焦化加氢制氢延迟焦化装置工艺方案

焦化加氢制氢延迟焦化装置工艺方案

一、装置组成及规模

本装置主要包括焦化、吸收稳定、吹汽放空、水力除焦、切焦

水和冷焦水循环、干气及液化石油气脱硫和液化石油气脱硫醇部分。

装置工程规模100万吨/年,年开工时间按8000小时计。

二、原料及产品方案

1、原料来源

本装置原料为****石化厂的减压渣油.

2、产品方案

主要产品有：干气、液化石油气、焦化塔顶油、焦化一线油、焦

化二线油、焦化甩油和石油焦。

三、技术方案选择

(-)国内外焦化技术发展趋势

1.国外技术进展情况

国外延迟焦化技术以美国为代表，比较成熟的有凯洛格(Kellogg)

公司、鲁姆斯(ABBLummusGrest)公司、大陆(Conoco)石油公

司和福斯特•惠勒(FosterWheeler)公司的技术，从近儿年设计的延

迟焦化装置的套数、液体产品收率和公用工程消耗等方面来看，福斯

特•惠勒公司的技术占有一定的优势。

近几年来，国外延迟焦化技术的发展具有如下趋势：

(1)焦炭塔反应压力

80年代以前，生产普通焦的焦炭塔的设计压力为

0.17-0.2IMPa(G),目前，焦炭塔的设计压力普遍降低。凯洛格公司

典型设计压力为0.10〜0.141MPa(G)；鲁姆斯公司已制作出详细的压力

分布图；福斯特•惠勒公司典型的焦炭塔设计压力仅为0.103MPa(G)。

(2)循环比

为了最大限度的降低焦炭产率，提高液体产品收率，国外焦化装

置的循环比一直呈降低趋势。目前，凯洛格公司设计典型循环比已由

0.10-0.15降为0.05或更低；福斯特•惠勒公司推荐采用低循环比

0.05,如果下游装置允许焦化重蜡油产品有较高的干点、重金属和康

氏残炭，也可以采用零循环比或低于0.05的循环比。大陆石油公司

已开发出微分油循环技术，采用镭分油循环代替常规的自然循环，可

以降低焦炭产量3%左右，提高C5以上液体收率2%左右。

(3)生焦周期

生焦周期由24小时缩短为11-18小时。大陆石油公司焦化装置生

焦周期为11〜14小时；凯洛格公司为16〜20小时；福斯特•惠勒公司

为16〜18小时。

(4)焦炭塔直径

国外焦炭塔设备逐步实现大型化，焦炭塔直径由80年代前的小

于8m扩大到8m以上,加拿大Suncor炼厂的焦炭塔直径达到12.2m。

(5)水力除焦技术和设备

国外焦化普遍采用有井架水力除焦技术，同时改进除焦控制系统

和除焦设备。

a.除焦程序控制技术

大陆石油公司于1979年开发出了除焦程序控制技术，1982年在

Humber炼油厂试验成功，提高了除焦操作的自动化水平，保证了设

备安全运行和人身安全。

b.除焦控制阀

美国PACIFIC公司首先使用除焦控制阀，采用该技术可以使除焦

过程中高压水回流时不上焦炭塔，防止水锤和冲击。

c.除焦胶管

美国的除焦胶管普遍采用双层或四层钢丝编织层的合成橡胶管，

工作压力最大到34MPa,断裂压力为68MPao

d.除焦器

美国的除焦器为一种联合钻孔切焦器，采用锥形蜂窝状整流器，

但切换时需提出塔外人工操作。

(6)塔底盖装卸设备

美国炼油厂焦化装置采用两个液下油缸驱动的底盖装卸机构，主

要特点是塔底盖装卸时绕一较接支点转动、在两个油缸的作用下装卸

螺栓比较容易，目前美国大多数焦化装置采用的塔底盖装卸设备还不

是全自动的，只有少数焦化装置采用了底盖自动装卸设备。

(7)焦化加热炉

鲁姆斯设计的加热炉有单燃烧室和双燃烧室两种类型；凯洛格公

合反应加热阶段”用于提高冷油流速，以利于焦垢的脱离。

d.炉管材质

选用ASTMT9或T91,提高炉管表面允许温度，延长使用寿命。

已燃烧器

根据辐射炉膛结构、炉管布置型式等，尽可能采用小能量和相对

扁长形及低NO*燃烧器，以保证在提供工艺所需热量相匹配的炉膛

单位燃烧热容积下，炉膛内热强度分布的均匀性和环保法规的要求。

（8）自动化水平

国外焦化装置自动化水平较高，实现了冷焦过程自动化，用微机

控制进料速度、焦炭塔空高和焦炭塔进水速度，用中子源料面计代替

钻60料面计，以及焦炭塔自动卸盖、自动除焦等。例如：凯洛格采

用KAY-RAYINC4610中子源料面计代替钻60料面计；福斯特•惠

勒公司已开发出或采用了：焦炭塔底盖自动卸栓技术，使卸拴、卸盖

和卸物料管升降做到完全程序控制；焦炭塔切换阀装配马达操作器，

对该阀遥控操作；焦炭塔入口和塔顶的切断阀采用电动操作并装有联

锁设备；计算机控制焦炭塔切焦系统；采用焦炭塔冷焦自动控制系统;

