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1、进一步提高延迟焦化装置生产技术水平的几点建议华东设计院谢崇亮尊敬的各位领导，各位代表：大家好！非常高兴能够参加中石油我们自己的第二届延迟焦化协作组年会，感谢大家给我这次发言的机会。当目前和未来几年，我国国民经济将持续快速发展，我们炼油行业所面临的形势也发生了显著的变化：一是成品油需求增长迅猛，原油加工量严重不足，炼油能力有待进一步提高；二是原油对外依存度增加，原油品质变差，价格高位震荡；三是环保要求日益严格，成品油标准不断改版升级，遭遇了清洁油品生产技术和成本的双重压力。在此大背景下，作为重要的重油轻质化的延迟焦化装置也面临着新的挑战：开工率不断提高，运行周期不断延长；原料品质逐年恶化，装置长
2、年满负荷运行；安全环保和节能减排要求更加严格。中石油近几年在各级领导和广大生产、科技工作者的共同努力下，延迟焦化装置的生产技术进步很快，主要经济技术指标已赶上或超过中石化的水平（见下表），但与国外先进装置比较,仍然存在较大差距。系统内的延迟焦化装置半数为老装置，要进一步提高全系统焦化装置生产技术水平，具着力点重在加快老装置的升级改造，针对目前焦化装置存在的主要问题，在收集相关资料、学习同行们好的经验和好的做法的基础上，归纳整理出了几点建议，供大家讨论，主要包括以下几个方面。2004年中石油、中石化主要指标对比装置概况中石油中石化最高平均最低最高平均最低轻质油收率，56.8448.5937.21
3、70.7448.5937.21总液相收率，76.2270.3260.4873.1367.6657.67焦炭产率，%27.8221.1315.4629.1023.2720.30损失率，%0.970.440.20.680.510.29装置能耗，kg标油/t38.7223.5118.7839.0127.1018.69装置投产数，套1323总加工能力，万t/a13301690一、.减缓结焦、结盐进一步延长装置开工周期1. 采取措施延长焦化炉开工周期1.1 采用双面辐射炉、炉管多点注汽、在线清焦和或在线烧焦技术：焦化装置的开工周期很大程度上取决于加热炉的开工周期。为了使辐射炉管表面热强度分布均匀，减少局
4、部过热，降低最高热强度与平均热强度之比，辐射炉管采用单排管双面辐射水平排管结构；燃烧器采用多台小能量扁平火焰气体燃烧器，由于其能量小、火焰短而扁平的特点，可以较好的满足炉管均匀受热的要求，该燃烧器火焰在火道外表面扩散燃烧，燃烧喷射的高速射流引射大量燃烧后的烟气，这样降低了火焰的最高温度；由于采用了燃料分级燃烧和烟气自循环技术实现了低NOx排放，可满足环保要求。焦化炉管内油品在升温汽化过程中炉管内会形成两相流，若流速太低，会产生分层流或柱塞流。两相分层时，上部气相区内膜传热系数较低，管壁温度相对较高，介质容易结焦。所以，根据不同温度、压力下焦化原料的性质及其在炉管内热转化过程的反应机理，通过软件
5、计算，在炉管不同部位注入适当的蒸汽或水，一般在对流段入口、遮蔽段入口和辐射段下部分别注入3.5MPa过热蒸汽（水），以提高冷油流速，减少停留时间，以有效缓解炉管内结焦。对多于一炉的装置，双面辐射炉可只设在线清焦不设在线烧焦；单炉操作的装置设在线清焦的同时设在线烧焦。为便于在线清焦，根据装置规模大小，一般可将焦化炉设计成双室四程结构或三室六程，以便一程在线清焦时，其余各程可正常运行，或一室烧焦，其余各室继续正常运转。在线烧焦技术是将加热炉工艺流程中某一程或二程的炉管从生产流程中切出，同时采用传统的蒸汽-空气烧焦技术，实现焦化炉不停工除焦。在线烧焦齐鲁焦化生产上已采用，有这方面的经验。若在线烧焦，
