20080624 延迟焦化的发展.ppt

1、2008年6月,荆门分公司联合二车间,延迟焦化的发展,张传义 二00八年六月,2008年6月,荆门分公司联合二车间,延迟焦化的发展,我国延迟焦化装置，作为炼油工业的“五朵 金花”之一，于六十年代自主研发建设。 七十年代到九十年代后期，随着炼油工业 的发展，装置数量不断增加。 2000年开始，迎来了延迟焦化发展的黄金 时代。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,延迟焦化的发展,一、加工量的发展 二、工艺技术的发展 三、设备技术的发展,2008年6月,荆门分公司联合二车间,加工量的发展,原油变重变稠变劣，原油中的硫、康氏残炭，密度都升高；我国进口劣质原油比例增加 炼厂深度加工要求高，并且可以回炼

2、炼厂污泥，使炼厂实现零排放 柴油需要量日趋增加，柴汽的要求高。焦化的柴汽比1.9，最大可达2.32.4 我国是发展中国家，资金仍紧张 重质渣油燃料油需求下降 焦化石脑油（KK240）是乙烯良好原料,2008年6月,荆门分公司联合二车间,加工量的发展,延迟焦化工艺特点 渣油加工主要手段之一，技术成熟、对原料适应性强 调节产品的灵活性较高 投资较低，效益较高 柴汽比高 1.9 组合工艺,2008年6月,荆门分公司联合二车间,加工量的发展,2006年世界焦化前十名的国家，Mt/a,2008年6月,荆门分公司联合二车间,加工量的发展,我国延迟焦化的发展,2008年6月,荆门分公司联合二车间,加工量的发

3、展,2008年，中国石化焦化加工能力 随着青岛炼厂的投产，焦化装置达到 36套，加工量将达到4000万吨。 除青岛外，基本上所有炼厂都有 焦化。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,传统的有堵焦阀工艺 无堵焦阀工艺 换热流程优化 双面辐射炉为代表的大型 焦化 零循环比工艺 缩短生焦周 期，降低循环比（百花齐放）,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,有堵焦阀工艺,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,无堵焦阀工艺,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,国内延迟焦化装置在上海石化100万吨年焦化运行以前，采用的都是单面辐射加热炉，

4、其换热流程是新鲜原料先进入加热炉对流段预热升温，然后，在分馏塔塔底液面控制下再进入分馏塔底部。生产实践证明这种新鲜原料经加热炉对流段加热的流程，在生产过程中，尤其是开工阶段，极易造成新鲜原料对流出口超温，从而出现对流管结焦现象，这一点对于低芳香性、高沥青质含量的稠油更显危 很难控制调节好新鲜原料对流出口超温与分馏塔底面超高、以及塔底和或蒸发段超温的相互关系。若调节不当，还进一步影响到分馏塔侧线馏份轻、重瓦斯油与原料的换热和下游的蒸汽发生器和冷却器换热效果自上海石化100万吨年延迟焦化装置投产以来，新建焦化装置原料换热流程有了很大改进，并取得了很好的效果，新的换热流程是新鲜原料和主分馏塔侧线的柴

5、油、中段回流、焦轻、重蜡油依次换热，然后进主分馏塔塔底，进塔温度280300左右，不受焦化加热炉操作被动的影响，混合原料出分馏塔时塔底温度为340355，塔内换热温升60左右，高于国内老的同类装置 老换热流程的主分馏塔塔底温度为375以上，比新换热流程的塔底温度（油品过热程度）高，因此主分馏塔塔底死角结焦趋向比新换热流程要高，尤其在提高循环比工况下操作，这个问题会更突出。此外，新换热流程的主分馏塔蒸发段过汽化率下降，有利于主分馏塔操作的平稳和减少各侧线油品中焦粉含量。也可以避免由于加热炉对流段出口温度波动造成对分馏塔和加热炉操作的干扰。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,可

6、调循环比焦化工艺流程,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,可调循环比焦化工艺流程 “可调循环比焦化工艺流程”的循环比是通过循环油泵抽出分馏塔底循环油，在流量控制下混入加热炉进料缓冲罐后实现的，这种流程的特点是： 采用分馏塔底循环油（相当于重蜡油馏份）代替国内传统流程中的新鲜原料渣油在分馏塔底部换热段与来自焦碳塔的高温油气间进行换热 循环油不仅可以用在分馏塔洗涤换热段的换热、洗涤，冷凝来自焦炭塔高温油气中的循环油，作为炉辐射进料，调节循环比，也可用蜡油、或柴油馏份，实现选择性馏份油循环 由于采用塔底循环油经塔外换热器循环回流取热，可控制塔底温度不至于太高，减缓了塔底结焦和塔底泵