塔顶自动卸盖设备；焦炭塔顶油气管线急冷控制等技术。

（9）环境保护

环境保护水平高，普遍采用密闭的吹气放空系统。大部分装置仍

然采用除焦池和焦场的卸焦系统。福斯特•惠勒公司开发了密闭卸焦

和脱水系统，大幅度降低了各种污染物的排放。

福斯特•惠勒公司开发了密闭卸焦和脱水系统备有脱水罐，从焦

炭塔卸出的带水焦炭进入脱水罐，在焦炭塔和脱水罐之间设有破碎

机，焦炭所带的水用罐内专门的装置除去，用于下面的工序。残留的

水借助排水装置从罐内焦层中脱除，净化，然后送往切焦水罐。被破

碎的焦炭排水后送往密闭的传送系统。全密闭卸焦和脱水系统有两种

类型：重力流型和设置泥浆泵型。重力流型焦炭塔设置在脱水龌的上

方，被破碎的带水焦炭在自身重力的作用下落入脱水罐；设置泥浆泵

型焦炭塔与脱水罐布置在同一水平线上，切碎的焦炭和水一起卸到带

有补充悬浮液的合闭闸中。开闸时，悬浮液抽到罐顶部，使焦炭脱水。

从罐内抽出的悬浮液借助重力循环回闸内。

(10)计算机软件

鲁姆斯公司采用了ABBSimeon公司的软件包，它可以保证产品

质量，保证最大量生产储分油。大陆石油公司开发了用来预测焦化产

品分布和产品性质的产率程序软件，把这个结果再用Simsci公司的

PRO/II模拟模型来确定不同的生产能力和公用工程消耗。Bechtel公

司为PIMS炼厂线性规划模拟软件用于建立包括焦化装置的炼厂流程

框图的模型，采用PIMS的结果可预测焦化装置在不同情况下对炼厂

收入的影响。大陆石油和PFREngineering等公司均开发了可计算焦

化炉的工艺计算软件。这种软件可用来设计新的加热炉或研究现有加

热炉。它能计算出炉内管路系统中任何一点的生焦因子、汽化量、流

速、管壁温度和热负荷等数据。该软件还可对全炉进行模拟计算，可

固定加热炉热负荷计算所需的出口温度，或固定温度计算加热炉热负

荷。给出炉管不同结焦厚度，可计算出结焦对加热炉的影响。

2.国内技术进展情况

国内延迟焦化技术自60年代初的我国第一套延迟焦化装置投产

至今，已有近40年的历史了，在这期间，在广大科研、设计和生产

人员的共同努力下，我国的延迟焦化技术逐步走向完善。装置运转周

期延长，操作平稳性提高，能耗降低，自动化程度提高。但是，与国

外先进水平相比，我国焦化装置还仍然存在着循环比大、生焦周期长、

焦炭塔处理能力低、加热炉操作周期短和除焦自动化水平低的问题。

上海石油化工段份有限公司新建成的lOOXlO,t/a延迟焦化装置

(简称SPC焦化)采用了一炉二塔工艺流程，大型化焦炭塔，引进

了国外焦化加热炉、在线清焦系统、辐射进料泵、高压水泵、除焦程

序控制、除焦器、胶管等设备。该装置的投产，为我国大型化的焦化

装置设计提供了有益的经验。

(1)焦炭塔压力

国内焦炭塔压力普遍偏高，焦炭塔压力一般都在().17-().2()MPa

(G)之间，SPC焦化焦炭塔顶压力().18MPa(G),LPEC设计的长

岭炼厂120XlOl/a焦化装置和镇海炼化if)。x104t/a焦化装置焦炭塔

顶压力为0.17MPa(G)o

(2)循环比

国内焦化装置循环比一般都在0.3〜0.4之间，个别装置为扩大生

产规模，循环比有所降低，SPC焦化设计循环比为0.35,实际操作循

环比约0.45。但由于受各种因素的限制，国内焦化装置的循环比降不

到().2以下，与().()5的超低循环比相比，差距较大。

国内科研、设计和生产单位正在进行低循环比的研究和开发。石

油化工科学研究院开发了低循环比流程，长岭炼厂曾进行过单程焦化

的试验，LPEC采用新型“可灵活调节循环比”的工艺流程，该流程

4

已在长岭炼厂120X104tza焦化装置和广石化100义10t/a焦化装置上

得到应用。

（3）生焦周期

国内设计的焦化装置生焦周期均为24小时，SPC焦化的生焦周

期也为24小时。个别炼厂为扩大处理量，降低了生焦周期，长岭分

公司曾按18小时生焦周期进行操作。

（4）焦炭塔直径

国内焦炭塔直径多数为5.4m,少数采用6.1m,BDI设计的SPC

焦化和LPEC设计的长岭炼厂、镇海炼化焦化装置焦炭塔直径已达到

8.4m。BDI设计的高桥和齐鲁的140X104t/a焦化装置和LPEC正在

设计的荆门160X焦化装置焦炭塔直径已达到8.8m。

（5）水力除焦技术和设备

a.水力除焦程序控制系统

LPEC于1996年完成该技术的开发，并通过石化总公司组织的

技术鉴定。该技术已在胜利炼油厂、玉门炼油厂、克拉玛依炼油厂等

焦化装置上得到应用，该技术是在消化引进技术的基础上结合国内焦

化的特点研制的。主要有以下两个特点：

•增加了程序控制和人工操作的切换

•配有钻具位移模拟数字显示器，精度为

•配有故障记录仪；

•配有电视监控系统；

b.除焦控制阀

除焦控制阀是与除焦程序控制系统同步开发的、已达到国外同等

水平。和国外技术的主要区别是采用尢触点接近开关，完成预冲状态

的阀位控制。在胜利炼油厂、玉门炼油厂以及上海炼油厂得到应用。

c.除焦胶管

除焦胶管、采用@1.6钢丝分四层编织，采用内胶层，增强层和

外胶层结构，断裂压力88MPa,比国外高出2()MPa。

d.除焦器

LPEC研制的自动切换除焦器，可在塔内任一位实现切换。该技

术采用加长形整流器和流线形喷咀，具有较高的除焦效率。据天津、

胜利、南京等几家焦化装置采用该技术后的结果表明，除每塔焦分别

节省时间3()〜4()(分钟)。

£水涡轮减速器

该技术是在60年代为无井架水力除焦技术研制的，经过20多年

的不断改进、使用寿命从除几塔焦提高到目前300多塔焦。对于有井

架水力除焦，采用该技术可以避免风动水龙头产生的噪音，并具有安

装、检修方便的特点。

g.高压水泵

国内的高压水泵的扬程可达2850m,流量达到750m3/h,除焦高

压水泵的扬程达到21()()m,流量达到200m3/ho

h.塔底盖.、顶盖自动装卸设备

LPEC从1996年开始从事该项技术的研究开发工作，先后设计

了卡箍式结构和楔式夹紧结构的塔底盖装卸设备，经过技术论证和分

析，对封闭式全自动液压塔底盖装卸机进行了方案设计。该技术的主

要特点如下：

•底盖法兰既可自动夹紧也可用螺栓夹紧；

•可带水卸掉底盖，减少焦炭塔放水时间；

•封闭式装卸底盖.、不污染周围环境；

i.国内外水力除焦技术和设备比较

国内水力除焦技术和设备与国外相比，除个别设备外，差距较小,

主要表现在：

•国内程序控制系统和除焦控制阀接近国外90年代中期水平；

•国内已有钻具位移数字模拟显示器，而国外没有；

•国外32MPa除焦胶管应用普遍，国内除焦胶管尚无32MPa应

用实例，但断裂压力试验数据高出国外20MPa；

•国内已实现除焦器自动切换，国外的除焦器仍需提出塔口切换;

