延迟焦化工艺新进展-瞿国华

延迟焦化工艺新进展

瞿国华

110630

1焦化工艺面临的几个核心问题

一重油加工工艺的合理选择（重油热加工）

二我国焦化面临的新问题和新进展

三焦化产业链的开发

重油加工工艺的合理选择221世纪常规能源和新能源发展地位3高油价时代原油资源特点（2001－2030）油价处于相对较高的位置原油质量继续变差、变坏。原油比重越来越大，含硫量越来越高，除此之外，有些原油含有大量的金属，有的含有大量有机酸，很难用常规的加工方法进行炼制非常规石油产量的比例将越来越多，如各种稠油、油砂沥青等。

4中石化、中石油总公司加工原油情况

劣质原油的加工已成为炼化企业的必修课，加工能力是今后衡量一个炼化企业综合竞争力的重要标准。

2010年中国石化进口高硫原油加工量突破7000万吨，比上年增长17%。按全年高低硫平均价差计算，累计降低原油采购成本7.5亿元。中石化年份数量万吨/aS%比重

酸值mg-KOH/g2005104830.990.86290.262006110001.080.86960.37

中石油大连石化每年加工300多万吨大庆原油，油质较好，其余的1700万吨加工量主要来自中东、西非的进口油，API在34以上，硫含量在2以上。

5世界炼油业高度重视重油加工发展世界炼油加工能力

百万桶/天

19901995200020052010％蒸馏74.675.683.689.495.828.0催化裂化11.912.714.616.017.849.6加氢裂化2.93.44.55.26.4120.6重整10.710.812.113.515.343.0焦化2.73.13.94.5

5.396.3

6世界重油加工能力分布（1999）工艺 美国加/墨/委

亚洲 欧洲世界合计/% 热裂化/减粘5.98 21.37 26.31 118.19 226.81 29.38 焦化 107.42 31.96 31.74 37.40 234.9 28.74 脱沥青 15.51 2.15 2.31 2.53 25.25 3.20 催油催化

33.75 6.75 93.80 20.74 160.66 20.36 加氢处理

固定床 36.95 1.46 61.40 7.56 121.51 15.40

膨胀床 5.67 8.64 1．19 4.43 22.47 2.85

悬浮床 — 0.32 — 0.22 0.07 合计 195.28 72.65 216.75 191.07 789.25 100.00(mt/a）7我国年炼油加工能力变化（2000-2007）年份常压蒸馏减压蒸馏催化裂化延迟焦化渣油加氢20023314711429869955924650550020033452711499381057562725055002004333171149938106278372505500200537194115585711137042450550020064177911731731183674505086002007427191174576118863480008600

kt/a821世纪中国发展炼油工业应高度重视高硫重质原油的加工－2005上海论坛轻质原油是美国的核心利益所在，中国大量进加工轻质原油，会招致美国出于战略利益的打压和出于经济利益的竞争。所以，中国参加高硫已有定价机制和扩大高硫原油的加工能力正当其时。

“加大重质原油的利用可以为中国不断增长的能源需求找到新的空间。如果美国和中国改造炼油设备而更多地使用重质原油，国际油价将可能重新回到每桶15－25美元之间。”目前，全球生产的原油70%是高硫重质原油，市场高硫重质原油的代表是迪拜原油。一般，迪拜高硫重质原油比轻质的西德克萨斯（WTI）低5－6美元/桶，但油价顶峰时，二者可差18美元/桶。而且高硫重质原油价格波动相对较小。如去年，9－10月，WTI从40美元/桶涨到55美元/桶以上，布伦特原油从37美元/桶涨到51美元/桶，但迪拜原油一直徘徊在37－38美元/桶之间。

中国如果进入市场波动较小的高硫原油市场，可以减少过于依赖轻质原油所带来的市场风险

－普氏亚洲总编辑DavidEmsberger9含硫原油的硫含量分类标准低硫原油硫含量≯0.5％

含硫原油硫含量0.5%－2.0％高硫原油硫含量≮2.0％10重原油密度分类标准（15.6℃）轻质原油密度≯0.8654中质原油密度0.8654－0.9340重质原油密度≮0.934011稠油粘度分类标准粘度（油层条件下）普通稠油：50－10000）兆帕秒，能流动特稠油：（10000－50000）兆帕秒，流动困难超稠油：大于50000兆帕秒，不能流动