7、抽空现象 由于受到换热流程中热流温位的限制，使加热炉进料温度最高330，这样降低了加热炉进料泵苛刻度 焦化新鲜原料渣油不进入分馏塔内与高温油气接触换热，对稳定和提高蜡油产品质量会有一定的好处,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,可调循环比焦化工艺流程 该流程相应的欠缺之处： 循环油通过循环油泵来传送，而不是在分馏塔内经与原料油和或蜡油馏份与来自焦碳塔顶的高温油气直接接触后冷凝流入塔底，然后一步用加热炉进料泵抽出，泵送流程经加热炉快速加到所需温度，原料混合均匀程度受到影响，增加电力消耗。 由于分馏塔内蜡油或重蜡油集油箱以下的换热洗涤段取热是通过泵送循环油在塔外流经原料换热器或蒸

8、汽发生器后取走的，不是在塔内用蜡油馏份与高温油气直接接触取热，势必传热效果要差，导致加热炉进料温度较低，增加了加热炉的所需热负荷。 用分馏塔底含有焦粉的循环油作为分馏塔下冲洗涤换热段换热洗涤油使用，在同样操作负荷下会增加焦粉随上升油气夹带入柴、蜡油馏份中的份量 。 含有大量焦粉的塔底循环油，若外送出装置，会对换热和冷却设备的正常使用和循环油的利用带来令人麻烦的问题。 若分馏塔底含焦粉的循环油不外送，从焦粉平衡的角度看，会增加塔底焦粉的沉积速率，并且会造成沥青态和焦态固体物的积聚，影响分馏塔和过滤器的正常运行。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,Conoco公司零自然循环工艺

9、原则流程图,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,放空系统流程优化 焦化装置放空系统用于处理焦炭塔吹汽、冷焦过程中从焦炭塔排出的油气和蒸 汽。 为控制污染和提高烃气体回收率,延迟焦化装置设有气体放空系统 。 焦炭塔生焦完毕后，开始除焦之前,需泄压并向塔内吹蒸汽，然后再注水冷却。 此过程从焦炭中汽提出来的油气、蒸汽混合物排入放空系统的放空塔下部，用 经过冷却的循环油从混合气体中回收重质烃。然后将之送回焦化主分馏塔。 放空塔顶排出的油气和蒸汽混合物经过冷凝、冷却后,在沉降分离罐内分离出 污油和污水，分别送出装置。 沉降分离罐分出的轻烃气体经过压缩后送入燃料气系统。,2008年6月,

10、荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,延迟焦化装置放空系统流程图,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,ABB Lummus公司延迟焦化装置放空系统流程图,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,国内现已设计的全密闭放空系统在放空塔底增设塔釜温度控制的塔底油循环加热器，以保证塔釜油脱水和除焦粉。这种工艺流程具有如下特点： 污油可回用、降低污油排放和污染。 酸性水去可切焦水或冷焦水罐回用。 轻烃气密闭利用、蜡油馏份可去分馏塔。 避免堵塞塔板、管线。 避免水入分馏塔突沸。 使塔顶和污油系统的蜡最小。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,分馏塔防结焦技

11、术,福斯特惠勒公司（F.W）,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,循环比 = 1.05 由于分馏塔下段洗涤区液体数量很少,容易干板和结焦,因此设计: 焦炭塔进料板位于喷淋段下； 挡热板在油气入口以下，新鲜料进口以上； 新鲜料用管伸入塔底油面内。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,福斯特惠勒公司（F.W）零循环比方案,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,循环比 1.03 1.新鲜料直接进加热炉。 2.洗油上部出的HCGO注入焦炭塔顶和管线，并中段取热。 3.分馏塔底直接出HCGO。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,最近

12、国内设计的焦化分馏塔: 焦化分馏塔内人字挡板不再用减压渣油进行换热和洗涤，而改用HCGO。避免减压渣油量大时，循环比过大，量小时又洗涤不充分的问题。 分馏塔底设有焦粉过滤器，可过滤掉HCGO中的焦粉。 减压渣油换热后进加热炉进料缓冲罐，和部分HCGO混合后作炉进料。加热炉进料缓冲罐置于原料缓冲罐上方，避免加热炉进料泵抽空。 此流程具有灵活调节循环比的优点。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,缩短周期，增加装置加工能力： 目前普遍采用的是24小时生焦周 期，缩短到22小时、20小时、18小时。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,现有装置缩短焦炭塔生焦时间需

