延迟焦化讲课(2005.11)

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1、1,延迟焦化工艺和参数,晁可绳2005年11月,2,延迟焦化工艺和参数,3,延迟焦化工艺和工程 延迟焦化工艺流程 延迟焦化基本参数 加热炉长周期运行考虑 焦化产品收率和质量预测 延迟焦化工艺技术的发展 几点看法,目录,4,一. 延迟焦化工艺和工程,5,延迟焦化工艺在炼油厂重油深加工中作用 延迟焦化工艺特点 延迟焦化工艺和工程设计考虑,一. 延迟焦化工艺和工程,6,1. 延迟焦化工艺在炼油厂重油深加工中作用 世界原油特性的趋势是变重、变劣；高硫、高残炭、高金属、高酸值原油比例逐步增加。随着重质燃料油需求不断减少，炼油厂的主要任务是将原油最大限度的转化为轻质运输燃料和石化原料 延迟焦化工艺从30年

2、代工业化以来，至今是应用最广的渣油深加工技术，尤其是对加工高硫、高沥青质的重质渣油 据2003年美国SFA太平洋咨询公司统计，世界重油加工能力已超过8.64亿吨年，约占原油一次加工能力的21焦化约占重油加工总能力的30，裂化减粘占26 重油催化裂化占24重油加氢占17溶剂脱沥青占3,一. 延迟焦化工艺和工程,7,世界重油加工能力构成,一. 延迟焦化工艺和工程,1. 延迟焦化工艺在炼油厂重油深加工中作用,8,技术成熟、对原料适应性强 产品的灵活性 通过调节温度、压力和循环比等参数增加操作弹性,一. 延迟焦化工艺和工程,2 延迟焦化工艺特点,9,2. 延迟焦化工艺特点-技术成熟、对原料适应性强能处

3、理包括直馏渣油、裂解焦油，脱油沥青、煤焦油、澄清油、减粘渣油等多种重质、劣质原料 处理原料康氏残炭为3.8m%45m%，API 2.020的广泛油品 随着烃类合成液体燃料和合成原油技术开发，也多用延迟焦化技术进行改质。如委内瑞拉利用焦化工艺和加氢工艺对奥利油进行改质生产API 1632，S0.1m%的合成油,一. 延迟焦化工艺和工程,10,2. 延迟焦化工艺特点-产品的灵活性焦炭塔压力及不同渣油焦化产品收率,一. 延迟焦化工艺和工程,11,2. 延迟焦化工艺特点-通过调节温度、压力和循环比等参数增加操 作弹性炉出口温度增加56，瓦斯油收率增加1.01.2 循环比降低到0.050.15，可较大提

4、高液收，但务必注意加热炉管结焦和分馏塔蒸发段超温问题 馏份油循环，液收可增加2.02.5m，焦炭收率下降2.53.5m，并缓和炉管结焦 缩短焦化循环周期，提高焦化处理能力。但焦化周期从24小时缩短到18小时，焦炭塔寿命损失25，而且焦炭VCM会增加约1.0m,一. 延迟焦化工艺和工程,12,2. 延迟焦化工艺特点-通过调节温度、压力和循环比等参数增加操作弹性 不同循环比减渣焦化产品收率及柴汽比,一. 延迟焦化工艺和工程,13,3. 延迟焦化工艺和工程设计考虑-工艺设计 适应当前和未来可能操作原料性质变化 当加工低硫原料生产优质电极焦时，要优化工艺条件，达到馏份油和焦炭收率之间最佳平衡和经济的操

5、作点 加工重质劣质“四高”原料量，一般采用低压、高温和低循环比操作条件，以实现最大馏份油收率，但务必注意弹丸焦生成问题。 调整循环比，在达到最大馏份油收率和处理量时，应满足对蜡油（HCGO）质量要求 在采用低压操作时，务必考虑到焦炭塔内气速以及造成的设备、管线及系统压降，从而对气压机产生的影响 优化分馏与换热流程，选择合理的工艺方案，节省投资和能耗,一. 延迟焦化工艺和工程,14,3. 延迟焦化工艺和工程设计考虑-加热炉设计 采用双面辐射加热炉 炉管热量分布更均匀，热强度周向不均匀系数低，降低了管壁峰值温度和最大局部热强度。但提高平均热强度，可减少总辐射面积约2535，并延长了加热炉操作同期

6、在加热炉系统中采用ESD联锁，减少并紧急处理非计划停工，起到加热炉作用 在线清焦（on-line spalling（一般1.52天次）设计，延长加热炉连续运行时间 采用多点注汽、双向烧焦技术以及“在线”烧焦（on-line decoking）技术 正确选定辐射辐射段入口温度和适宜的炉膛体积热强度。 短停留时间（42740秒） 采用中、小能量低NOx火嘴及扁长形炉膛尺寸和对称炉管布置 恒定和升温梯度及良好的燃烧室热分布控制,一. 延迟焦化工艺和工程,15,3. 延迟焦化工艺和工程设计考虑-焦炭塔和框架结构设计中要充分考虑焦炭塔的加热冷却之周期，保证焦塔寿命。优化焦炭塔设计，依据原料性质（如残炭、

