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1、国 内 延 迟 焦 化 技 术 概 况1 前言由于世界原油日益变重和轻质油品消费量日益增大，重油加工技术越来越受到人们的重视。延迟焦化工艺是一种成熟的重油加工工艺。在投资、操作费用、技术可靠程度、原料适应性和转化深度、投资回收率等方面都具有优势，因此在渣油轻质化工艺中占有重要地位。由于延迟焦化技术在平衡炼油厂渣油和提高轻油收率等方面的优势，该技术自1955年以来一直受到重视。我国延迟焦化装置主要工业化历程如下：l 1957年，我国第一套加工能力为10104t/a的试验装置在石油二厂建成。该装置为后来的延迟焦化迅速发展积累了经验。l 1963年，我国第一套加工能力为30104t/a的延迟焦化工业
2、装置在石油二厂建成投产。l 1964年，年加工能力60104t的延迟焦化装置在大庆炼油厂建成投产。l 接着，胜利、南京、长岭、荆门、茂名等许多炼油厂分别建成投产了延迟焦化装置。l 到1998年止，我国已有延迟焦化装置23套，总建设计加工能力为1345104t/a，通过改造后的加工能力为1615104t/a，1998年实际加工量为1456104t/a。表1-1为各炼油厂延迟焦化装置加工能力情况。综上所述，我国延迟焦化技术的特点是：总加工能力大；单套规模小，平均单套装置最大为60万t/a；大部分装置实际加工能力达到设计加工能力。2 国内延迟焦化现状2.1 加热炉加热炉是延迟焦化装置的关键设备之一，
3、其运转的好坏，直接影响到装置的开工周期。因此延长加热炉的生产周期和提高加热炉的热效率非常重要。影响加热炉生产周期的主要因素是加热炉炉管结焦。炉管结焦程度除了受操作方面的因素影响之外，关键是原料中的含盐量。原油脱盐效果和蒸馏过程注碱量是影响焦化加热炉结焦的关键。目前，延迟焦化装置生产周期最长的是扬子石化公司延迟焦化装置。自该装置建成投产以来，围绕加热炉易结焦的难题，分别从工艺运行、工况管理和精心操作等方面开展多项攻关，成功地将压力、流量、温度、注水量及火焰燃烧状态等工艺参数与工艺运行相结合，使之始终保持在稳定的操作状态，大大降低了生焦和积焦的机率，确保了加热炉的长周期运行。该装置至1998年10
4、月累计运行870天，创造了单炉长周期运转不结焦的国内新记录。国内延迟焦化装置虽然基本上实现了加热炉的长周期生产，但由于焦化加热炉辐射管管径偏大，冷油流速偏低。为了增加管内流速防止炉管结焦都采用注水或注汽，而且注水量均偏大。根据1998年炼油生产装置基础数据汇编的数据统计，注水量最小的为石家庄炼油厂焦化装置，占新鲜原料的1.57；最大的是胜利炼油厂焦化装置，占新鲜原料的4，一般为23。加热炉注水不仅消耗能量，而且使炉管受热不均匀和产生汽阻。如茂名石化炼油厂焦化装置近二年均发生过注水汽阻现象。这时装置只好改注冷水，如此使加热炉的热负荷更不均匀。 表1-1 各炼油厂延迟焦化装置加工能力 104t/a
5、序号炼油厂原设计加工能力改造后1998年加工能力1998实际加工能力1998年开工天数1天津石化10010059.503042石家庄炼化404045.553503高桥石化505039.952994金陵石化30100104.613655扬子石化805045.223336镇海炼化8011092.833597安庆石化 (1) （2）4015452063.483258齐鲁石化808085.643659荆门炼化406038.0131810长岭炼化606564.7531211福建炼油厂406032.024512广州石化808086.0236513茂名石化306064.2531214胜石化40404.554
