01 可灵活调循环比工艺流程在延迟焦化装置上的应用(LPEC).doc

可灵活调循环比工艺流程在延迟焦化装置上的应用甘丽琳 徐江华 李和杰洛阳石油化工工程公司工艺系统室1.概述延迟焦化工艺就是以减压渣油等重质油为原料，在加热炉内迅速加热至500左右使其延迟到焦炭塔内进行裂解和缩合反应生成油气和焦炭。油气420左右进入分馏塔下部，为了冷却油气，经典的流程是将换热到一定温度的原料和油气在塔内进行传质传热，将油气冷却到380。这样将油气中的较重的组分（称为循环油）被冷凝下来，混入原料油中进入塔底作为加热炉辐射进料。此流程见图1。原料进塔内位置分别在油气进料口上侧和下侧。根据所需冷凝的循环油量来调节原料上下进料量，即调节循环比。在分馏塔蒸发段，当油气进分馏塔温度组成一定时，循环比增大，t1降低t2升高；当循环比减小时，t1升高t2降低。由于作为原料的减压渣油在高温下易结焦，这就限制了分馏塔内t1温度的升高，也就限制了循环比的降低。2.可灵活调节循环比工艺流程的原理和优点可灵活调节循环比工艺流程（洛阳石化工程公司专利技术，专利号：ZL02139312.5）如图2所示，与经典流程相比，区别在于原料不进分馏塔，在分馏塔底部改为循环油抽出。循环比的调节直接采用循环油与原料在罐里混合。反应油气热量在分馏塔内采用经换热后的冷循环油换热，此流程有以下优点：2.1可灵活调循环比采用循环油代替原料减压渣油在进料段与高温油气进行换热，由于循环油中胶质、沥青质大大低于减压渣油，其结焦倾向比减压渣油明显降低，这样分馏塔内t1温度可以相应提高，循环比可进一步降低。从分馏塔抽出的循环油还可以不进罐直接出装置，此时循环比降至零。该流程循环油不但可以是在分馏塔蒸发层冷凝下来的循环油，也可以是重蜡油、轻蜡油或柴油，实现馏分油循环。2.2反应油气热量采用循环油中段回流取热方式取走，蒸发层和塔底温度可根据需要来调节。2.3分馏塔底介质为循环油，同时，温度一般可以控制到360左右，避免了塔底结焦。2.4重质原料不进焦化分馏塔，不和高温高速（油气速度可达30-40m/sec）油气混合，对上部产品质量很有好处。2.5可调循环比流程中，加热炉进料最高为330（换热流程中热流温位限制）进对流室。这样，第一降低了延迟焦化装置中核心设备辐射进料泵操作条件的苛刻度。第二加热炉进料从对流段直接转辐射段，自成一体，有利于操作。图1 传统流程 图2 可灵活调循环比流程3.可灵活调节循环比流程的经济性根据实际生产经验传统流程在循环比小于0.2时闪蒸段易结焦，因此，可灵活调节循环比流程在低循环比的工况下更显出优点。降低循环比，可以适当提高装置的现有的处理能力。降低循环比将使得装置总液收增加，焦炭产率减少，这对提高全厂经济效益有重大意义。但可灵活调节循环比流程中，需将循环油的热量用换热器传给其他工艺介质，这样相应的增加了一部分投资。对于可灵活调节循环比流程的经济效益以某厂100万吨/年延迟焦化装置进行两种工艺流程经济比较见下表，该装置加工沙轻沙中混合原油的减压渣油。表-1 两种流程技术比较项目可灵活调节循环比流程传统流程工艺流程适应性好一般分馏塔结焦不易易辐射进料带焦粉少多循环比可小于0.20.2以上表-2 循环比对产品收率和效益的影响 项 目收率%收率差%产量万吨/年效益万元循环比0.1循环0.25干气5.615.90-0.29-0.29-377液化气2.402.53-0.13-0.13-324汽油12.4713.14-0.67-0.67-1966柴油25.3027.34-2.04-2.04-5069蜡油24.6920.26+4.43+4.43+9245焦炭27.8329.31-1.30-1.30-390总计+1119注：产品价格按：汽油2934元/吨、柴油2485元/吨、蜡油2087元/吨、焦炭300元/吨、干气1300元/吨、液化气2494元/吨计算。表-3 投资及消耗燃料（以传统流程为基准）序号项目可灵活调节循环比流程传统流程备注一设备投资1换热器174万元02机泵100万元0两台油浆泵做循环油泵3加热炉进料缓冲罐44万元04管线阀门、保温62万元0小计380万元二操作费用1机泵电耗 Kw9702电费折合人民币48.1万元/年00.62元/度3燃料消耗-494kg/h，考虑装置回收率80%，则节省-98.8kg/h0循环比降低0.15引起加热炉负荷的减少4节省燃料折合人民币-102.8万元/年01300元/吨燃料5操作费用小计-54.7万元/年0从表-1，表-2可以看出，采用“可灵活调节循环比流程”装置具有较好的操作灵活性，装置可以根据不同的需要改变产品收率，提高经济效益。虽然采用“可灵活调节循环比流程”，装置设备投资增加380万元，但在相同的条件下，如果将循环比由0.25降到0.1，仅产品的收率的变化即可增加效益1119万元/年，操作费用也减少54.7万元/年，约四个月即可回收投资。