重整拔头油汽化技术开发.docx

重整拔头油汽化技术开发产圣 , 刘少兵 3(中国石化股份有限公司安庆分公司 ,安庆 246002)摘要 重整拔头油由于在常温下是液体 ,不方便直接作为炉用燃料 。开发了获国家实用新型专利的汽化器 ,采用汽化工艺 ,拔头油可代替液化气作工业窑炉燃料 。工业应用试验结果表明 ,该 轻烃燃料具有低硫 、高热值的特点 ,与液化气相比可降低陶瓷窑的燃料费 13 . 6 %左右 。该技术为炼油厂重整拔头油开辟了新的利用途径 。关键词 :重整拔头油 燃料 汽化器1 前 言安庆分公司重整装置每年产 20 30 kt 拔头 油 ,主要是作为化肥厂的燃料 ,但随着化肥厂原料“煤代油”工程的实施 ,拔头油必须寻找新的用途 。由于重整拔头油蒸气压比较高 ,如直接调入汽油会 导致蒸气压不合格 ,同时碳五以下组分在储存和使 用过程中挥发损失较大 ,所以直接调合汽油受到限 制 。另外重整拔头油的辛烷值也较低 ,直接调合汽 油不可行 。重 整 拔头 油中 碳 五 、碳六 可进 行异 构化 ,所得异构化油是高辛烷值汽油组分 。重整拔头 油异构化技术上可行 ,对提高汽油质量有利 ,国内已有成熟技术 。但由于安庆分公司没有异构化装 置 ,暂时无法利用 。本研究开发 了专 利 汽化 器产 品 , 采 用 汽 化 工 艺 ,将拔头油代替液化气作工业窑炉燃料 ,为重整 拔头油找到了新的利用途径 。2 汽化燃料研制2 . 1 汽化燃料组成汽化燃料首先要考虑的是化学组成 ,不同的化 学组成决定了其汽化温度 、热值 、洁净性和燃烧性 等 。一些轻烃性质见表 1 。从工业实际使用 情况看 ,汽化温度越高 ,汽化能耗也越高 ,使用越困难 ;从 经济性考虑 ,轻烃的沸点不宜超过 90 。由表 1 可以看出 ,理想的轻烃燃料应该以 c5 、c6 为主 ,这部 分轻烃的沸点基本上为 3080 。汽化潜热不大于 0 . 397 mj / kg ,净热值在 41 . 8 mj / kg 以上 。具 备高热值 、易汽化的特点 。2 . 2 汽化燃料的蒸气压液化气由于本身具有一定的蒸气压 ,在使用时表 1 一些轻烃的性质项目沸点/ 汽化潜热/ mj kg - 1净热值/ mj kg - 1丙烷丙烯 丁烷 异丁烷12丁烯 戊烷 环戊烷12戊烯22顺戊烯22反戊烯 己烷 环己烷苯12己烯 庚烷 环庚烷 甲苯- 42 . 07- 47 . 7- 0 . 50- 11 . 27- 6 . 2536 . 0749 . 2629 . 9737 . 1036 . 3668 . 9480 . 7480 . 1063 . 5598 . 43118 . 10110 . 630 . 4260 . 4370 . 3850 . 3660 . 3900 . 3570 . 3890 . 3470 . 3610 . 3430 . 3350 . 3570 . 3930 . 3450 . 3160 . 3340 . 36346 . 0245 . 4745 . 3845 . 3044 . 9744 . 9943 . 7844 . 6544 . 5344 . 4944 . 7443 . 4340 . 1244 . 4344 . 5543 . 4640 . 51可以依靠自身压力实现自压输送 ,这给使用带来极大便利 。而 作 为 汽 化 燃 料 的 c5 、c6 常 压 下 为 液 体 ,无蒸气压 , 无法实现自压输送 , 给使用增加不便 。解决这个问题有两种途径 :第一是使用油泵加 压输送 ,第 二是 改 变汽 化 燃 料 组 成 。使 用 油泵 加 压 ,实际使用不方便 、易泄漏 ,也增加了投资 。而通过改变组成提高蒸气压方便可行 。使用液化石油气 收稿日期 : 2006203224 ;修改稿收到日期 :2006204229 。