作为催化重整装置的原料； 焦化蜡油可作为催化裂化装置的掺炼料； 该原油硫含量低，又可副产高品质的石油焦。 故采用延迟焦化工艺加工该原油是适宜的，符合苏丹喀土穆炼厂的总体流程的安排和该厂现状。,1.原料特点及采用延迟焦化加工工艺的必要性,表1-3 焦化试验条件和产品物料平衡,2. 存在的关键问题,2.1 腐蚀问题 环烷酸（rcooh）（r为环烷基）为原油中各种有机酸的总称，是环烷基直链羧酸，其中五、六环为主的低分子量环烷酸腐蚀性最强。环烷酸在低温时腐蚀不强烈，一旦沸腾，特别是在高温无水环境中，腐蚀最激烈，腐蚀反应按下式进行： 2rcooh+fefe（rcoo）2+h2 fes+2rcoohfe（rcoo）2+h2s 由于fe（rcoo）2是一种油溶性腐蚀产物，能为油流所带走，因此不宜在金属设备表面上形成保护膜，即使形成硫化亚铁保护膜，也会与环烷酸发生反应，而完全暴露出新的金属表面，使腐蚀继续进行。,2. 存在的关键问题,资料介绍：环烷酸腐蚀开始于220，以后随温度的升高而腐蚀加剧，270280时腐蚀性很强，以后随温度上升而减弱。但在350400时，腐蚀急剧增加，苏丹原油具有一定的特殊性，根据苏丹原油腐蚀实验结果，从180就产生环烷酸腐蚀，直到420仍存在腐蚀，这一点与传统的环烷酸腐蚀范围有所不同，可见加工这种原油环烷酸的腐蚀是严重的，表2-1数据也说明了这一点。,2. 存在的关键问题,表2-1 200小时原油/脱盐原油腐蚀试验结果,2. 存在的关键问题,2.2 原油中钙含量高的问题 稠油中钙含量高达1652.0ppm，在焦化加热炉中钙容易从焦化料中析出，附着在加热炉辐射段炉管内壁上，如果焦化加工时不事先脱除原油中的钙，一方面容易造成钙在炉管内壁上的沉积结垢，引起和加剧炉管结焦的倾向,并有可能导致生成弹丸焦，钙沉积形成的污垢烧焦时难以清除，将影响加热炉的热效率； 另一方面造成石油焦灰份含量超标，降低石油焦的品质，影响经济效益。,2. 存在的关键问题,2.3 加工方案的选择问题 原油中大量盐和钙的存在会造成冷换设备结垢及加热炉结垢结焦影响传热效果威胁装置的长周期运行，氯离子的存在会造成设备露点腐蚀； 大量水的存在会加剧装置负荷，增加装置能耗；大量环烷酸的存在不仅腐蚀设备和管道器材，造成生产安全隐患，且腐蚀产生的油溶性的环烷酸铁溶解在焦化汽柴油中一同进入下游加氢装置，高含量铁离子的存在会造成加氢催化剂失活而严重影响加氢装置的正常运行； 如果原油进加热炉辐射段前不脱除其中的直馏汽柴油馏份，将加剧加热炉负荷，同时焦化汽柴油中的不饱和烃含量增加加大加氢精制装置的氢耗。,2. 存在的关键问题,焦化装置加工苏丹混合原油，原油性质的特点决定了该装置的功能具有“一顶二”双重性的特点，即焦化装置兼有常压装置的功能。 工艺技术方案的选择不仅面临以减压渣油为原料延迟焦化装置所遇到的一般共性问题，而且常压装置所遇到的共性问题也无法回避，特别是“高酸、高钙”的危害尤为凸显；同时，原油中轻馏份的存在对确定装置的加工流程同样是一个举足轻重的关键因素，需特别关注。 另外受苏丹炼厂全厂总加工流程的制约，焦化蜡油只能作为催化裂化装置的原料，由于焦化蜡油碱氮含量高易使催化剂中毒，焦化蜡油掺炼比有限，故焦化装置采用较大循环比操作以减少蜡油产率成为必然的选择。,3 采取的主要措施,3.1 防腐措施 装置加工过程中产生的腐蚀主要是环烷酸引起的，设计中设备及管道器材的防腐主要采取选用恰当的防腐材料和注入缓蚀剂的措施。见表3-1表3-3。,3 采取的主要措施,表3-1 塔器类选材表,3 采取的主要措施,表3-2 冷换设备及炉管选材表,3 采取的主要措施,3-3 管道、阀门及泵选材表,3 采取的主要措施,本装置于2004年9月14日投产，到2005年8月5日停工检修，装置运行326天，宏观检查包括塔器内壁、内件，换热器、空冷器壳体内壁、管束、容器内壁、内件等设备内表面。