中国四大稠油采区辽河、胜利、中原、新疆其中辽河产量占70％12拉丁美洲重质原油名称API比重含硫％倾点℃350℃轻油收率％v 墨西哥玛雅（MAYA） 220.91823.32-17.840.4 委内瑞拉蒂亚、胡安娜重质12.10.98212.7-1.117.61

委内瑞拉、梅雷（Merey） 17.40.94682.2-23.331.3 委内瑞拉、白奇圭罗（Bachaguero）16.80.95062.4-23.329.1委内瑞拉、博斯凯（Boscan） 10.100.99605.510 17.1113重油加工工艺三大方向

脱碳（Carbonrejection）

加氢（hydrogenaddition）

脱碳+加氢组合工艺

14脱碳过程（carbonrerejection

）

脱碳过程又分为热脱碳和非热脱碳过程

热脱碳包括减粘（visbreaking）、焦化（coking）、RFCC、水蒸气裂解（steamcracking）、裂解（pyrolysis）

非热低温脱碳过程包括溶剂脱沥青（solventdeasphalting）和溶剂萃取（solvantextraction）

15加氢过程（hydrogenaddition）

包括直接加氢或从高氢源如轻烃或水的加氢。加氢过程包括加氢减粘（hydrovisbreaking）

催化脱硫（catalyticdesulfurization）催化脱氮（catalyticdenitrogenization）脱金属（demetalization）加氢裂化（hydrocracking）加氢裂解（hydropyrolysis）16各种渣油加工的渣油转化率17渣油加工工艺的操作温度和操作压力18各种金属含量>343℃常渣改质工艺适用范围19脱碳是重油轻质化的主要途径世界渣油加工能力中加氢过程不足五分之一，而热加工为主的脱碳过程的加工能力约占一半以上。我国的渣油借助脱碳过程轻质化的比例更高，加氢过程所占的份额更小轻质油的氢含量与氢碳比显著高于重质油。重油轻质化的实质是原料中氢的重新分配，即在生成氢碳比比原料大的轻质油的同时，必然生成氢碳比比原料小的重质产物，如焦炭等脱碳过程生成的轻质液体产物产率约为原料的65%，一般需要补充进行加氢精制

脱碳是我国重油轻质化的主要途径渣油加氢工艺完全依仗外加的氢来提高全部产物的氢碳比如果用加氢工艺加工一亿吨的减压渣油，就是要把氢碳比约为1.6的重质原料全部转化为氢碳比约为1.8的轻质油，这样就必须加入约2%的氢，其数量高达二百万吨左右。假如用轻油制氢，那就要耗费约七百万吨轻油，在一定程度上增加了生产成本和影响到炼厂总轻油收率脱碳是我国重油轻质化的主要途径当炼厂加工劣质含硫原油时，固定床渣油加氢工艺不能加工高金属含量原料是其最大的问题，当原料金属含量大于100－150ppm，装置操作周期小于1年，无法和全厂长周期运转匹配。同时，催化剂更换频繁，生产成本大大提高，产生严重的环境污染问题长期看来，脱碳和加氢这两类重油加工工艺必然共存，而且在一定条件下互相补充形成组合工艺，但渣油加氢建设投资较大，对原油的性质尤其是重金属含量有一定要求，以及氢成本较高等原因，今后在相当时间内脱碳仍将是我国重油加工的主要手段。煤变油和油变碳的争论

20

延迟焦化发展不平衡性1资源因素含硫重质原油加工量大量增加。美国、中国2市场因素焦化轻质油收率高，柴油收率高，焦化石脑油是一种良好的乙烯原料（中国国情），美国燃料油消耗量减少，重油加工工艺选择焦化。欧洲燃料油消耗大，主要发展减粘裂化3环境因素焦化装置对环境影响较大，一些国土较小的国家如日本等发展渣油加氢，发展焦化较少4经济因素重质原油价格低，价格波动范围小，加工重质原油原料成本低，经济效益较好（镇海炼厂）

21焦化型炼厂总收率争论，是否低？低多少？加氢型炼厂耗氢量大于焦化型炼厂国外炼厂氢耗计入公用工程或外购，不进入收率炼厂制氢用石脑油为1比（3.5-4），考虑该因素，二者总收率差别不大，认为焦化资源利用差的说法是没有根据的惠州炼厂的焦化产能420万吨/a,炼厂总收率比中石化系统优良。惠炼重质馏分油加工负荷68.23%，是青岛炼厂的1.18倍（48.3%），是海南炼厂的1.11倍（54.34%）。纳尔逊炼厂复杂系数评价体系：惠炼为9.97、青岛为8.45、海南为8.9822惠州炼厂技术经济指标与设计指标对比表指标 设计值2010年上半年综合商品率（%） 93.64 94.45轻油收率（%） 77.18 80.49加工损失（%） 0.42 0.41炼油综合能耗 70.38 64.8823三个新炼厂主要技术经济指标