•国内有水涡轮减速器；

•28MPa的高压水泵国外应用普遍，国内因焦炭塔直径较小，因

此除焦高压水泵的流量和压力较低，但国内有能力生产大流量高扬程

的除焦水泵；

■国内水力除焦设备投资低。以SPC焦化装置引进的除焦设备为

例，引进设备包括：高压水泵，程序控制系统、高压胶管、除焦控制

阀，除焦器，需用外汇13（）万美元。国内同等数量的除焦设备只需

500万元人民币。据了解美国的塔底盖装卸机每台约160万美元，两

台约320万美元。国内正在开发设计的塔底盖自动装卸机每台约需人

民币200万元；

（6）焦化加热炉

国内焦化装置加热炉大多数为单面辐射的卧管炉，流速低，炉管

表面热强度不均均，加热炉运行周期较短。

对于卧管双面辐射焦化炉技术，近两年来随着国外焦化技术的引

进和国内技术的不断发展，国产化卧管双面辐射焦化炉技术正在应用

于工程设计。

（7）自动化水平

国内焦化装置自动化水平较低，除少数装置采用中子料位计和焦

程序控制系统外，其他均为常规控制。

（8）环境保护

国内焦化装置三采用了密闭的吹汽放空流程来处理焦炭塔放空

油气。

国内冷焦水处理大部分采用敞开式循环流程。新装置大部分设计

采用了冷焦水处理全密闭循环流程。

（二）技术方案的选择

本焦化装置加工规模为100万吨/年，为国内大型焦化装置。装置

加工的减压渣油种类比较多，有可能加工硫含量高、残炭高、粘度大、

焦质沥青质高的减压渣油，因此，该装置工艺技术方案的选择充分考

虑以装置的“安、稳、长、满、优”生产、多产柴油，提高经济效益

为目标，并采用先进、成熟可靠的工艺技术和设备，使装置在防腐、

抗腐、环境保护、长周期运行、目的产品收率及质量、自动化水平、

大型化设计和能量消耗等方面达到较高水平。为此采用如下工艺技术

方案：

1,采用大循环比焦化方案

循环比主要是用来控制蜡油的干点和残炭、液体产品的比率和收

率、石油焦的产率。循环比大时，总液体收率减小，焦炭和气体产率

增加，柴油收率相对提高，蜡油收率相对降低，蜡油质量好；循环比

小时，总液体收率增加，柴油收率相对降低，蜡油收率相对提高，蜡

油质量差，焦炭和气体产率降低。根据加工总流程及装置希望少产高

硫蜡油、多产柴油的要求，结合混合渣油的质量特点及焦化实验工艺

数据，推荐装置采用大循环比操作，为此没计采用0.9循环比。

2.采用“一炉两塔”焦化工艺流程

新建焦化装置采用“一炉两塔”工艺流程，焦炭塔直径为

(t)88()()mm,焦化加热炉热负荷为45.9MW。大型化焦化装置具有以下

优点：

(1)、简化操作

焦化装置采用大型化设备，可以提高单台设备的能力，减少焦炭

塔和焦化炉的数量，按(|)880()mm焦炭塔可以实现“一炉两塔”操作,

如果按国内使用较多小焦炭塔直径配置(07400mm),操作必须按“两

炉四塔”流程设置，这样就造成焦炭塔频繁切换操作，并且在操作和

切换过程中会增加公用工程的消耗。

（2）、投资省

在焦炭塔、焦化炉和除焦机械投资方面，大型化焦炭塔和焦化炉

及配套除焦系统的投资比数量多处理能力小的设备投资少而且也可

减少占地。

（3）、除焦时间少、劳动强度低

采用大型化焦炭塔和焦化炉，可以减少了焦炭塔的切换次数，减

少在除焦过程中（开盖和关盖）以及预热设备的时间，大大减轻了操

作工人的劳动强度。

4.焦化独立换热、热进料

为适应今后加工的原料变化，增加装置操作的灵活性和独立性，

焦化装置不与常减压装置热联合，为节能降耗，150C减压渣油直接焦

化装置的热进料方案。

5.采用24小时生焦周期

对于已有装置，较短的生焦周期可以提高装置的处理能力；新建

装置可降低新建焦炭塔高度，节省投资。但缩短设计生焦周期也将带

来如下不利影响。

（1）需要增加排空系统的能力，以便在焦炭塔冷却期间处理增

加的蒸汽。

（2）缩短生焦周期需要减少焦炭塔的预热时间，加快焦炭塔的

冷却速度，增加焦炭塔骤冷骤热的频次，这样，会引起焦炭塔疲劳,

影响焦炭塔寿命。

（3）装置弹性减小，过低的焦炭塔高度将限制装置的操作弹性。

（4）加大生产管理难度，较短的生焦周期使得除焦时间不固定,

给生产管理带来不便。

综合各种因素，焦炭塔生焦周期采用24小时。

6.采用高效塔内件

焦化分馆塔作为分僧的核心设备，塔内件综合性能的高低，直接

影响到装置的建设投资和操作性能等。综合性能优良的塔板不仅应该

具有高的通量，同时又应该具有高的分离效率。而这两方面是由高效

的塔盘、合理的降液管等综合作用的结果c为获得高的传质效率，拟

采用高性能塔板以有效提高塔板效率。

7,采用环境友好的工艺流程，提高环境保护水平

由于延迟焦化工艺是将渣油深度转化为较轻质油品和焦炭的工

艺，在焦炭塔吹汽、冷却、除焦的过程中，会产生粉尘、污水、废气

等污染。为减少污染，拟采取如下措施。

（1）冷焦水密闭循环，消除恶臭气味

采用无污染的冷焦水密闭循环流程，对冷焦水全过程进行密闭循

环处理，消除冷焦水对周围环境的污染。处理后的冷焦水再循环使用。

主要包括以下技术：

a.采用旋流除油器技术；

b.采用空冷间接冷却；

c.采用沉降罐进行隔油和储存冷焦水；

（2）采用密闭吹汽放空系统

采用密闭吹气放空系统，实现焦炭塔吹气放空过程无废气排放。

（3）采用国产新型低NOx燃烧器

焦化加热炉采用新型低NOx燃烧器、减少烟气中NOx排放量，

减少污染污染。

8.采用有效措施延长装置运行周期

为延长装置连续运行周期，采用以下措施：

（1）采用双面辐射加热炉，延长焦化炉的连续运行周期。辐射

炉管采用双面辐射形式布置，以提高其平均热强度，降低峰值热强度,

因而可降低最大油膜厚度、管壁温度、物料停留时间。

（2）采用在线清焦技术。在不停焦化加热炉的条件下，对多管

程加热炉中的某一列管程进行蒸汽清焦，通过改变蒸汽量和管壁温度

使焦层剥落，达到清焦目的。

（3）采用多点注水（蒸汽）技术。根据管内介质不同的加热阶

段，在管路系统不同部位分别注入不同比例的水或蒸汽。减缓减压渣

油在炉管中的结焦，延长焦化炉的运行周期。

（4）采用新型燃烧器。根据辐射炉膛结构、炉管布置型式等，

采用小能量和相对扁长形及低NOx燃烧器，以保证在提供工艺所需

热量相匹配的炉膛单.位燃烧热容积下，炉膛内热强度分布的均匀性的

要求。

（5）选用相应抗腐蚀材料。选用相应的抗腐蚀材料以保证装置

的长周期安全运行c

（6）采用结构合理的分储塔内件。

（7）采用无堵焦阀的焦炭塔预热流程。采用无堵焦阀的焦炭塔

预热流程，延长焦炭塔的使用寿命。

（8）焦炭塔设置注消泡剂和中子料位计措施，减少焦粉夹带。

为减小焦炭塔泡沫层高度，提高装置的安全性，采取向焦炭塔注消泡

剂措施。同时为准确检测焦炭塔内焦炭层高度，焦炭塔安装中子料位

计。

9.采取有效措施提高装置自动化程度

装置除采用DCS控制外，焦炭塔水利除焦系统采用先进的PLC

安全自保系统，以保证除焦的顺利进行和安全操作。

10.干气及液化石油气脱硫采用醇胺法溶剂吸收工艺

炼厂气脱硫化氢工艺大致有四类：固定床吸附、膜分离、碱洗和

可再生的溶剂吸收。

⑴固定床吸附工艺

固定床吸附法主要用于脱除气流中相当低或痕量浓度的酸气。过

程基于某些多孔固体物质的吸附性能，有时用活性物质浸渍，较常用

的固定床吸附工艺有：不可再生的活性催化剂法、分子筛法。采用固

定床吸附的最大优点是流程简单，操作方便，在脱硫同时产品可得到

干燥。缺点为催化剂投资较大，分子筛法再生所需操作费用也较高。

活性催化剂法的缺点是催化剂消耗量大，定期更换操作费用高，而且

产生的固体废物需再处理。

⑵膜分离工艺

膜分离法工艺是根据煌类与酸性气体通过渗透性膜（如中空纤维

渗透性膜、醋酸纤维渗透性膜）的相对速率不同而得到分离的，与常

规的吸收过程相比，该法的主要优点是工艺简单、操作和维修费用低;