作者简介 :产圣 ,男 ,高级工程师 ,1988 年毕业于华东理工大学 应用化学专业 ,现从事石油化工工艺及产品开发研究工作 。3 参加工作的还有 :胡贵舟 、陈俊杰 、陈国强和李辉 。 64 石油 炼 制与 化 工2007 年 第 38 卷的梭式窑要求燃气压力一般不小于 0. 02 mpa ,为满足这些要求 ,经过计算和实测控制 c4 的调入量 ,结 果表明 ,对于 c5 、c6 各占 50 %的轻烃调入 6 %7 %混合 c4 ,其蒸气压可达到 0 . 250 . 35 m pa 。2 . 3重整轻烃组成及物性分析重整装置所产拔头油性质见表 2 。表 2 中显 示的重 整 轻 烃 质 量 分 布 情 况 为 : ( c3 + c4 ) 含 量6. 7 % ,c5 含量 51. 8 % , c6 含量 41. 3 % ,大于 c6 含量仅为 0. 2 %。这样的质量分布有以下优点 : c3 、c4 的含量确保了重整轻烃使用时所需蒸气压大于与液化气通用 ,这样可以方便使用 ,不需要对现有窑炉进行改造 。3 . 1汽化装置设计现有的轻烃汽化装置汽化法分为两大类 。第 一类为空气鼓泡法 1 ,如图 1 所示 。将空气或热风 用风机鼓入燃料罐 ,降低轻烃分压 ,使之汽化 ,由空气将轻烃带出后进入火嘴 ,由于空气与轻烃直接在 罐内混合 ,容易达到爆炸范围 ,很不安全 ,所以使用 受到严格限制 。第二类是加热汽化 25 ,具体加热 方式可以是电加热或蒸汽加热 ,电加热由于电源容 易引入 ,故采用较多 。该装置一般采用电先加热导热油 , 再由导热油加热轻烃 。这类装置如图 2 所 示 ,由汽化罐 、导热油加热罐 、油泵 、控制仪表构成 。 缺点是设备复杂 、体积庞大 、管线长 ,易泄露 ,能耗 大等缺点 ,严重制约了推广使用 。蒸汽加热汽化采 用图 3 形式 。蒸汽作为汽化装置热源必须自备锅炉 ,这对多数企业来讲难以实现 。0. 02 mpa ,经实测在 5时大于 0. 025 mpa ; c5 、c6 含量为 93 . 1 % ,这就保证了重整轻烃汽化温度不超过 90 ,汽化潜热不大于 0 . 349 mj / k g ,净热 值高达 44 . 80 mj / kg ; 从族组成看 ,总烷烃含量 达到 97 . 293 % ,烷烃含量越高其燃烧性能越好 ,表 现为燃烧充分 ,燃烧温度高 ,燃烧状况稳定 ,同时由于低芳烃 、低烯烃含量可以保证火嘴长期不结焦 。表 2重整轻烃性质项 目数据密度/ g cm - 3w ( 硫) /g g - 1馏程/ 初馏点50 %70 %90 %干点净热值/ mj kg - 1族组成 ( w) , %总烷烃 总芳烃总烯烃 轻烃质量分布 , %c3 + c4c5c6 c60 . 627 5103 3650 . 559709044 . 80图 1 空气鼓泡汽化法97 . 2930 . 8271 . 8806 . 751 . 841 . 30 . 2图 2 电间接加热汽化法综上所述 ,重整拔头油具有理想的轻烃质量分布和族组成 ,从而保证了该燃料具有良好的热工性 能 ,具体表现为易于汽化 、热值高 、燃烧性能好 ,不 易结焦 、杂质含量低 ,清洁度高 ,是一种理想的汽化 燃料 。3 汽化燃烧技术开发由于重整拔头油常温下大部分为液相 ,必须汽 化后才能进燃烧系统 ,首先需要设计汽化装置 ,因 为其它物性与液化气接近 ,燃烧原理相同 ,火嘴可图 3 蒸汽汽化法综合以上分析 ,可以看出采用电加热间接汽化 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 1 期产 圣等 . 