（2010.1-6）

名称达标指标海南炼化青岛炼化惠州炼油专业达标综合商品率（％）92.8294.7594.45轻油收率（%）80.0174.5480.49加工损失（％）0.670.430.41原油途耗（%）0.230.160.04炼油综合能耗（千克标油/吨）65.3760.5764.88我国焦化现状和面临的新问题

24延迟焦化工艺的发展简史1930年8月世界上第一套延迟焦化装置在美国怀亭炼厂建成投产1963年抚顺石油二厂建成了第一套国产延迟焦化装置，能力0.30Mt/a

1989年锦州石化建成了我国第一套1.0Mt/a大型化延迟焦化，单套装置能力首次突破百万吨大关。1994年锦州石化建成了我国第一套0.1Mt/a的针焦和针焦锻烧装置2000年1月上海石化建成了我国第一套1.0Mt/a（目前能力12mt/a）“一炉二塔”流程的大型延迟焦化装置，焦碳塔直径8.4m，达到了国际大型焦碳塔水平。装置采用双面辐射加热炉，低NOx火咀；多点注汽，在线清焦技术；采用新型换热流程，新型水力除焦器，高切焦水泵压力，国产中子料位计使用情况良好。此后，有多套百万吨级装置大型焦化装置（一炉二塔、）顺利建成投产，最大的焦炭塔直径为9.4米（金陵石化、扬子石化）。

25焦化－现代炼油厂的垃圾桶焦化是单纯的热转化过程，不存在催化剂污染中毒等问题国产和进口原油中有相当一部分属于金属含量和残炭值很高的劣质原料。新疆塔河重质原油常压渣油金属含量高达416μg/g(其中Ni51μg/g、V365μg/g)、残炭值19.8%；沙特重质原油减压渣油的金属含量高达275μg/g(其中Ni68μg/g、V207μg/g)、残炭值9.2%这些重质原料催化裂化和渣油加氢不能进行加工，延迟焦化是这类渣油轻质化的最佳途径。26世界延迟焦化产能快速增加由于世界燃料油需求减少，重油深加工增加，汽油和中间馏分油需求增加以及重质和超重质原油产量增加的缘故。焦化在含硫原油和重质原油加工总流程中占有重要的位置。

2000年世界焦化能力是20.6mt/a，2005年为24.4mt/a,,平均增长18.56%90年代我国焦化和催化两条工艺路线并行发展，催化裂化发展稍快于焦化，

新世纪中国焦化能力发展快于催化，2001年全国焦化产能2164万吨/a，2002年2525万吨/a，2003年2930万吨/a2004年3725万吨/a2005年4245万吨/a27国内焦化产能已接近9000万吨/a中石油产能2110万吨/a（包括中石油苏丹炼厂200万吨/年延迟焦化）中石化延迟焦化加工能力近年来发展最快，焦化产能3500万吨/a中海油430万吨/a地方炼厂3000万吨/a（包括山东、广东、江苏、黑龙江等省份）。合计8930万吨/a（2009年）

28

我国和美国延迟焦化加工能力占原油一次加工能力的比较2920世纪90年代中国催化裂化和延迟焦化重油加工量比较（1999年超过）30近年我国延迟焦化技术新进展加热炉技术/效率的改进（金陵石化：高裂解度延迟焦化加热炉技术

）在线清焦技术发展（高苛刻度焦化）焦炭塔底盖机/自动化出焦技术缩短焦炭塔生焦周期/提高焦炭塔生产效率

31阶梯式双面辐射加热炉

阶梯式双面辐射加热炉优点高的平均热通量（heatflux）炉管体积有所减少高的炉管内流速各管程独立控制斜的炉墙可达到炉内更均匀的热通量（最大热通量仅高于平均热通量的20%）SEI已成功开发新型国产阶梯式双面辐射加热炉（济南、沧州炼厂）