13、考虑的问题： 需要考虑的是炉子要有足够的热量，否则焦炭的 挥发分会增加。 气相负荷的调节可以按焦炭塔的限值来增加压力。 增加焦炭塔容积利用率的一个简单的办法就是减 少空高(如10m)，但焦炭塔高的气相速度过高会携带 焦粉去分馏塔。 有先进控制的抗泡剂注射系统可以减少泡沫携带。 对焦炭塔顶管线和分馏塔系统也相应考虑解决携 带问题。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,炼厂污油加工: 污油水含量控制在5%以下，否则会发生泡沫携带和对分馏塔塔盘的损害。离心方法可以除去污油中的大部分水。 脱水同时也脱出了氯化物，氯会造成塔内腐蚀。 在开始出焦阶段，污油通过焦炭塔顶盖喷嘴注在约430o

14、C的焦炭上。 注污油时，焦炭塔顶部温度不要低于288oC，塔底温度不要低于221 oC。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,延迟焦化装置的技术改造动向: 全球已有几百套延迟焦化装置，近期除少数地区外，新建装置的数目下降，因新装置投资相对较高。 生产成本的上升，不少炼厂重点放到改造现有装置上。约90%的延迟焦化按燃料焦方式生产，而装置处理能力不够限制了原油加工量的增长。 原油变重，焦化原料增多，比重、残炭增高。焦化装置需要作适应性技术改造。 已有老装置需适应安全、环保和维修上的要求。这是和装置的扩能或产品升级相联系的。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,工艺技术的发展,延

15、迟焦化装置的技术改造动向: 对重质原油，尽可能多从渣油中产出减压蜡油，供下游装置加工来生产优质轻质燃料。同时减少焦化进料负荷。 延迟焦化加工深拔后的减压渣油或掺脱油沥青，对原油来说，焦化的焦炭率比不深拔的减压渣油低。 延迟焦化可用于原油上游，如加工非常规原油 氢含量低的沥青油沙、重质原油等。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备技术的发展,一、初期：一炉两塔，无井架水力除焦。辐射 泵采用蒸汽往复泵，可靠度差。 二、发展：加热炉采用Cr9Mo炉管、有井架、 进口辐射泵、焦炭塔采用合金钢和 复合钢、变频、集中控制除焦设备、 进口四通阀、双面辐射炉等先进设 备和控制系统。,2008年6月,荆门

16、分公司联合二车间,设备技术的发展,2000年以前，我国延迟焦化焦炭塔最大直径仅为6.1m 2000年我国第1套直径为8.4m的焦炭塔在上海石化投产 2004年后，我国有24台直径在8.4m以上的焦炭塔投产 2004年底，扬子石化1.60Mt/a延迟焦化装置投产，焦炭塔直径为9.4m 焦炭塔虽大型化，但加热炉-焦炭塔-分馏塔主流程没有变化,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备技术的发展,国外在20世纪90年代已开发焦炭塔塔顶、底盖自动装卸机。 国内开发的塔顶盖自动装卸机，2003年在吉林石化1.0Mt/a延迟焦化装置成功投产。 开盖时间2.5min,关盖时间1.5min，操作人员可远离塔口

17、，目前已有10台以上焦炭塔使用。 焦炭塔底盖自动装卸机已研制出，分别在上海石化和荆门石化进行工业试用。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备技术的发展,加热炉设计的变化,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备技术的发展,典型新焦化加热的炉设计参数: 热裂化强度趋势 - 强。 炉出口温度 - 493504oC。 压降 2.452.80MPa。 目标质量速度 14.7416.85kg/sec-m2。 辐射热通量,kcal/hr-m2: -单面辐射炉 187.3234.1 -双面辐射炉 280.9351.2 最小冷油速度,m/sec: 1.8288,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设

18、备技术的发展,双面辐射炉的发展: 可用于难加工,高结垢性的原料,如高沥青质含量渣油,沸腾床加氢裂化渣油等。 炉管内流速高，辐射段停留时间短。 炉管周围热通量均匀。 对炉管内物料有较高的热通量，因此辐射段面积的需要量可以减少。 热通量的峰值仅比平均热通量高出20%。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备技术的发展,加热炉进料影响炉管结焦的因素: 进料中高钠含量是造成炉管迅速结垢的因素。 原料中高沥青质含量会增加炉管的结垢。 原料中钙含量高，可能影响炉管结垢，并增加焦炭灰分。 采用改进流动添加剂是潜在结垢的因素。 原油的性质：比重高和粘度大有影响。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,设备