6、15抚顺石化 一厂508064.8636516抚顺石化 二厂308594.136517锦西炼化100100105.6234918锦州石化10010095.9436519辽阳化纤10010097.7333720大庆石化60100106.4735121乌鲁木齐石化403025.5832822独山子炼油厂606037.26333 注:南京炼油厂延迟焦化装置目前已改造为年加工能力170104t/a （一炉二塔55104t/a，三炉六塔115104t/a）为了解决注水增加带来的不良影响，有的炼油厂已采用少注水或注蒸汽技术。如福建炼油厂焦化装置在1997年大修期间辐射管由注水改为注汽。该技术经标定，效益显
7、著。国外是通过增加处理量提高管内流速，防止炉管结焦。在加热炉烧焦技术方面，国内基本上都采用停炉烧焦技术。上海金山石化炼油厂新建的延迟焦化装置采用在线清焦技术。在线清焦技术是在不需完全切断进料情况下烧焦。表面上看，国内焦化加热炉已实现了长周期生产，在线烧焦技术无多大优势。但实际上，国内焦化加热炉长周期生产是靠大量注水实现的。如果采用在线烧焦技术，少注水（汽）或不注水（汽），将使加热炉在处理量、能耗、效益等方面得到很大改善。2.2 焦炭塔国内延迟焦化装置的焦炭塔塔径多数为5400mm，少数为6000mm(6100mm)，只有上海金山的100104t/a延迟焦化装置焦炭塔直径为8400mm，是目前国
8、内塔径最大的焦炭塔。国外的焦炭塔直径通常在8000mm以上，加拿大Syncor油沙厂焦炭塔直径为12.2m。由于国内焦炭塔塔径小，油气线速偏高。另外，随着原料的变重，残炭和含硫量越来越高，使焦炭生焦高度和泡沫层高度增高。目前国内部分厂家采取加注消泡剂及安装中子料位计来最大限度降低泡沫层高度和监测生焦高度，以便提高装置加工能力。国内焦炭塔加注消泡剂的厂家有镇海、荆门等。从使用情况看，加注消泡剂可明显降低泡沫层高度，特别是加工渣油含硫量较高的厂家，泡沫层更高。荆门焦化装置标定数据显示，加注消泡剂后可将45米的泡沫层降低至23米，从而有效防止焦炭塔冲塔和焦粉携带。由于消泡剂中的硅组分有副作用，使用过
9、程中应严格控制加入量，一般控制在20100mg/kg原料。过多的消泡剂会影响下游装置催化剂活性。用焦炭塔安装中子料位计测量生焦高度目前应用较多，国内安装中子料位计的厂家有石家庄、福建等近十家。安装中子料位计，可有效监测控制焦炭塔的生焦高度，最大限度地利用焦化塔空间。国内延迟焦化装置焦化循环周期，除了南京炼油厂的一套55104t/a装置焦炭塔的焦化循环周期是20小时之外，其余都是24小时。缩短焦化循环周期，可提高焦炭塔利用率。制约焦炭塔焦化循环周期的几个主要步骤是：吹气、冷焦、放水、除焦和暖塔。缩短焦化循环周期的前题是提高焦化过程的自动化程度。从各炼油厂目前情况看，在现有设备条件下把焦化循环周期
10、缩短为22或20小时是可行的。切焦器是除焦系统的重要设备。目前国内常用的切焦器主要有三种：自动差压切换式、手动卸装部竖向和径向的喷嘴封闭螺帽式、自动联合切换式。大部分厂家采用洛阳石化工程公司研制的一种自动转换联合钻孔切焦器，可以在塔内使钻孔工况自动转换为切焦工况，节省了将除焦器提出塔外人工更换程序，降低了劳动强度，缩短了除焦周期。图2.2-1和2.2-2为该联合切焦器的结构示意图。该除焦器1995年底在齐鲁石化公司投用，开始使用较好。由于齐鲁石化公司延迟焦化装置采用的是无井架除焦系统和联合切焦器重量、体积均大（原切焦器为750kg，自动切焦器为1000kg）等原因，常出现除焦过程卡钻和水龙带损