32FW公司的阶梯式双面加热炉

33FW阶梯式双面加热炉内部情况

34国内加热炉技术改进（石油大学/SEI）

建议推广推广附墙式烧嘴定向反射式炉墙进料炉管下进上出优化炉管数量优化多点注汽液收率提高2%

35焦炭塔自动卸盖系统的开发与推广

自动焦炭塔DN900塔顶盖机已全面推广。从安全生产和加工劣质原油等工艺要求考虑应尽快推广直径9m以上焦炭塔自动塔底盖机。国内从2002年起第一代液压技术半自动装卸设备，已有工业使用案例（上海石化）。建议全面推广第二代自动平板闸阀式装卸盖系统，我国有引进设备案例（惠州炼厂），国产化案例有兰炼机械厂和洛阳涧光二种产品有多年使用经验。36焦炭塔底部半自动装卸盖系统

37焦炭塔底部带滑阀自动装卸盖系统

38在线清焦技术发展加热炉在线清焦技术包括：

在线清焦（onlinespalling）;在线机械清焦（onlinepigging）和在线烧焦技术加热炉在线清焦技术有利于提高焦化操作的苛刻度；缩短焦炭塔生焦周期和提高焦化安全生产可靠性加热炉在线清焦技术是否成熟和加热炉设备设计有密切关系。如在线剥离onlinespalling技术和炉管和吊架的抗震结构、炉管壁厚有关。在线清焦（onlinespalling）;在线机械清焦（onlinepigging）是一种低碳排放的清焦技术，值得推广

39焦炭塔生焦周期调查

（1966年API调查54套焦化装置）40延迟焦化发展遇到的新问题

焦化工艺苛刻度偏低，焦炭产率偏高，轻油收率偏低国内外二种焦化生产效率选择方案（用好在线清焦）焦化装置设备大型化和产能大型化矛盾进一步推广焦炭塔自动出焦设备系统开发阶梯式双面辐射加热炉控制弹丸焦（shotcoke）的生成完善加热炉在线清焦（onspalling）多元化开发高硫石油焦利用途径节能与环保41焦化工艺苛刻度偏低，焦炭产率偏高，轻油收率偏低焦化加热炉出口温度偏低，优化加热炉炉管温度分布（金陵石化）加热炉变温操作循环比偏高焦炭挥发分偏高

国产石油焦挥发分含量最高为17.6%，平均10.74%。进口石油焦最高为13.2%，平均10.2%

进一步优化焦炭塔除焦技术惠州焦化可作为近期赶超对象

42二种焦化装置生产效率选择方案长周期方案（低苛刻度）要求加热炉长周期运行（2-3年）FW/惠州等加热炉中等运转周期（3-5月）。高苛刻度方案（炉出口温度+5℃）、高液收率、高产出关键措施：在线清焦技术（onlinespalling&onlinepigging）要过关

43生产技术高效化－循环比合理选择超低循环比（FW－SYDECTMTM公司和CONOCO公司）

注意对蜡油质量变差的影响低循环比灵活可调循环比（长岭炼油厂）馏分油循环(CONOCO公司)。对减少焦碳生成，增加液体产率和延长炉子运转周期是有利的。到1996年已有23套装置应用高沥青质稠油、小型焦化、多产焦化石脑油场合采用大循环比。目前国内循环比为0.15－0.4。

44提高焦化装置生产效率其他措施装置产能大型化缩短焦炭塔生焦周期（进展较快，1966年水平）优化焦炭塔的除焦工艺（切焦水压力及其他操作条件等）先进控制技术（APC控制）对提高产能，降低能耗有良好的效果

45产能大型化和设备大型化的矛盾

焦化装置设备大型化基本过关（焦炭塔/加热炉）焦化装置单套能力在100-200万吨/a左右。更大产能的焦化装置还比较少，国外焦化装置产能大部分为3-5mt/a，要建设一批产能400万吨/a（2路4塔）的国产焦化装置目前许多炼厂有2-3套百万吨级产能较小焦化装置在运行，不利于炼厂节能降耗。应逐步建设大型焦化装置来代替产能较小的老焦化装置。

46弹丸焦

47弹丸焦（shotcoke）的产生原料油中沥青质和杂原子含量低时，易生成海绵焦，对安全生产有影响原料油中沥青质和杂原子含量高时，弹丸焦的产率可能达50%以上一般规律是当焦化原料的MCR/HI比小于2时容易生成弹丸焦

残碳（MCR）；沥青质（HI庚烷不溶物）

48部分减压渣油的结焦特性

油种残炭%沥青质%MCR∶HI管输14.63.24.56(＞2)卡斯特拉33.3928.81.16(＜2)委油常渣19.712.361.59(＜2)委油减渣24.814.841.67(＜2)

扬子石化加工卡斯特拉原油49焦炭塔底盖处弹丸焦球(不带滑阀卸盖)