主要缺点是膜的使用期短和在酸性气脱除过程中煌类损失较大。该工

艺需国外引进，在国内很少使用。

⑶碱洗工艺

碱洗工艺多用在硫含量较低、处理量较小的情况，其缺点是要产

生大量难以处理的碱渣，本装置不推荐采用。

（4）可再生的溶剂吸收工艺

到目前为止，可再生的溶剂吸收脱硫是酸性气体处理最常用的工

艺。该工艺基于在吸收塔内被处理介质以逆流方式与溶剂接触，含硫

原料中的硫化氢与溶剂反应转入溶剂相中，完成净化过程。由吸收塔

出来的含有酸气的富液，在再生塔内用加热汽提出酸气，再生好的贫

液冷却后重新打入吸收塔顶部，这样便完成了过程的循环。胺法脱硫

是目前炼厂气、天然气应用最广泛的工艺。

针对焦化装置的原料性质，本着成熟可靠、投资省、能耗低、操

作费用低、尽可能减少环境污染的原则，推荐采用醇胺法溶剂吸收工

艺，胺液再生采用集中处理的方案。

1L液化石油气脱硫醇采用催化氧化脱硫醇工艺

采用催化氧化脱硫醇工艺，催化剂碱液经再生后循环使用，产生

的少量碱渣送至工厂统一处理。脱后液化石油气硫醇含量小于

lOppmo

四、主要操作条件

1.焦化部分

表1焦化部分操作条件

项目温度℃压力MPa(g)备注

塔顶油气（急冷后）4150.16

焦炭塔进料油〜495-0.45

急冷油2301.6

焦化油入口〜3373.58

焦化油出口5000.45辐射段

饱和蒸汽入口191~1.2

加热炉过热蒸汽出口240~1.1

加热炉注汽3903.3

吹扫用汽2501.0

加热炉膛790〜8102〜5mmi卜。负压

循环比0.6〜0.9

塔顶油气1220.10

顶循抽出1440.11返回60℃

柴油抽出2280.13回流120℃

中段回流抽出2870.14返回230℃

分储塔

蜡油抽出3440.15回流230℃

油气入塔4150.15

分屈塔底3370.15

渣油进分馀塔2450.8

2.吸收稳定部分

表2吸收稳定部分操作条件

项目温度℃压力MPa(g)备注

压缩机入口400.04

压缩机出口1271.35

汽油吸收塔顶481.28

汽油吸收塔底431.30

柴油吸收塔顶461.25

柴油吸收塔底521.27

解析塔顶821.35

解析塔底1811.40

稳定塔顶641.20

稳定塔底2161.27

3.干气液化气脱硫部分

干气脱硫塔塔顶温度：40℃

干气脱硫塔塔底温度：42℃

干气脱硫塔操作压力：0.6Mpa(a)

液化烧脱硫塔塔顶温度：40℃

液化烧脱硫塔塔底温度：42℃

液化烧脱硫塔操作压力：1.OMpa(a)

液态燃碱洗压力：0.85MPa(a)

液态烧碱洗温度：45℃

碱液氧化塔塔底温度：50℃

碱液氧化塔操作压力：0.6MPa(a)