6、炉出口阀建议采用引进产品。1.2采用延迟焦化阻焦剂辽阳炼油厂延迟焦化装置上的工业应用结果表明：CAFl型延迟焦化阻焦剂可有效阻止和延缓焦垢在加热炉炉管内壁形成和沉积，使加热炉保持较高的热效率，降低装置的能量损耗，明显延长加热炉的烧焦周期。适合于单面辐射加热路基原料沥青质含量高易结焦的装置采用。2采取措施减缓大油气线结焦大油气管线结焦的原因就是渣油在发生裂化反应的同时又产生一种副反应小分子的烃类缩合成大分子的烃类。通常用油品临界分解温度来指导生产。所谓临界分解温度是指油品在临界状态下开始发生分解和缩合的温度。油品的性质不同其临界分解温度也不同。一般来说油品的特性因数K值越大，则临界分解温度越低。
7、油品在临界分解温度范围内最容易发生分解和缩合反应。因此为了避免大油气管线结焦，焦炭塔顶的操作温度应该低于该油品的临界分解温度并且介质流速不能太低。2.1 中段循环油作急冷油目前焦化装置常用的急冷油有三种：柴油、中段油和蜡油。选择急冷油主要从两个方面考虑：一是急冷效果。急冷油本身不应该带有焦粉和含有易产生结焦的物质，急冷后大油气管线的温度应控制在该油品临界分解温度以下。二是经济效益。用柴油作急冷油，大量的柴油被注入焦炭塔出口油气管线内并和大油气管线内的油气一同进人分馏塔，从分馏塔柴油集油箱抽出来的柴油温度比较低，热量无法充分利用，大量的低温位热源只能通过空冷器或水冷器将热量取走。而用蜡油作急冷油
8、，因为蜡油比较重，干点比较高，不易汽化，一般急冷后有3050汽化，还有部分未汽化的蜡油仍然是液体，带入大油气线在高温下蜡油中的胶质生成次生沥青质，易造成结焦。综合考虑，选择中段循环油作为急冷油比较适合。用这三种油品作急冷油的较好选择是中段油柴油蜡油。以苏丹喀土穆炼厂焦化为例，自2004年9月投产至2005年5月，连续运行近7个月，以中段循环油作急冷油未发现大油气线压降增大、焦塔憋压现象。之后改为重污油作急冷油，至同年9月检修时局部结焦约10mnS,期间焦塔有憋压现象。说明中段循环油作急冷油对减轻大油气线结焦效果明显，重污油作急冷油回炼易造成大油气线结焦。急冷油注入量和位置急冷油的注入量过小，且
9、急冷后的油气温度高于油品临界分解温度，那么油气在管线内就会有残余反应，造成结焦。一般控制急冷后温度415425c为宜。,确定最佳的急冷油注入位置在早期的设计中，一般在大油气管线出口加三条急冷油注入管线，管径大多是DN25,斜插人大油气管线中。由于急冷油注入点距大油气管线出口较远，急冷介质不能雾化直接将刚出塔的油气温度降低到临界分解温度以下，这样在注急冷油前的一段管线非常容易结焦，特别是在油气刚出口的立管。根据焦化装置长期的运行经验，提出了一系列行之有效的方法：(1)将急冷油注入油气刚出焦炭塔的根部，并设内置式环形雾化分布器；(2)设内置式两级雾化喷咀，一级急冷油注入设在塔顶的油气出口处，尽可能
10、地靠近焦炭塔顶封头；在第一级急冷油注入的上方设置第二级急冷注入咀，第二级急冷油注入包括竖向清焦法兰、侧向清焦法兰、四通和一个二级急冷油雾化喷头。2.2 严格焦炭塔内泡沫层高度缩合反应时容易发泡，泡沫层升高，可能携带大量焦粉进人油气管线，焦粉进一步沉积，造成大油气管线结焦。适度提高加热炉出口温度：加热炉出口温度是焦化反应最关键的操作参数，它直接影响到焦炭塔内泡沫层的高度。炉出口温度越高，焦化反应越剧烈，裂解深度越大，泡沫层的高度越低；反之，泡沫层的高度就越高，见下图。对易生成弹丸焦的装置，提高炉出口温度生成弹丸焦的风险将会增加，应慎重。加热炉的能耗一般占装置能耗的70%80%。为了节能和延长加热