50弹丸焦的利弊美国焦化装置生产弹丸焦是比较普遍的，估计1996年美国生产的石油焦中有55%含有弹丸焦。弹丸焦呈球状、有高硬度、高热膨胀系数(CTE)和高密度等特点，使它能适用于某些特定应用中，如二氧化钛制备、核用石墨（如果硼含量低）、和石墨注模料等。对焦化装置安全生产不利（切焦阶段），价格较低。生成弹丸焦对炼厂有有利的一面，因为这种操作状态通常能使延迟焦化装置的液体和气体产品的产量最大化，并且除焦较为容易。近来弹丸焦的用途在不断扩大，非常适合作为CFB锅炉燃料，具有烧焦效果好的特点（天津石化、洛阳石化）。弹丸焦粉正推广用于玻璃工业代替重油作燃料。

51抑制弹丸焦生成从调整焦化操作条件方面：如提高焦炭塔压力和焦化循环比；较低焦化温度也可抑制弹丸焦的产生，但不能太低。调整焦化原料组成：加入催化裂化油浆可以抑制弹丸焦的生成，一般不大于原料的10%-15%。采取上述措施将导致轻油收率和装置出力的下降，能耗上升。对炼厂讲是不经济的。

52FW公司对付焦化弹丸焦的措施

注意优化焦化装置设计：特别强调焦炭塔自动装卸盖和出焦系统

改善操作工艺：一是要改善焦炭塔的激冷过程，以保证消除焦炭塔热点的出现和防止床层出现崩塌现象。二实施焦炭塔变温操作：

•在生焦周期最后2-4小时内提高加热炉出口温度以减少焦炭塔顶部焦炭的挥发分（VCM），使之更坚硬有利于激冷和减少产生热点的倾向。在切换到冷焦炭塔后可选择任一的较低温度但整个生焦周期还是处于较高的加权平均温度。

•在切换焦炭塔以后采用较低温度使焦炭塔低部焦炭更加紧密。这就很少有产生焦炭崩塌和由于产生热点导致产生突然喷发现象。

•可以用添加FCC油浆方法来抑制弹丸焦生成。如配合使用加热炉温度变温技术则更加有效。

严格执行操作规程

53洛阳石化CFB锅炉烧进口弹丸焦海绵焦的硫含量2.74%，灰份0.49%，水份10.74%，挥发份11.38%，低位发热量31959.69KJ/KG进口弹丸焦硫含量3.48%，灰份0.58%，水份6%，挥发份11%，低位发热量32650KJ/KG。弹丸焦价格低前者100-125元/d。烧弹丸焦后，该厂CFB锅炉的飞灰可燃物从原先的15.83%下降至9.89%

（中国石化新闻网2010-11-19）54高硫石油焦利用的几点基本思路

高硫石油焦市场和价格的不稳定性，炼厂外销存在很大的销售风险炼厂必须有自己的高硫石油焦配套利用措施，其原则应是“本厂利用为主，少量出厂为辅，甚至完全不出厂”贯彻“以焦代油”方针如用低价高硫石油焦为原料来代替石脑油、重油等油品得到炼厂自用的氢气和公用工程（蒸汽或电力），则不仅可以产生较好的经济效益，还可以提升全厂轻油收率，增产市场急需的油品。选择有关工艺路线时，炼厂应采用在成熟基础上相对先进的已经产业化的技术，技术可靠性要求是第一位的目前以高硫石油焦为原料制取氢气和获得蒸汽和电力的清洁燃烧技术已经成熟，55金陵石化高硫石油焦出厂价格56镇海炼化高硫石油焦出厂价格

57其他焦化技术进步节能降耗方面的差距能耗主要要抓加热炉效率和低温热利用等，装置综合能耗高，是造成操作费用偏高的重要原因之一进一步改善装置环境保护和工业卫生方面（停工检修时蒸塔废气）焦化原料管理，优化原料结焦性分析（长周期运转的主要因素）扩大焦化原料（炼厂三废，催化油浆问题）原料多样化方面争取有进一步突破(非常规石油)稠油直接焦化生产宽馏分乙烯原料，乙烯原料紧张的炼厂可提高焦化汽油干点，到230－250℃（设计干点150℃）