五、工艺流程简述

1.焦化部分

减压渣油与焦化一线油换热后进入原料缓冲罐，由原料油泵抽出

与侧线油换热，进入焦化分馆塔下部与循环油混合后，再经加热炉辐

射进料泵抽出进入焦化加热炉，加热到495~500℃左右经过四通阀

进入焦炭塔的底部。

分储塔底油在焦炭塔内进行裂解和缩合反应，生成焦炭和油气。

高温油气经过洗涤板从蒸发段上升进入蒸储段进行分储，分储出富

气、塔顶油、焦化一线油和焦化二线油储，分；焦炭聚结在焦炭塔内。

焦化二线油从集油箱中由焦化二线油泵抽出，一部分作为内回流

返回分储塔，另一部分经换热后回流返回分镭塔，焦化二线油经过换

热、冷却后再分为两路，一路作为急冷油与焦炭塔顶油气混合，另一

路出装置。

中段回流从分僻塔由中段回流泵抽出，经取热后，返回分储塔。

焦化一线油从分储塔由焦化一线油泵抽出，一部分作为内回流返

回分憎塔，另一部分经换热后分两部分，一部分作为回流返回分储塔,

其余经冷却后分为两路，一路冷到40℃后作为吸收剂进入再吸收塔,

另一路出装置。

分储塔顶循环回流由顶循回流泵从分僧塔抽出，经顶循环油空冷

器冷却到60℃后返塔。

分储塔顶油气经分储塔顶空冷器、分篇塔顶后冷器冷却到40℃

进入分储塔顶油气分离罐进行油、气、水分离，焦化一线油由泵抽出

送至吸收塔。富气经压缩机升压，冷却，进入进料平衡罐。含硫污水

至含硫污水罐脱除油气后用含硫污水泵出装置。

焦炭塔吹气、冷焦时产生的大量蒸汽及少量油气进入接触冷却塔

洗涤，洗涤后重质油用接触冷却塔底泵打至接触冷却塔底冷却水箱冷

却，一部分作冷回流返回接触冷却塔顶，一部分回炼或出装置；塔顶

蒸汽及轻质油气经接触冷却塔顶空冷器、接触冷却塔顶冷却器后，进

入接触冷却塔顶油气分离罐，分出的污油由污油泵送至轻污油罐，部

分出装置。污水排入切焦水池。

2.吸收稳定部分

经过压缩富气冷却器冷却后的富气进入进料平衡罐进行汽液平

衡，分离出来的气体进入吸收塔底部；分离出来的油经解吸塔进料泵

进入解吸塔顶部。分储塔顶汽液分离罐的粗汽油由泵送到吸收塔作为

富气的吸收剂。由稳定油由泵打来至吸收塔第一层作补充吸收剂。

吸收塔顶部出来的贫气进入再吸收塔，用二线油再次吸收，以回

收吸收塔顶携带出来的汽油组分。再吸收塔底富吸收油返回分储塔，

塔顶干气出装置送脱硫部分。

吸收塔底油，与解吸塔顶气体混合经混合富气空冷器冷却到

40℃进入进料平衡罐。

为保证吸收塔有较低的吸收温度，提高C3、C4的吸收率，吸收

塔设置中段回流取热。

解吸塔底重沸器由分馀塔中段回流供热（重沸器），以除去在吸

收塔吸收下来的C2组份。解吸塔底脱乙烷油经稳定塔进料泵打至稳

定塔。塔顶液态烧经稳定塔顶空冷器冷凝冷却后，进入稳定塔顶回流

罐。分离出的液化石油气由稳定塔顶回流泵抽出，将一部分液化气送

至脱硫，另一部分作为稳定塔顶回流；塔底稳定油在重沸器中被焦化

分储塔来的二线油加热后以脱除汽油中的C3、C4组分,自塔底出来的

稳定油经解吸塔进料换热器、冷却器，冷却后分两路，其中一路稳定

油出装置，另一路经稳定油泵升压后送叵吸收塔第一层作补充吸收

剂。

3.冷焦水切焦水部分

自焦炭塔来的冷焦水自流到冷焦水罐，然后由泵抽至除油器进行

油水分离。分出的水相经空冷冷却后进冷焦水储罐储存、回用；油相

进污油池。

切焦时，切焦排水大部分经溜槽自流进入切焦水沉淀池，小部分

与焦炭掺混进入储焦池。储焦池内的切焦水自流入储焦池水提升池，

由储焦池水提升泵输送至切焦水沉淀池。切焦水在沉淀池内静止沉淀,

沉淀后切焦水的含焦量约为8()mg/l。切焦水提升泵将沉淀后的切焦水

压入过滤器，切焦水过滤后背压进入切焦水高位储罐，供高压水泵切

焦使用。

4,干气及液化石油气脱硫部分

延迟焦化装置来的干气经干气分液罐分液后，进入干气脱硫塔，

与浓度为25%的复合型甲基二乙醇胺溶液逆向接触，干气中的硫化氢

被溶剂吸收，塔顶净化干气经净化干气分液罐分液后，送至工厂燃料

气管网。

脱硫用的贫液自胺液再生来，脱硫后的溶剂送至胺液再生，再生

后循环使用。

从吸收稳定来的液化烧进入液化烂脱硫塔与自贫液泉来的贫胺

液进行逆流接触，用浓度为25%的复合型甲基二乙醇胺溶液进行抽提

脱除液化燃中的H2S,塔顶的液化烧经过液化燃溶剂沉降罐沉降后，

与碱液循环泵来的10%催化剂碱液混合，经烧碱混合器混合均匀后

进入液化烧碱洗罐，脱除液化燃中的有机硫，碱洗后的液化烧再与水

洗水泵来的脱盐水经燃水混合器混合均匀后进入液化烧水洗沉降罐,

水洗后的液化烧出装置送往液化烧罐区。

液态烧碱洗罐出来的催化剂碱液用热水加热至5OC,进入氧化

塔，用非净化空气再生，经二硫化物分离罐分离并冷却后，催化剂碱

液经催化剂碱液循环泵循环使用；硫醇氧化所生成的二硫化物间断压

入碱渣罐，分离出的尾气与汽油脱硫醇部分产生的尾气一同送至硫磺