4. 可灵活调节循环比工艺流程的应用实例4.1中石化广州分公司100万吨/年延迟焦化装置4.1.1简介 中石化广州分公司（简称广石化）延迟焦化装置1996年2月建成投产，装置设计规模为80万吨/年，原料为胜利原油的减压渣油，并考虑混炼重催油浆（15%）和脱油沥青（5%），该装置为二炉四塔流程，主要有焦化、吸收稳定、吹气放空及冷焦水、切焦水循环处理等部分组成。根据广石化2001-2002年原油加工量达到700-720万吨/年，为解决全厂重油的平衡，延迟焦化装置的处理能力需由80万吨/年改造到100万吨/年。4.1.2改造要求 改造设计加工原油为沙特和伊朗轻质原油的减压渣油混合比例为4：1，残炭20.5%，处理量100万吨/年。由于投资和改造周期要求，所以装置内主要设备如焦炭塔、分馏塔、吸收稳定塔壳体要利旧，加热炉不做大的改造，通过采用成熟先进的技术和设备，消除装置“瓶颈”，改善装置的适应能力，扩大装置的处理量，增加液收，减少焦炭产率，使装置总体技术指标达到国内先进水平。4.1.3装置改造特点4.1.3.1维持原两炉四塔流程，但现有焦炭塔规格为600027900，塔径偏小，高度偏低。要满足100万吨/年的处理量和原料生焦率28-31%的条件，焦炭塔如按国内常规设计，已不能满足24小时生焦周期操作，只有在生焦周期在18-20小时，焦炭生焦高度为15-18m，正好达到原焦炭塔设计的生焦高度范围。4.1.3.2采用LPEC开发的可灵活调节循环比专利工艺流程，实现超低循环比操作，减少焦炭产率。4.1.3.3焦炭塔安装中子料位计，检测和控制泡沫层和焦炭层高度，提高焦炭塔利用率，提高生产的安全性。4.1.3.4加热炉进行适当改造，炉管采用“下进中出”布置，采用多点注汽技术，减少炉管结焦，延长加热炉的运行周期。4.1.3.5分馏塔采用处理能力大，效率高，防堵性能好，不易损坏的“箭形条阀”，满足扩大处理量要求。4.1.3.6调整换热流程，以适应新的工艺流程。4.1.3.7为缩短除焦周期，实现除焦自动程序控制，将一台1600m扬程，180m3/h流量的高压水泵换成2880m，250m3/h流量的高压水泵。4.1.3.8原富气压缩机型号为2MCL456-27，设计流量7600m3n/h，由凝气式蒸汽气轮机驱动，气轮机型号为NK25/28/12.5，装置改造后要求的流量达到11053m3n/h（减粘富气并入），负荷增加了45%。原压缩机已无法满足工艺要求，所以应对主流部分、转子、隔板、密封、联轴器，以及气轮机进行改造。4.1.3.9为了减少环境污染 ，将冷焦水流程改为密闭循环流程。4.1.4、装置改造效果2002年2月20日装置停工大修进行100万吨/年的扩能改造，并于2002年4月3日一次投料试车成功，一直以满负荷或超负荷安全平稳运行。为检验装置扩能改造后的物料平衡，综合能耗，产品物性和环保等关键问题，于2002年8月14-15日对装置进行标定，结果证明焦化装置的扩能改造获得成功。关键的技术指标均达到或优于设计值（设计轻收37.5%，设计能耗33.77kgEo/t），生焦周期仍然按24小时，在循环比0.21时，处理量可达100万吨/年，液收可达63.844%，轻收44.2%，综合能耗为33.36KgEo/t，在循环比为0时，处理量118万吨/年，总液收68.12%，轻收39.17%，能耗仅为28.63 KgEo/t。表4-表6是装置两炉四塔，24小时生焦，14日、15日生产标定数。13日18：00到14日18：00将重蜡油外甩（即循环比为0）处理量3500t/d的情况下进行标定。14日18：00到15日18：00是将重蜡油回炼，处理量为3000 t/d条件下的标定。表4 装置原料及加热炉进料的性质项目单位加热炉进料原料14日10：0015日10：0014日10：0015日10：00密度g/cm31.00150.97680.98960.9945馏程HK31224728528510%47139148743920%30%43150840%50%48260%70%馏出350%0.20.50.50.550028622241粘度80mm2/s1477228.91483547.1100mm2/s481.284420190.3康氏残炭w%1812.816.716.2硫w%1.111.070.891.11表5 