58化工型延迟焦化（提供化工原料）乙烯裂解石脑油质量标准（摘要）

项目新加坡(OpenSpec)中石化密度0.65-0.750.65-0.75

P%65min65min（n-p30min）

N%实测报告

A%实测报告

O%≯1.0≯1.0

硫ppm≯800≯800

馏程℃初馏>25≮2550％报告干点≯204≯204

59加氢焦化石脑油族组成

％m项目

NPIPNOAC41.07C54.231.880.53C66.053.522.80C78.413.835.820.701.07C88.674.597.924.28C98.492.863.002.91C106.553.124.400.49C111.503.124.400.49∑44.9721.1124.470.708.75

（上海石化数据）

60加氢焦化石脑油乙烯裂解摸拟计算结果％m

项目 COT835℃S/HC0.6 H2 0.91 C1 14.85 C2＝

28.83

C3＝

13.09 C4＝＝

4.35 C5+ 11.44 B 8.65 T4.47 X1.95 ArC9*1.59

焦化产业链的开发

1焦化瓦斯的利用

2焦化石脑油利用

3焦化柴油（航煤）的利用

4焦化蜡油（轻、重蜡油）的利用

5高硫石油焦的利用

61国外超重质油焦化过程收率

（FW－SYDECTM

）％项目OrinocoMreyMaya油阿拉伯混合石脑油14.0716.7113.5012.64LCGO28.3831.6928.7727.09HCGO28.4820.7920.8131.24焦炭32.4435.7739.8030.91焦碳含硫4.653.966.026.39

焦化条件：低压－0.103Mpa超低循环比1.05

62石油焦的主要特征石油焦外观为形状不规则、具有金属光泽、黑色或暗灰色固体,有发达的孔隙结构。石油焦的主要成分是炭青质，并含有一定量的挥发份、灰分和水份。石油焦的元素组成为碳90％～97％，氢1.5％～8.0％，还含有少量硫、氮、氧和金属等。按物理结构大体可分为海绵焦、针状焦和弹丸焦延迟焦化装置生产的石油焦一般为生焦，若要生产冶炼用电极等产品时，需经过煅烧，成为熟焦，又称煅烧焦。

63石油焦分类

种类 硫含量%主要用途高硫焦 ＞4 燃料中硫焦2～4

制铝电极低硫焦 ＜2高级焦64世界石油焦产量统计及预测

万t/a年份美国其它地区总计200053901840539020056690269066902010729030207290平均年增长率，%1992-19974.111.56.11997-20052.27.34.12005-20101.32.31.7

高硫石油焦产量增长较快，预计2010年世界高硫石油焦占总产量的比例，将增长到72%

65中国原油加工量及石油焦产量万吨/年年份原油加工量焦化产能石油焦产量产率%2002218962465508.032.322003252552372603.182.392004272903725735.302.692005294024245968.513.3420063121245051098.023.5220073267948001191.563.65

66中国石油焦生产特点由于原油质量变重、变劣，近10年来我国延迟焦化新增加工能力有很大增加。石油焦的产量逐年增长，2000年~2005年石油焦的年均增长率为10%。2005年我国石油焦的产量为980万t，以中、低硫石油焦为主，高硫石油焦产量为181万t，占石油焦总产量18%。

67循环流化床锅炉（CFB）清洁燃烧技术

2007年中国石化集团公司CFB锅炉已有31台，已建成投产，合计17台锅炉，蒸发量4535t/h。另外还有14台锅炉当时正在建设，蒸发量5300t/h。总蒸发量9835t/hCFB锅炉在高可靠性要求（最长运转周期已超过400天）、高环保性能要求（指高脱硫和脱硝NOx指标）以及高经济性要求等方面所表现出的良好特征已经使我国石化系统在利用高硫焦方面取得了重要的进展。对于环保要求高的厂址可选择带二级脱硫的CFB工艺，其烟气中的SO2(干态)浓度可以小于200mg/Nm3，2007年我国投产第一台带二级脱硫的CFB锅炉，效果很好。

68石油焦燃烧特性项目着火温度挥发分特性指数燃烧特性指数℃DS

石油焦520－550∽1.54×10-6∽3.79×10-9

烟煤470（6.5-7.15)10-6(4.6-4.8)10-9

无烟煤7．75×10-63．5×10-9

和煤比较，石油焦的灰分少，挥发分不多，固定碳含量高，石油焦的热值为33000－36000KJ/Kg,煤的热值为24000KJ/Kg，但它的燃烧特性与煤有差异，主要是：

石油焦着火较难，燃烧速度慢，燃烧性能相对较差。

69石油焦和煤的成分比较

%项目固定碳挥发分灰分水分石油焦87－886－120.5-1.63.6-7.6烟煤55.832.98.23.1次烟煤43.1932.695.3718.75无烟煤80.74.410.74.2