总体来看，设备内壁绝大部分没有发现腐蚀，表面光洁,详细检测报告另有文章论述。,3 采取的主要措施,分馏塔下部高温部位塔盘,3 采取的主要措施,原料油缓冲罐下部,3 采取的主要措施,蜡油原油换热器管束,3 采取的主要措施,3.2 防结焦措施 3.2.1 电脱盐脱水脱钙 根据洛阳石化工程公司设备研究所对所加工原油进行的破乳剂、脱钙剂评选及脱盐、脱水、脱钙工艺条件的评定结果，设计采用了四级脱盐脱钙工艺方案及水溶性脱钙剂，装置实际脱后原油盐含量小于3/、水含量小于0.2、钙含量小于50pp，酸值升高。,3 采取的主要措施, 2005年4月停注脱钙剂，至同年8月停工检修时，未发现炉管明显结焦，说明有机酸钙对加剧炉管结焦的作用并不显著，但由于停注脱钙剂时间不长，其影响尚需进一步考证。 通过电脱盐设施脱除原油中的水份，可降低装置能耗、保证装置平稳操作； 脱除原油中的钙、镁等金属离子，可减缓炉管结焦延长开工周期、降低焦炭中的灰份含量提高焦炭质量。,3 采取的主要措施,3.2 防结焦措施 3.2.2 采用双面辐射炉及配套技术 延迟焦化装置的开工周期很大程度上取决于加热炉的开工周期。为了使辐射炉管表面热强度分布均匀，减少局部过热，降低最高热强度与平均热强度之比，辐射炉管采用单排管双面辐射水平排管结构；燃烧器采用了96台小能量扁平火焰气体燃烧器，由于其能量小、火焰短而扁平的特点，可以较好的满足炉管均匀受热的要求，该燃烧器火焰在火道外表面扩散燃烧，燃烧喷射的高速射流引射大量燃烧后的烟气，这样降低了火焰的最高温度。,3 采取的主要措施,在遮蔽段入口和辐射段下部分别注入3.5mp过热蒸汽，以提高冷油流速，减少停留时间；采取0.5（相对于常压重油）的较大循环比操作，改善油品品质和耐温性能。以上措施可有效缓解炉管内结焦。 2005年8月检修期间，炉管烧焦时烟气几乎无温升，说明炉管结焦十分轻微。 打开加热炉出口转油线上的可拆弯头发现内壁光洁亦无结焦现象。,3 采取的主要措施,加热炉出口转油线,3 采取的主要措施,3.3 方案优化措施 鉴于本焦化装置原料的特殊性，我们进行了三个方案的比较优化。 方案一为原油换热后经加热炉对流段加热至320进分馏塔的方案，塔底温度为368，见图-1。该方案的优点： 一、原油中的汽柴油等直馏馏份拔出率高，减轻了加热炉的负荷； 二、柴油中不饱和烃含量少，降低了下游加氢装置的氢耗。 该方案的主要缺点是脱酸不彻底。,图-1 方案一原理流程图,3 采取的主要措施,3 采取的主要措施,3.3 方案优化措施 方案二为原油换热至282不经加热炉对流段而直接进分馏塔的方案，塔底温度为360，见图-2。与方案一比较，原油中的汽柴油等直馏馏份拔出率稍低，其优点： 一、可方便地实现在线清焦； 二、加热炉对分馏塔的操作影响小，分馏塔的操作更为稳定。 主要缺点同方案一。,图-2 方案二原理流程图,3 采取的主要措施,3 采取的主要措施,3.3 方案优化措施 方案三为分馏塔底循环油与换至282的原油在管道混合后直接进加热炉的方案，见图-3。与方案一、二比较，其优点： 一、脱酸更彻底； 二、同样可方便地实现在线清焦； 三、采用这种循环油强制外循环的措施，可以在更大范围内更加灵活地调节循环比提高目的产品收率。 主要缺点是加热炉负荷大，汽柴油烯烃含量高、加氢装置氢耗高。,图-3 方案三原理流程图,3 采取的主要措施,上述三方案脱酸效果比较见表3-4。,综合上述对比认为方案三具有较明显的优势，但鉴于苏丹喀土穆炼油厂氢源紧张及焦化原料为含有一定轻组份原油的具体情况，推荐方案一作为设计方案，即采用原油换热电脱盐换热加热炉对流段分馏塔的加工流程，使该装置具有常压装置和焦化装置的双重功能，并采取大循环比操作，减少蜡油产率，符合全厂总加工流程的要求。,3 采取的主要措施,4 结论,延迟焦化装置加工苏丹高酸高钙混合原油，不同部位的设备及管道器材的防腐，视其环烷酸酸值高低选用316l、cr5mo、15crmo 、20渗铝等恰当的防腐材料和采取