11、炉的运行周期，有的装置降低了加热炉的出口温度。这样当老塔切换到新塔时，由于焦炭塔内热量不足，最后56h进入焦炭塔内的渣油得不到足够的热量和反应时间，反应深度不够，易形成软焦或泡沫层，使焦炭塔内泡沫层增高，易把泡沫带到大油气管线内。因此在考虑节能和加热炉运行周期的同时，更应考虑加热炉合理的出口温度，确保焦炭塔内有足够的热量来保证焦化反应顺利进行，延迟焦化加热炉出口温度变温操作，即在换塔前适当提温，不仅对减少泡沫层高度有利，而且能降低石油焦挥发份，调节石油焦的硬度，提高液收。减压渣油在不同炉出口温度时的泡沫层高度注消泡剂：根据中子料位计检测泡沫层的高度，当泡沫层离塔顶切线810m时，或者换塔前46
12、h,应及时向塔内注消泡剂，经验认为消泡剂自塔顶注入比由塔底注入效果明显。塔顶注人应采用特殊的喷头使消泡剂分布均匀并能注人到泡沫层的中心。消泡剂的注人量一般为塔进料的2050PPM采用低硅消泡剂，以免大量注入时影响焦化柴抽的质量进而影响加氢装置的操作。注消泡剂可降低泡沫层高度，减少油气中的焦粉夹带，从而减少油气出口管线的结焦2.3 控制空塔线速减少焦粉携带 控制加热炉炉管注汽（注水）量：为了减少和延缓加热炉炉管结焦，一般都采取对炉管注汽或注水的方法来提高渣油在炉管内的流速，以缩短渣油在炉管内的停留时间，减少结焦机率。注汽或注水量越大，则焦炭塔内油气速度就越大，越容易使油气携带焦粉进人大油气管线造
13、成结焦。 控制吹汽量：焦炭塔由老塔切换到新塔后，老塔需要进行冷焦处理，由于焦炭塔内上部有一定高度的软焦层和泡沫层。如果冷焦时吹汽量过大，就会把部分泡沫带人大油气管线。加之这时急冷油又切换去新塔，不能有效地抑制焦粉和泡沫进入大油气管线。当这个塔又变成新塔时，油气管线内油气温度达到临界分解温度后容易结焦。 适当控制处理量，减少焦粉（或泡沫）的夹带：焦炭塔焦粉（或泡沫）的夹带量大小主要与塔内的油气线速及安全空高有关，当装置处理能力提高时，油气线速增大，容易导致焦粉和泡沫不能沉降而带到大油气管线内，导致结焦。一般情况,设计是严格按照装置的规模、原料性质、产品收率和质量要求，以小于允许线速计算确定焦炭塔
14、直径。允许线速一般在Q09O.12m/s之间，最大不宜超过O.14mso国外资料报道，在焦炭塔适当注人消泡剂的条件下，焦炭塔的允许线速可达到O.15m/s。原料及处理量一定，所确定的焦炭塔的塔径和高度也就随之而定。富裕量即操作弹性一般为105%110%。如果超过装置的最大弹性范围就会引发一系列的问题，大油气管线结焦就是其中之一。因此不能无限增加处理量，应根据加工的原料性质对焦炭塔进行核算，使焦炭塔内的气速和空塔高度在安全范围之内。空塔高度不能满足要求时，可适当缩短生焦时间，线速不能满足要求时，可适当提高焦炭塔操作压力，切不可盲目进料，导致泡沫冒顶或冲塔，这样不但会导致大油气管线结焦，还会导致分
15、储塔结焦或冲塔。即仅凭改变操作提高处理能力是有限度的。值得一提的是一阀（四通阀）对三塔的扩能改造方案国外已有工程实例。R 6 5 4 3o,D,do.QT lj/wxfr0.2111110.20,3 0 4 0,5 0.6 0.8 L0油气度/lb，ft *油气密度与流速的关系2.4 采取准确判断管线结焦情况和方便消焦的措施过去焦炭塔顶只安装一支压力表，并在油气出口管线的后部，当压力表前的管线结焦后，该压力表的压力仍会是正常值，无法判断结焦情况，经常出现安全阀起跳而压力不高的现象。因此提出在安全阀人口增加压力指示，通过该压力表的指示值和出口管道上压力表指示值的差值可明显判断油气出口管线的结焦情况，在切焦过程中把管线中的结焦清除。过去油气出口采用大弯头连接，不方便消焦，因此提出改用三通管或四通管连接，上面用法兰盲死，一旦油气管线产生少量结大大提高装置运行的稳定性，延长操作周期。3优化工艺流程和换热板结构减缓分储塔结焦3.1优化工艺设计流程工艺流程一：常规的原料油与反应油气塔内换热优点：a.分储