回收装置尾气焚烧炉焚烧。

六、自控水平

(-).概述

本自控部分内容包括：焦化部分、吸收稳定部分、接触冷却部

分、干气液化气脱硫、冷焦水切焦水部分及公用工程部分。压缩机、

高压水泵及水力除焦控制系统部分自身的控制设计不包括在本设计

中，由供货厂商配套提供。

本装置是以减压渣油为原料，主要产品为富气、液态烧、汽油、

柴油、蜡油、重蜡油及焦炭。本装置操作温度较高，工艺介质粘稠、

易燃易爆，部分介质具有毒性，故对自控设备选型、防爆要求严格。

本装置工艺技术先进，运行条件苛刻，测控点多，控制系统复

杂，为保证装置安全、稳定、长周期、满负荷和高质量运行，并为

装置的先进控制、优化控制和信息管理建立基础，采用DCS分散控

制系统。通过DCS对各工艺过程进行集中控制、监测、记录和报警。

（二）.主要控制方案

1•原料缓冲罐设有双套液位仪表，一套用于液位控制，另一套

用于液位指示。

2.加热炉原料讲料，分别设流量控制。加热炉炉管吹扫蒸汽和

炉管注气设有流量控制。加热炉燃料气压力与炉出口温度串级调节

加热炉燃料气用量。由于加热炉采用双面幅射炉型，为防止辐射炉

管结焦，炉管管壁设有热电偶检测温度。

3.焦炭塔料液位测量分别采用放射性料位计和表面热电偶。

4.分储塔各段回流设流量和温度控制，各段集油箱分别设有液

位控制，并装有双套液位仪表。

5.分储塔顶气液分离罐和分储塔顶油水分离罐分别设液位和界

位控制。

6.汽油吸收塔设有液位控制，塔中段回流采用流量控制。

7.柴油吸收塔设有液位控制、塔顶压力控制。

8.本设计对装置所有泵的运行状态在DCS上设有状态运行指示。

(三).装置自动化的安全措施

1.焦化装置在开/停工和生产过程中为防止可能出现的重大人

身事故、重大设备事故和重大经济损失，为保证操作人员和装置的

安全，拟设置紧急停车系统(ESD)；压缩机组联锁设置独立的ESD

子系统，随压缩机配套；高压水泵的联锁保护及水力除焦控制系统

随高压水泵配套。

2.在爆炸危险区内安装的电动仪表符合该区的防爆要求。

3.在可燃气体泄露处设可燃气体检测报警器，在有硫化氢气体

易泄露处设硫化氢检测报警器。

4.本装置主要安全联锁保护内容：

①加热炉原料进料流量低低时、或长明灯瓦斯压力低低时、

或加热炉炉膛温度高高时，联锁切断燃料气进料、切断长明灯瓦斯、

切断加热炉原料进料、打开加热炉炉管吹扫蒸汽、打开加热炉总烟

囱挡板、打开加热炉底风道、停烟气引风机、停空气鼓风机。

②燃料气瓦斯压力低低时，切断燃料气进料、打开加热炉总

烟囱挡板、打开加热炉底风道、停烟气引风机、停空气鼓风机，

③热烟气进预热器温度高高、烟气进引风机入口温度高高时，

打开加热炉总烟囱挡板、停烟气引风机C

5.压缩机部分联锁设置满足压缩机的保护要求。

（四）.仪表选型

1.选型原则

本项目须选用经过技术和产品鉴定的合格产品，在选用产品时

应以技术先进、质量优良、价格合理、售后服务好为原则。

在同类用途产品中，国内已有生产且在技术上、性能满足使用

要求，符合有关标准应优先采用国内产品。

计量仪表根据不同的精度要求和用途选用国内或引进国外的流

量计。

在有些温度压力高、有腐蚀的地方，选用不锈钢仪表管件或

Cr5Mo管件。

2.控制设备的选型

（1）工艺装置的室内监控系统利用集散型控制系统一一DCSo

⑵装置区室外主要仪表原则上选用本质安全仪表，部分仪表采

用符合所在区域防爆等级要求的隔爆类仪表。

现场变送器选用智能型、二线制4〜20mADC传输信号，与相应

的一次元件配套后、构成温度、压力、流量、液位检测系统。

安全栅选用隔离式安全栅。

⑶就地检测仪表

就地指示的温度仪表选用双金属温度计，远传温度测量选用IEC

标准E型、K型分度号的热电偶。

压力就地指示仪表选用一般压力表，有腐蚀的地方选用不锈钢

压力表、微压的场合选膜盒式微压表、现场开关选用隔爆型压力开

关。

装置内的流量测量选用节流装置配套差压变送器或根据不同用

途选用其它流量仪表。

就地液位指示选用玻璃管液面计，液位测量仪表选用双法兰差

压液位变送器或电动外浮筒液位变送静，浮球液位变送器等。

（4）执行机构

调节阀一般选用国内性能好的产品，随调节阀配带电气阀门定

位器或气动阀门定位器，加热炉烟道挡板配以国产气动长行程执行

机构。

⑸计量仪表

装置内的流量测量、计量选用节流装置与差压变送器配套。

（6）安全仪表

在有可燃气体或有害气体容易泄漏聚集的地方设置可燃气体检

测仪、硫化氢气体检测仪并送至中央控制室，至DCS报警显示。

3.DCS控制系统配置

①控制回路数（包括复杂回路）110个

②检测点600个

③操作站3个

④DCS控制柜（含安全栅柜、端子柜）6个

⑤工程师站1个

⑥报警报表打印机2台

七、主要设备选择

延迟焦化装置共有主要设备约230台，其中:

加热炉1台

塔器12台

容器41台

冷换设备94台

压缩机1台

泵61台

其他21台

（一）.加热炉

焦化加热炉是延迟焦化装置的主要设备之一。装置操作的好坏、

操作周期的长短和装置的经济性在很大程度上取决于焦化炉的设计

和操作。

为使新设计的焦化加热炉尽可能地克服不利因素，延长操作周

期，满足装置的总体要求，除了在工艺、自动控制及操作上采取一些

有效措施外，焦化炉的设计拟参照国内外近年来在焦化加热炉设计上

的先进技术和经验，并利用最新引进美国PRF公司的“通用加热炉

工艺计算软件“FRNC-5进行详细工艺计算，根据计算出的介质在管

路系统中的各点温度、热强度、流速、流型以及结焦因子和炉膛内烟

气温度分布等因素，合理确定炉型结构和炉管布置。以使该焦化炉的

设计达到目前国内外较先进水平。本可研采取以下技术方案

（1）采用双面辐射炉型及多室多程设计

由于该装置处理量较大，故焦化炉采用三个相互独立的辐射一对

流排管系统，六管程设计。采用双面辐射立式炉型，辐射炉管采用双

面辐射形式布置。

（2）在线清焦技术

新设计的焦化炉系统，在装置不停工的条件下，可对加热炉某一

列管程进行在线清焦，从而减少停工检修次数，提高装置的经济效益。

（3）采用新型低NOx燃烧器

采用新型低NOx燃烧器且采取小能量多台布置形式，以使辐射

炉膛内的热强度分布均匀，延缓结焦并减少污染。

（4）采用多点注水（或蒸汽）新技术

选用合适管径的炉管、并采用多点注水（或蒸汽）新技术，提高

管内流体流速。

（5）炉管采用ASTMA200T9（1Cr9Mo）材质

根据国内外的设计和操作经验，炉管采用ASTMA200T9

（1Cr9Mo）材质，以提高炉管的抗高温氧化、抗腐蚀能力，延长开

工周期。

（6）提高焦化炉热效率

a.采用新型炉衬材料和新的炉衬结构，减少散热损失。

b.采用高效、可靠的余热回收系统回收烟气余热，使焦化炉热效

率达到90%以上。

(二).机械

1.水力除焦设备

(1)采用有井架水力除焦技术

目前各炼厂的焦化装置广泛采用无井架水力除焦和有井架水力

除焦，两者各有其优缺点。

无井架水力除焦技术：

无井架水力除焦技术是60-70年代曾以投资少，建设周期短，

操作检修方便得到推广。目前在山东胜利炼厂，南京炼厂，荆门炼厂

及茂名炼厂等焦化装置采用了无井架水力除焦技术，但是由于无井架

水力除焦设备中的除焦胶管工作环境恶劣，在除焦时胶管同时受扭、

拉、挤、弯曲及冲击等多种负荷易造成损坏。另外，无井架除焦设备

中的水涡轮减速器由于在高压水的作用下，传动部分润滑很容易受到

破坏，使得轴承及摆线针轮的寿命降低。

有井架水力除焦技术：

有井架水力除焦是国内外广泛采用的技术，近些年来国内在设计

有井架水力除焦中对井架设计曾做多次改进。在有井架水力除焦设备

方面，对风动水龙头、钻杆等均有所改进，采用大功率的风动马达提

高了风动水龙头的使用寿命，采用焊接式钻杆提高了除焦操作的安全

性，采用自动切换除焦器提高了除焦效率和自动化水平。

有井架水力除焦技术成熟可靠，是国内外广泛采用的技术

本次方案设计采用有井架水力除焦技术

综上所述，为了保证大型化焦炭塔除焦系统的可靠性和长周期运

行，本可研采用改进后的有井架水力除焦技术。

(2)采用自动切换除焦器

自动切换除焦器经过不断改进，现已被许多焦化装置采用，新

32MPa等级的自动除焦器，主要特点有：

a可在焦炭塔内任何位置实现钻孔和切焦状态切换；

b采用流线喷嘴，射流效果好，打击力强，除焦效率高；

c有效的防止卡钻，保证安全生产。

(3)采用先进的水力除焦程序控制系统

国内水力除焦程序控制系统技术是在消化引进技术的基础上结

合国内焦化装置的特点研制的，与国外技术相比增加了以下的内容：

a增加了程序控制和人工操作的切换；

b配有钻具位移模拟数字显示器，精度0.1m；

c配有故障记录仪；

d配有电视监控系统；

水力除焦程序控制系统是以可编程控制器(PLC)为核心，和其

他各种控制用继电器组成，装在一个主控柜和一个防爆操作柜内，主

控柜安装在高压水泵房内，防爆操作柜安装在焦炭塔顶操作室。用电

缆与一次仪表，无接触点开关，摄像监视器及控制柜相联接，接收各

种开关状态信号，除焦器位置信号，PLC按编设的程序进行逻辑运