11、坏等问题，目前已停止使用。该除焦器在有井架除焦系统使用效果较好，如在南京炼油厂延迟焦化装置上的应用。锦州石化公司焦化装置引进部分除焦设备，如高压水泵和联锁控制系统。这些设备和联锁系统的特点是：自动化水平高；功能强；自保联锁功能齐全；操作方便可靠；特别是采用无级变速绞车，取代了贯用的“五档”变速机构，为下一步采用“PLC”逻辑控制技术创造了条件。石家庄炼油厂焦化装置于1996年5月在除焦绞车上率先使用英国CT（Control Techniques)公司生产的变频调速器，使除焦绞车调速更趋理想。1996年12月分别在号塔和号塔做了运行测试，除焦时间缩短15min，电机效率分别提高42.9和37.5
12、，收到了较好的经济效益。镇海炼化公司为了降低焦化装置劳动强度和减少操作时间，在焦炭塔的顶头盖下方安装了一个大型风动闸阀，用开关风动阀来代替拆装头盖。为了保证安全，原有的头盖继续保留。2.3 分馏塔国内延迟焦化装置分馏塔，大部分采用浮阀塔盘，开孔率10左右。这种塔盘压降大，分馏效果不好，蜡油质量差。而国外大多采用栅板或填料取代塔盘，增设重蜡油回流段等。为了适应加工高含硫渣油的需要，防止分馏塔顶油气线腐蚀，茂名炼油厂借助催化裂化装置分馏塔注氨经验，于1993年投资2万多元增设了分馏塔顶注氨设施。该设施采用计量泵注氨，氨水浓度控制在1，流量控制在400mg/kg。使用该设施后，大大减缓了空冷器的腐蚀
13、。在分馏塔的合理取热方面，各厂利用高温位蜡油发生蒸汽或加热原料，从而有效提高了原料泵效率和减少了炉管的露点复腐蚀。2.4 主要操作参数及其作用2.4.1 装置循环比国内各炼油厂焦化装置根据各自的生产实际，采用了不同的循环比。有的因原料不足，希望多生产汽、柴油，采用大循环比。大循环比也使蜡油产率降低。有的厂为了多产蜡油和增加处量采用小循环比。小循环比能为加氢裂化或催化裂化装置提供更多的原料。从近几年的发展情况看，国内各厂的装置循环比总的趋势在降低。从1997、1998年石化集团公司炼油生产装置基础数据汇编中可以看出，循环比最大的石油一厂为0.8，最小的胜石化为0.04，一般为0.3左右。而国外仅
14、在0.05左右。降低循环比虽然能够提高装置处理量和液体收率，但产品质量降低，尤其是对蜡油产品质量。蜡油残炭及重金属含量增高，对下游装置影响较大。2.4.2 加热炉出口温度加热炉出口温度各炼油厂控制有一定差别。其高低主要以原料性质和装置情况为依据。如果加工的是石蜡基渣油，应控制较高的炉出口温度，如大庆、石油一厂和二厂炉出口温度控制在500。中间基渣油，温度控制较低，如石家庄炼油厂最低炉出口温度控制在492，一般控498。炉出口温度高，有利于提高液体收率和降低焦炭产率，但温度过高会加速炉管结焦，产生硬质焦炭，影响除焦。降低温度会造成石油焦挥发份过高，甚至形成硬质沥青。因此，实际操作过程中，炉出口温
15、度的可调范围是很窄的。2.4.3 操作压力装置操作压力是影响装置收益的重要因素。随着原料性质变差和焦炭市场的不景气，降低焦化塔操作压力是一种发展趋势。低操作压力能够提高液体收率和降低焦炭收率。目前，国内焦化操作压力普遍较高，通常在0.2MP左右，茂名炼油厂焦化装置压力分布如图2.4.3-1。国外目前提倡在0.103Mpa压力下操作。茂名炼油厂焦化装置压力分布如下：l 焦炭塔顶油气线：30kPa。l 分馏塔：20kPa。l 分馏塔顶冷凝器(空冷)：90kPa (包括分馏塔顶油气管线)。与国外比，茂名焦化压降最大的设备是分馏塔冷凝器(空冷)，90kPa。而国外仅20kPa。由上面的数据看出，减少压降的最关键设备是分馏塔顶冷凝器。在现有设备