7、沥青质、密度、粘度等）、处理量、循环比、温度、压力以及是否考虑注有效消泡剂来计算确定焦炭收率、焦炭塔允许气速，从而来决定焦炭塔数目和塔径、高度（显然要结合考虑到水力除焦设备的能力和投资 缩短生焦周期，要考虑到塔壳体裙座连接处应力，采用有限元分析法，减少应力 焦炭塔框架设计便于操作、维修基础上优化高度，节省投资 焦炭塔框架高度主要取决于焦炭塔溜槽、焦池、塔自身高度和甩油罐高度等要求,一. 延迟焦化工艺和工程,16,典型的延迟焦化工艺流程 放空系统流程 焦炭处理系统流程,二. 延迟焦化工艺流程,17,1. 典型的延迟焦化工艺流程延迟焦化是一种主要的重油加工工艺，通过热裂化和缩合反应使重质烃类轻质化

8、 常规延迟焦化装置由焦化、分馏（有的包括气体回收）、焦炭处理、放空系统和冷、切焦水处理等几个部分所组成 世界上各大公司开发的焦化工艺，他们的焦化分馏流程差别不大，主要在专有技术方面各有特色，形成各公司的专利,二. 延迟焦化工艺流程,18,1. 典型的延迟焦化工艺流程,二. 延迟焦化工艺流程,19,1. 典型的延迟焦化工艺流程-可调循环比焦化工艺流程,二. 延迟焦化工艺流程,20,1. 典型的延迟焦化工艺流程-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

9、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,二. 延迟焦化工艺流程,21,1. 典型的延迟焦化工艺流程-可调循环比焦

10、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 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，

11、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,二. 延迟焦化工艺流程,22,1. 典型的延迟焦化工艺流程-CONOCO焦化零自然循环原则流程,二. 延迟焦化工艺流程,23,2. 放空系统流程 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

12、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,二. 延迟焦化工艺流程,24,2. 放空系统流程延迟焦化装置放空系统流程图,二. 延迟焦化工艺流程,25,2. 放空系统流程-美国ABB Lunnns公司延迟焦化装置放空流程,二. 延迟焦化工艺流程,塔顶冷凝水可去切焦水和或冷焦水系统回用 回收的污油可去分馏塔回用轻烃气体可密闭利用作燃料气,26,2. 放空系统流程 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

13、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,二. 延迟焦化工艺流程,27,3. 焦炭处理系统流程-直接装车,二. 延迟焦化工艺流程,焦炭直接装车系统图,28,3. 焦炭处理系统流程-焦池装车,二. 延迟焦化工艺流程,焦池装车系统流程图,29,3. 焦炭处理系统流程- 储焦坑装车,二. 延迟焦化工艺流程,储焦坑装车系统流程图,30,3. 焦炭处理系统流程-脱水罐,二. 延迟焦化工艺流程,泥浆式脱水罐

14、系统流程图,31,原料性质 操作温度 操作压力 循环比 焦化工艺参数优化,三. 延迟焦化基本参数,32,影响延迟焦化过程的有关参数 原料参数 工艺参数 工程参数,原料参数是影响装置设计和操作条件的主要参数有： 原料的特性因素 减压蒸馏程度（Degree of Reduction） 残碳 含硫量 酸值和金属含量等 原料因素往往是事先确定的客观先决条件，但对焦化过程有很大的影响,三. 延迟焦化基本参数,33,1. 原料性质 高酸值高稠原油，可考虑用延迟焦化匹配原油予处理的联合工艺，作为轻质化加工手段 普通高稠原油可按照“稀释换热深度电脱盐脱水加热闪馏或初馏焦化”流程进行加工 塔河油常渣、辽河稠油渣

15、油、沙轻减渣、伊朗油和科威特油减渣等高沥青质含量、高残炭、低热稳定性的焦化料，建议不要采用超低循环比操作条件，避免在加热炉管及主分馏塔底结焦；选用具有在线清焦技术的双面辐射炉型；在工艺设计中考虑选择性瓦斯油外循环流程，以增加产品方案灵活性和延长焦化炉运行周期，并且可以避免弹丸焦的生成,三. 延迟焦化基本参数,34,2. 操作温度操作温度是指焦化加热炉出口温度或焦炭塔温度 在压力和循环比一定时，焦化温度每增加5.5，瓦斯油收率增 加1.1，适当增加反应温度对焦化是有利的 焦炭塔温度过高，容易造成泡沫夹带和促进弹丸焦的生成 焦炭塔温度同时可以控制焦炭的可燃挥发物（VCM） 在操作中用加热炉出口温度

16、来控制焦炭的挥发分含量我国的延迟焦化装置加热炉出口温度一般均控制在495500范围之内。,三. 延迟焦化基本参数,35,3. 操作压力 操作压力是指焦炭塔顶压力，焦炭塔顶压力下限值是为克服焦化主分馏塔及后继系统压降所需的压力 操作温度和循环比固定之后，提高操作压力将使塔内焦炭中滞留的重质烃类增多，使焦炭的产率增加，气体产率也略有增加，C5以上的液体产品产率下降。焦炭的挥发分含量也会略有增加 延迟焦化工艺的发展趋势是降低操作压力，以提高液体产品的收率 我国焦化装置的操作压力在0.150.20 MPa之间 以前，典型焦化装置的设计压力为0.25 MPa左右 新设计的焦化装置操作压力为0.1 Mpa， 低压操作设计应注意焦化部份的系统压力平衡,在老装置改造时会受一定限制。,三. 延迟焦化基本参数,36,3. 操作压力延迟焦化装置操作压力对产品收率的影响,三. 延迟焦化基本参数,37,