算，发生控制信号，状态显示信号，模拟显示信号，使高压水泵启动

条件、高位水罐的水位、钻机绞车运行条件、除焦控制阀的工作状态

及高压球阀的开关条件均处于受控状态。

本次方案设计采用水力除焦程序控制系统。

2.高压水泵

高压水泵是水力除焦的重要设备，在焦炭塔直径大于8000mm

的大型焦化装置中，高压水泵的扬程在2800m以上，泵的流量在

250m3/h左右，国内焦化装置同样参数的高压水泵一般是全套引进国

外产品，考虑到高压水泵的重要性，本方案设计采用引进一台高压水

泵，同时在平面布置预留一台国产高压水泵位置。

3.高温特殊阀门

为保证装置安全可靠，提高自动化水平，本次方案设计对焦炭塔

进料口的四通阀，塔顶油气管道上操作频繁的高温阀门考虑引进国外

高温电动阀门。

4.桥式抓斗起重机

由于处理量大，除焦时间集中，本次设计拟采用两台10吨桥式

抓斗起重机，根据防爆区域规定，该起重机要求局部防爆。

5.辐射进料泵

考虑到进料泵的重要性，为保证装置安全可靠，本次方案设计拟

辐射进料泵一台引进，一台国产。

6,富气压缩机

富气压缩机采用离心式压缩机，背压式蒸汽透平驱动，并采用变

转速调节。目前国内沈阳鼓风机股份有限公司具有生产该种机器的能

力，而且在石化行业有成功使用的业绩。

富气压缩机选型

气压机为2段压缩。压缩机每段气体出口温度〜125。(3。机器设

计采用从新比隆公司引进的技术，遵照API617的有关要求。

气压机的轴端密封有浮环密封、机械密封或干气密封可供选择。

(三).主要设备

1.焦炭塔

(1)焦炭塔2台,直径48800mm。塔体下部选用15CrMoR,上

部选用15CrMoR+0Cr13(410S)复合板。此材料已在上海、齐鲁

运行并经过专家技术鉴定。目前国内多家炼厂采用此钢板制造焦炭

塔。据资料介绍，采用405型不锈钢(HP0Cr13AI)应限制在343c

以下，长期处于371〜538℃,会使405型材料变脆；超过343℃

(650°F)时只可使用410s型不锈钢(即0Cr13),所以本设备复

合板复层选用410So

(2)裙座与塔体的连接采用整体锻件结构。堆焊结构的疲劳寿命

为5503周期，整体锻件结构的疲劳寿命为14508周期。国内小

8800mm的大型锻件己有了一定的制造经验。

(3)塔顶封头为椭圆封头，其优点在于：在保证塔顶标高不变(即

钻杆长度不变)的情况下，比采用球形封头能增大泡沫层的体积,对

于。8800焦炭塔能增加体积44.6m3o

(4)改进保温结构。对焦炭塔而言，保温的好坏至关重要。若保

温不好，油温每降低56℃,则液体收率降低1%；且使塔体温差应

力骤增，热应力增大，这是塔体变形、焊缝开裂的潜在隐患。本塔材

质是Cr-Mo耐热钢，不宜在塔体上焊保温钉，故参照加氢反应器的

保温结构，采用背带结构，在背带上焊保温支持圈。保温材料采用复

合硅酸盐。

2.焦化分储塔

分储塔是焦化产品分离的关键设备。为尽可能节省装置投资分储

塔采用：04600/*5000变塔径，设计塔体材质为20R+0Cr13C410S)

复合板。塔内设29层浮阀分储塔盘，8层换热板。分储塔板采用高

效导向浮阀，换热板采用多溢流喷淋洗涤板，塔内件采用不锈钢材质。

3.换热器

根据SH/T3096—2001"加工高硫原油重点装置主要设备设计选

材导则”的规定，本装置油一油换热器在介质温度2240℃时，壳体

材质选用碳钢+0CH3A1,管束材料选用不锈钢材质。介质为水或蒸

汽，温度N240C时，壳体材料选用碳钢，管束材料选用10#、20#、

或渗铝碳钢。

八、指标及能耗

1.公用工程消耗量

表3焦化装置公月工程消耗量表

序号项目单位正常用量最大用量备注

1新鲜水t/h415

2循环水t/h8801000

3电,380Vkw1430

10KVkw1473

4蒸汽，l.OMPat/h-32

3.5MPat/h30

5脱盐水t/h3

6除氯水t/h11

7氮气nm3/h15240

8净化风nm5/h360

9非净化风nm3/h480

1()含硫污水t/h5.5

11燃料油kg/h4084

2.化学药剂消耗量

表4延迟焦化装置化学药剂用量表

序号项目单位消泡剂破乳剂中和缓蚀剂

1型号CDF-10规格按实际生