70石油焦燃烧特点石油焦燃烧特点:

第一阶段燃烧很快，第二阶段十分缓慢，因此，有的工业炉有燃烧不尽的现象。提高有效燃尽率的措施主要有：

加大循环比先气化后燃烧提高焦、空气混合强度

71美国JEA2

300MWe循环流化床锅炉72美国佛罗里达州JacksonvilleJEA2×300MWeCFB电厂现场（带二级脱硫）t/h

73CFB锅炉二级脱硫（干法）

74CFB锅炉半干法二级脱硫

75中国石化燃石油焦CFB锅炉概况目前中国石化镇海炼化、金陵石化、上海石化、武汉石化、荆门石化、茂名石化、燕山石化、齐鲁石化八家企业燃石油焦CFB锅炉已建成投产，合计17台锅炉，总蒸发量4535t/h另有在建天津石化、镇海炼化、广州石化、青岛炼化、长岭炼化、洛阳石化六家企业燃石油焦CFB锅炉，合计14台锅炉，总蒸发量5300t/h。大型CFB锅炉已经国产化（上海石化600t/h，镇海炼化400t/h）

76石化集团公司CFB锅炉基本概况序号 企业 锅炉台数 单炉蒸发量 总蒸发量 投产日期 （台） （t/h） (t/h) 1 镇海炼化 2 220 440 1999年

2 武汉石化 1 75 75 2001年

3 金陵石化 2 220 440 2002年

4 上海石化 2 310 620 2002年

5 镇海炼化 2 410 820 2003年

6 荆门石化 2 130 260 2004年

7 茂名石化 2 410 820 2005年

8 燕山石化 2 310 620 2006年

9 齐鲁石化 2 220 440 2006年10 广州石化 2 420 840 在建11 镇海炼化 5 410 2050 在建12 天津石化 3 420 1260 在建13 青岛炼化 2 310 620 在建14 长岭炼化 1 220 220

在建15 洛阳石化 1 310 310

在建 小计31 9835 77CFB锅炉发展方向是高效、清洁燃烧

高可靠性要求锅炉长周期安全生产（炼油厂开工周期长达3年）热电联供，炼油厂供热重要性（开停工、正常生产）高环保性能要求脱硫（锅炉烟道气硫排放指标/二级脱硫）脱硝（NOx指标）高经济性要求高热效率（高燃净率）/和IGCC、普通煤粉锅炉比较低投资（设备本土化）提高国内石油、石化行业中CFB锅炉的竞争力（IGCC的竞争）

78高硫石油焦气化制氢

加工高硫重质原油炼厂需要消耗大量的氢气。高硫石油焦气化制氢可能是未来炼厂主要流程的一部分。茂名、镇海、大连等厂已进行可研。现代化的常规大型炼厂，氢气消耗将是原油加工量的1.0～1.2%。一座2000万吨/年能力的炼厂其年耗氢量至少在24万吨以上，如果用化工轻油（或天然气）制氢将年耗轻油84万吨，也就是说全厂轻油收率为此将下降4.2%。石油焦气化制氢装置不仅仅是高硫石油焦得到了出路，同时也实施了以焦代油，开辟了一条炼厂新的氢资源道路。79石油焦制氢具有“一石二鸟”作用

为炼厂加工高硫重质原油时所产出大量的高硫石油焦寻找出路。满足炼厂大量氢气需要。

80制氢装置以焦代油替代案例

（年处理10万吨石油焦）采用华理开发的国产多喷嘴对置式水煤浆气化制氢技术可得到纯氢1.77万吨/a（合1.98亿Nm3/a）生产1吨氢气需要5.65吨石油焦一个产能为2000万吨/a的大型炼厂如果年消耗氢气16万吨。配置5-6万吨/a的高硫石油焦制氢装置年消耗高硫石油焦28.3万吨-33.9万吨用石脑油制氢，则需用19-22.8万吨石脑油大约1.6吨石油焦可代替1吨石脑油。

81煤/焦制氢是能量利用率最高的煤化工煤制油（直接法）能量利用率为47.6%，煤制油（间接法）过程为28.6%。煤制甲醇能量利用率为31.5%～42.2%。煤制天然气能量利用率50-53%煤制氢能量利用率75-80%煤发电能量利用率40%（超临界大功率可达43%）间接法煤制油工艺煤的热能利用率仅为28.6%，后者说明原料71.4%的能量在制备过程中被消耗掉，如作为车用燃料，煤的整体能量转化率不到15%。它的转化过程能源利用效率极差。