重整拔头油汽化技术开发65法针对陶瓷企业来讲实用性强 ,易于推广 ,但要解决电加热汽化技术存在的设备复杂 、分散的缺点 。 新型汽化装置设计的总体思路是采用电间接加热 汽化方式 ,并将导热油加热罐 、汽化罐集于一体 ,不 用原料泵 、导热油循环泵和压力控制系统 。新设计 的汽化装置与现有的装置 (图 2) 相比 ,设备由 4 台减少到 1 台 ,制造成本大大降低 ,由于设备减少 ,泄 露点减少 ,安全性和热效率大大提高 。新设计的汽化装置见图 4 ,外面的导热油加热 罐为 500 mm 570 mm 的容器 ,底部安装电加热 棒加热导热油 ,汽化盘管置于导热油中 ,气体缓冲罐位于盘管中间 ,气体缓冲罐中设置浮球压力自动 平衡装置 。如果突然断电 ,液态燃料进入气体缓冲 罐 ,浮球上升至上死点 ,自动关闭出口 ,防止液体燃 料进入窑炉 ,可以避免事故 。同时在汽化装置出口 设有调节阀 , 对气 体 燃料 进火 嘴 前的 压力 进行 控制 。另外缓冲罐上部设有安全阀 ,如果出现气体压 力异常升高 ,可以自动报警放空 ,避免超压 。条件 。所研制的重整轻烃 已具 备 足够 的蒸 气 压 ,可以保证 在 常 温 下 提 供 足 够 的 自 压 输 送 所 需 动 能 。装有轻烃的钢瓶上部 分为 气 相 , 中下 部分 为 液相 , 开 启 钢 瓶直角阀 ,上部的气体会先行流出 , 而中下部液相无法流出 。在钢瓶中安装一根插底 管与直角阀相连通 ,使中下部液相在上部气相压力作用下先行流出 , 这样 就 实现 了轻 烃燃 料 的自 压 输送 。3 . 2 . 2 燃烧系统的安装 将若干燃料钢瓶并联与 汽化装置进口连接 ,汽化装置出口与并联的若干火 嘴用管线连接 。装置接通 220 v 电源 。汽化装置出口至火嘴阀门的管线采用保温棉包裹 ,防止已汽 化的轻烃冷凝 。整个系统与使用液化气的系统相 比只增加 1 台汽化装置 ,安装十分简便 。4 工业应用试验重整拔头油汽化作陶瓷窑炉燃料的工业应用 试验在景德镇市高档瓷厂进行 ,窑炉选择具有代表性的 4 m3 梭式 窑 。应用 试验 能耗 标 定 结 果 列 于表 3 。表 3 结果表明 ,使用重整轻烃油耗减少 30 kg ,即减少 11 . 5 % , 烧 瓷 燃 料 费 降 低 106 元 , 即 降 低13 . 6 % 。表 3 4 m3 梭式窑应用试验能耗与液化气对比项 目轻烃燃料液化气油耗/ kg油价/ 元 t - 1油费/ 元 电耗/ k w h电价/ 元 ( k w h) - 1电费用/ 元 总费用/ 元2302 800644500 . 630674 . 02603 000780780 . 05结论(1) 开发的专用汽化装置能满足工业窑炉使 用要求 ,且电耗低 、汽化效率高 、体积小 、造价低 、使用方便和安全可靠 。(2) 开 发 的 燃 烧 系 统 简 单 适 用 , 燃 料 自 压 输 送 ,无需用泵 ,钢瓶无残液 ,燃料充分利用 。烧嘴与 液化气相同 ,在液化气窑炉上使用只需串接 1 台汽化装置 ,易于推广 。该技术为炼油厂重整拔头油开 辟了新的利用途径 。图 4 新设计的汽化装置示意汽化装置出口的燃料温度由导热油温度控制 , 导热油温度可以在常温至 200 范围内根据需要 设定 。由仪表自动控制电加热的工作时间实现气 体燃料出口温度稳定 。汽化燃料流量由装置出口 调节阀控制 ,经标定装置实际汽化量达 50 kg/ h 。3 . 2燃烧系统设计3 . 2 . 1燃料的自压输送燃料的自压输送可以避 免使用油泵 ,这样既减少设备投资 ,方便操作 ,同时也避免因泵泄露带来一系列问题 ,使安全性大为提 高 。燃料的自压输送必须具 备 两 个 条 件 , 第 一 是燃料本身具有一定的蒸气压作为 输送 的 动能 ; 第 二是从设 备 上 解 决 燃 料 从 钢 瓶 中 压 出 所 必 需 的参 考 文 献1张榕林 ,贾平丽. 