装置物料平衡项目14日处理量t/d14日收率%15日处理量t/d15日收率%入方原料3549.452914.608减粘富气15.8815.422出方干气145.464.10137.9524.733液化气58.471.6554.4541.868减粘干气15.8815.422汽油397.6211.2370.18512.701柴油992.9127.97918.21531.504蜡油480.0613.52572.39019.639重蜡油547.5415.4300焦炭917.8525.86852.49429.249污油6.000.176.000.206损失3.550.12.9180.1合计3565.331002930.03100轻收39.1744.205液收68.1263.844循环比00.21表6 焦化汽、柴、蜡油性质 项目单位汽油柴油蜡油14日10：015日10：014日10：015日10：014日10：015日10：0密度g/cm30.72190.72180.85960.85780.93890.9451馏程HK41.5041.00161.00163.00199.00172.0010.00%64.0062.00217.00216.00359.0030.00%87.5088.00251.00247.0050.00%112.00108.00282.00278.0070.00%133.50131.00318.50311.0090.00%155.00157.00354.00344.0095.00%365.00355.00KK182.00179.00全馏KK96.096.0350馏出%5.009.00残炭%0.40.4粘度20mm2/s5.766.4880mm2/s11.38.98表7 焦炭性质分析项目硫%灰份%挥发分%堆积比重t/m3总水分%14日15日14日15日14日15日14日15日14日15日上午1.381.620.420.1510.967.70.821.0112.2012.80下午1.301.600.340.179.608.131.001.0612.3012.604.1.5、问题讨论4.1.5.1这次改造设计焦炭塔装上了中子料位计，并增设注消泡剂管线，因此在原料复杂多变的情况下，在保证装置安全生产和提高焦炭塔的利用率起了很好的作用。但由于中子料位计一塔只有两个，安装位置偏上，无法提前预计原料的生焦趋向和泡沫层的情况，对处理量的提降显得较为匆忙。因此，有必要每塔增上一个中子料位计。4.1.5.2由于按18-20小时生焦除焦时间不固定，不便管理等一些客观原因，因此仍维持24小时生焦。在生焦量大的时候，生焦高度达21m，此时空高为10-11m（包括封头和出口法兰4.2m在内），高于美国Exxon Mobile公司提出的空高不低于7m（到焦炭塔出口法兰）的要求，但实际操作表明焦炭塔焦粉有携带到分馏塔和冷焦水的现象。因此需要现场摸索合适的生产条件。4.1.5.3循环比的变化除了加热炉负荷有变化外，分馏塔底部循环油取热及蜡油取热变化比较大，因此为了适应可调循环比变化，换热流程设计需要灵活。4.2长岭分公司120万吨/年延迟焦化装置改造4.2.1简介中国石化长岭分公司延迟焦化装置于1971年5月建成投产,装置规模为60万吨/年,原料为管输减压渣油，二炉四塔流程.装置由焦化部分、分镏及柴油吸收部分、吹气放空部分、水力除焦部分以及切焦水和冷焦水循环部分组成。装置自投产以来,特别是近几年经历了一系列技术改造,如更换焦化分馏塔、一座加热炉、新增富气压缩机等使装置的加工能力达到了80万吨/年。 由于装置使用了30年，一些设备存在老化现象，如主要设备焦炭塔和另一座加热炉,焦炭塔存在裙体焊缝开裂,筒体焊缝开裂及变形等严重设备问题。4.2.2、改造目的通过装置技术改造,使装置处理量达到120万吨/年,同时提高经济效益和技术水平,以满足长岭分公司加工胜利原油的要求。4.2.3、装置改造特点4.2.3.1采用两塔工艺流程,采用8400焦炭塔,简化工艺流程,降低设备投资和长期操作费用。4.2.3.2 采用可灵活调节循环比工艺流程,可根据总流程的要求灵活调节循环比,并采用无堵焦阀预热工艺流程。4.2.3.3 将另一台加热炉更新为双面辐射炉和小管径炉管，降低炉管周向加热不均匀性;并采用多点注水技术,减缓炉管结焦,延长加热炉运行周期。4.2.3.4 分馏塔更换为“ADV”塔盘，并调整柴油,轻蜡油出口位置,提高柴油与轻蜡,轻蜡和重蜡(循环油)分馏精度,提高柴油收率和轻蜡油产品质量。4.2.3.5 采用国产的全自动,改进的有井架水力除焦技术,减少除焦时间,降低劳动强度。4.2.3.6 焦炭塔安装中子料位计,监测和控制泡沫层和焦炭层高度,提高焦炭塔利用率,保证生产的安全性。4.2.4、装置改造效果装置自2002年7月份投入生产，刚投产时，由于需处理库存原料,装置处理量达到3500吨/日以上。但近期由于原油处理量降低，装置原料不足，所以没有进行详细的标定。表8列出装置8-10月份三个月数据采集表(原料为减压渣油)。表8 数据采集表序号项目单位8月份9月份10月份1原料密度Kg/m39819819852原料残炭%14.8913.5513.8