82开发石油焦制氢有成熟的技术基础开发高硫石油焦制氢工艺是建立在成熟的煤制氢工艺基础上的。煤制氢装置的主要工艺技术流程包括煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、氢气提纯（PSA）等工序以得到高纯度的氢气。目前世界上工业化的煤气化技术很多，国外气化工艺专利商包括GE（Texaco）、Shell、Lurgi、Krupp-Koppers、Sasol和Destec公司等。其中，GE（Texaco）气化工艺是迄今为止工业化应用最多的工艺。21世纪前后，我国也开发了各种煤（石油焦）气化技术，以华东理工大学为主开发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一个有良好发展前景的国产化气化技术。

83国外石油焦气化工程特点：用于发电比较成熟美国Kansaa州EIDorado气化工程。进料为175吨/天延迟石油焦，发电（出力35MW）上网，产汽供EIDorado炼油厂。美国Farmland石油焦气化工程。进料1000吨/天延迟石油焦，生产1000吨/天合成氨。美国Delaware清洁发电工程。进料2100吨/天流化焦化石油焦，发电（出力135MW）上网，产汽供炼油厂。日本Ube煤/石油焦气化工程。进料量1500吨/天，可100%用石油焦，生产合成氨。。84延迟焦化--石油焦制氢组合工艺

基准是一座原油加工能力为10.0Mt/a的新建燃料型炼厂。该厂加工的原油为阿拉伯轻、重（50：50）混合原油，产品要求以汽油、航空煤油和柴油为主。炼厂采用常减压蒸馏（1000）－加氢裂化（340）－催化裂化（125）－延迟焦化（250）方案（注：括弧内数字系装置产能，万吨/a）。减压渣油为延迟焦化的原料，生产高硫燃料级焦炭。轻油收率:81.2％综合商品率:92.91％制氢装置产氢量8000Nm3/h，折合全年制氢量5.72万吨。原设计用轻烃制氢，需用轻烃量20万吨/年，采用石油焦制氢后，需石油焦32.3万吨，即全厂生产的石油焦中约有35.7%由于制氢由于减少了全厂轻烃用量，全厂轻油收率可提升2%达到83.2%

85石油焦气化制氢的其他用途我国炼厂以渣油为原料的合成氨工厂，由于经济原因大部分已经停产，有的改成不出尿素，仅生产炼厂用的氢气，这些炼厂大部分有焦化装置。将前端部分油气化用焦气化来代替，气化下游的变换、脱硫和液氮洗等工序仍利用原有系统，则这种焦制氢改造用的费用很少，系统变化也不大，改造的难度相对也比较小。大庆、齐鲁、吉林的丁、辛醇装置的合成气部分也存在改造成焦气化可能性。远景应用：一碳化学的重要原料，煤/石油焦制乙二醇已进入工业化前夜。

86发展灵活焦化

--基本不生产石油焦的焦化

1化学工程方面的突破：反应器效率极大提高延迟焦化－焦炭塔固定床反应，间歇式操作流化焦化/灵活焦化－流化床反应器，连续操作2加热方式和原料多样性：延迟焦化有原料加热炉，存在加热炉结焦问题，流化焦化/灵活焦化没有焦化加热炉，不存在原料结焦问题，原料适应性更广泛。，3生焦率比较：流化焦化/灵活焦化燃料用自产石油焦装置净生焦率比延迟焦化低（1/3）4环境保护流化焦化/灵活焦化焦炭在二器中密闭循环，没有焦炭和切焦水污染问题，环境条件好

87流化焦化原则工艺流程图Fluidcoking88灵活焦化（流化焦化+焦气化）

Flexicoking

89三种焦化工艺的比较

延迟焦化流化焦化灵活焦化反应设备焦炭塔(固定床)流化反应器流化反应器工艺特点反应温度缓和较高较高液体收率一般较高较高工艺复杂程度简单简单较复杂固体产品石油焦（针焦）焦粉极少量焦粉焦炭收率高较低极少量单套能力小-中中-大中-大投资低低较高

100%100-120%130-150%环境较差好较好90灵活焦化工业生产装置/(Mt/a)

项目原设计能力开工日期附注日本川崎炼油厂1.15576年9月委内瑞拉Amuay炼厂2.8682年11月扩到3.575美加州Martinez炼厂1.2183年3月荷兰鹿特丹炼油厂1.7686年4月扩至2.09美德州Baytown炼厂1.5486年9月扩至2.035总计8.52510.065