19、技术的发展,双面辐射加热炉的优点: 双面辐射炉一般为2室2管程箱式炉。多个瓦斯燃烧器，炉管双面受热，平均表面热强度从单面辐射的27.4kw/m2提高到47kw/m2。 管内停留时间短，流速快。辐射炉炉管仅为单面辐射炉管总长度的2/3，其平均热强度最大值与平均值之比从1.8降低到1.2。 炉管多点注蒸汽或水。 炉管可实行在线清焦。 适宜于长周期操作和加工劣质原料。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,1、 冷焦水和切焦水系统处理的目的 1）切焦水系统要处理掉水中夹带焦粒，使切焦水中悬浮物焦粉的含量和颗粒大小均符合高压水泵、三位控制阀和喷嘴的技术条件。为之有沉淀池、过滤

20、器。 2）冷焦水系统处理一则要尽可能分离出污油，并且要取走冷焦水从焦炭塔吸取的热量，使之在不断循环回用中达到热平衡，所以有隔油池（或隔油罐），冷却器等。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,2、关于焦炭塔的“跳动”或“颠簸 在焦炭冷却及切换四通阀后数小时，发生无规则 猛烈脉动式跳动。这是因为处理轻质原料，由于轻质 原料中可形成焦炭的成份少，在焦层上有大量液体和 泡沫，而来自加热炉的高温高气化率介质之气相部分 冲入焦炭塔内上升流经液体和泡沫层起泡，由于大量 气泡猛烈破裂，造成焦炭塔跳动。所以遇到此现象时 可适当降温、降量、提压，适当增加重蜡油循环。,2008年6月,荆

21、门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,3、焦炭塔油气线出口注急冷油目的 是为了终止离开反应器焦炭塔的高温油气的二 次反应，使油气急冷到裂解缩合温度以下，缓和油气 线的结焦，而不是要降低焦炭塔内反应泡沫层的温 度，所以一般急冷到420左右。 4. 焦炭塔顶注阻泡剂的作用 注阻泡剂的目的是为了提高焦炭塔的利用系数， 从而提高因焦炭塔制约造成的装置,可减缓油气的焦 粉夹带。要选用高粘度阻泡剂。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,5. 焦炭塔料位检测仪 为了测定由于原料性质变动、操作条件调整等因素造成的 不同焦层、泡沫层高度和冷焦水料位。从而保证焦炭塔、放空 塔安

22、全操作，并可掌握塔内生产规律。现大多数采用中子料位 计、至少三点。 6. 分馏塔蜡油侧线抽出增设汽提塔 为了提高焦化LGO收率（约2.53.0v），减少柴蜡重叠 和蜡油闪点，增设HGO汽提塔较好。 7. 如何调节循环比，循环比大小决定于什么？ 通过控制HGO集油箱下蒸发段温度来调节循环比，循环比 大小一则取决于装置计划加工量和对柴、蜡油的需求量，二则 最小循环比取决于下游加工焦化蜡油的能力和水平。三则超低 或零自然循环比受到加热炉结焦影响生产周期的制约。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,8. 炉出口温度变化对泡沫层有何影响 对特定已知原料，当炉出口温度降低则泡沫

23、层升高；反之 则降低。为之当炉出口温度产生较大波动时，会造成冲塔，严 重影响分馏塔操作，以至于停工。 9. 分馏塔顶回流量决定于什么？干什么用？ 分馏塔顶温度是控制设定的塔顶温度，其量取决于设定的 塔顶温度大小，回流温度及柴油回流取热量。顶回流是取走塔 顶部剩余热量，形成内回流。 10. 焦化加热炉调节原则是什么？ “先降温再降量、先提量再升温”，火嘴调节要“多火嘴、 短火焰、齐火苗、清一色”。“调火嘴控温，不要调流量控温”。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,11. 原料性质（CR、API），温度、压力对焦化产品收率影响,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若

24、干问题的讨论（晁可绳）,12. 密闭放空系统作用 1） 用于处理焦炭塔吹汽、冷焦过程中从焦炭塔排 出的油气和蒸汽。 2） 控制污染和提高烃气体回收率。 3） 污油脱水回用，降低污油排放。 4） 污水回用作冷焦水或切焦水。 13. 高压水泵参数（Q、H）取决于什么？ 高压水泵参数取决于焦炭塔直径、焦炭VCM、塔 内焦炭贮量（焦层高）及喷嘴性能和泵出口到切焦器 的沿程阻力降（P），从而确定高压水总打击力，最后选择 高压水泵型号（按API610No.7版）。,2008年6月,荆门分公司联合二车间,若干问题的讨论（晁可绳）,14. 在线清焦（on-line spalling ）的原理和作用 根据焦炭和炉管的不同热膨胀系数，在发生剧烈温变时发 生剥离，然后在改变高速汽量下把剥离的焦炭块带入生焦炭塔 内，而装置不停工仍处于生产状态。一般一次在线清焦约36小 时。采用在线清焦可延长加热炉连续运行