轻烃液体燃料的使用. 公用科技 ,1998 ,14 ( 2) :3033田开祥. 轻烃类燃烧汽化机组. 中国 ,cn2367915 y. 20002 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 66 石油 炼制与 化 工2007 年 第 38 卷3 瑞安市新望新能源有限公司. 轻烃油动态加热汽化装置. 中国 ,cn2327685 y. 19994 高州家泰液体燃料厂. 一种轻烃液体汽化装置. 中国 ,cn2422543 y.20015 杨伯钧. 一种燃气发生系统及其使用方法. 中国 , cn1247890 a .2000d evelopment o n gasify ing techniqueof refo rming topped oilcha n she ng ,l i u shao bi ng( a nqi n g s ubs i d a r y com p an y , s i n o p ec , a nqi n g 246002)abstractrefo r mi ng topp e d oil i n refi ne rie s i s a liqui d at roo m t e mp erat ure , w hic h i s no t soco nve nie nt fo r bur ni ng i n t he f ur nace . u si ng refo r mi ng topp ed oil wit h a sp ecial de si gned a nd p at e nt edga sifie r ,a new t yp e of ga sificatio n f uel wa s o bt ai ned , w hich co ul d rep lace t he l p g fo r bur ni ng i n t he kil n . it s app licatio n re sult i n a ce ra mic kil n sho wed t hat t he sai d f uel ha d t he cha ract eri stic s of lo w sulf ur a nd hi gh heat val ue ,i n co mp a ri so n wit h t he l p g ,t he f uel co st reduced by 13 . 6 %. thi s t ech nique op e ned a new ro ut e fo r utilizi ng t he refo r mi ng topp e d oil .key words : refo r mi ng topp ed oil ; f uel ; ga sifie r平 ,l c2f in in g 的塔底 渣 油 可 以 送 往 下 游 装 置 进 一 步 加工 ,如部分氧化装置或一体化汽化联合循环装置等 。这些 渣油还可作为原料送入延迟焦化装置 。该技术的独特之处 体现在沸腾床反应器上 。原料从底部进入反应器 ,向上运 动达到反应器的出口 。在反应器中 ,原料在氢气和催化剂 的作用下转化为各种馏分 ,包括减压瓦斯油 、柴油 、煤油和 石脑油等 。催化剂被连续加入和送出反应器 ,在整个过程 中保持稳定的催化性能 。其先进性还表现在 ,固定床反应 器不会出现压降 。因此 ,采用该技术的装置可以连续运转 , 加工金属和固体杂质含量高的重质原油 ,运转时间可以达 到 3 年或更长 。该项目预计 2007 年中期完成认证 ,分三期建设 。第一 阶段