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1、弹丸焦的形成原因和对策弹丸焦的形成原因和对策张成张成 束长好束长好2024/8/122摘 要 扬子石化公司扬子石化公司160160万吨万吨/ /年延迟焦化装置在加工劣质渣年延迟焦化装置在加工劣质渣油时，有弹丸焦生成，困扰着装置正常生产。本文通过对油时，有弹丸焦生成，困扰着装置正常生产。本文通过对渣油生焦机理进行分析，得出弹丸焦产生的原因，总结了渣油生焦机理进行分析，得出弹丸焦产生的原因，总结了原料掺炼，优化操作参数等一系列对策，抑制弹丸焦生成，原料掺炼，优化操作参数等一系列对策，抑制弹丸焦生成，达到安全生产的目的。达到安全生产的目的。2024/8/123前前 言言 扬子石化扬子石化160万吨万
2、吨/年延迟焦化装置是采用年延迟焦化装置是采用“一炉二塔一炉二塔”的可调循环比工艺流程，的可调循环比工艺流程，1800C左右的减压渣油进装置左右的减压渣油进装置后，经过分馏塔各侧线换热器换热后，与分馏塔塔底油混后，经过分馏塔各侧线换热器换热后，与分馏塔塔底油混合，一起进加热炉对流段，然后直接通过辐射段进焦碳塔。合，一起进加热炉对流段，然后直接通过辐射段进焦碳塔。装置自装置自2004年年12月建成开工以来，运行一直平稳。随着月建成开工以来，运行一直平稳。随着原油加工的劣质化，渣油的性质变差，装置运行出现问题，原油加工的劣质化，渣油的性质变差，装置运行出现问题，尤其是弹丸焦的生成，困扰装置的正常生产
3、。尤其是弹丸焦的生成，困扰装置的正常生产。2024/8/1241. 弹丸焦的生成会产生很多问题：生焦过程中，易引起焦炭塔弹丸焦的生成会产生很多问题：生焦过程中，易引起焦炭塔及附属管线的剧烈晃动，影响装置的安全运行；在拆卸焦炭塔底及附属管线的剧烈晃动，影响装置的安全运行；在拆卸焦炭塔底盖过程中，塌方会严重影响职工的人身安全；弹丸焦结构比较松盖过程中，塌方会严重影响职工的人身安全；弹丸焦结构比较松散，在钻孔阶段焦炭容易塌陷而损坏钻头及钻杆，同时塌陷还会散，在钻孔阶段焦炭容易塌陷而损坏钻头及钻杆，同时塌陷还会堵塞放水通道，造成放水困难；弹丸焦灰份高，发热值低，引起堵塞放水通道，造成放水困难；弹丸焦灰
4、份高，发热值低，引起石油焦客户的投诉。石油焦客户的投诉。2024/8/125焦化生焦机理2024/8/126弹丸焦生成原因 当焦化原料从加热炉进入焦炭塔时，渣油在高温下发当焦化原料从加热炉进入焦炭塔时，渣油在高温下发生剧烈的裂化和缩合反应。生成小球体的沥青质是由二部生剧烈的裂化和缩合反应。生成小球体的沥青质是由二部分组成：一是胶质缩合而成，另一部分是渣油中自身含有分组成：一是胶质缩合而成，另一部分是渣油中自身含有的沥青质，当渣油中沥青质含量高的时候，快速生成具有的沥青质，当渣油中沥青质含量高的时候，快速生成具有无定形和杂质含量高的焦炭比例增加，生焦通道由原来的无定形和杂质含量高的焦炭比例增加，
5、生焦通道由原来的气气-液两相流变成了气液两相流变成了气-固固-液三相流，在较高的气流线速下液三相流，在较高的气流线速下形成弹丸焦。所以说高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原形成弹丸焦。所以说高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原因，焦炭塔内渣油快速生焦的速度是影响弹丸焦产生的重因，焦炭塔内渣油快速生焦的速度是影响弹丸焦产生的重要因素。有资料表明，金属含量高的高沥青质渣油更容易要因素。有资料表明，金属含量高的高沥青质渣油更容易生成弹丸焦。生成弹丸焦。2024/8/127防止弹丸焦生成的对策 3.1控制原料性质控制原料性质3.2优化操作参数优化操作参数2024/8/128控制原料性质 渣油的稳定性主要是指渣
6、油沥青质的稳定性。传统的用于沥青质渣油的稳定性主要是指渣油沥青质的稳定性。传统的用于沥青质稳定性的指标主要是渣油四组分（饱和烃、芳烃、胶质、沥青质）分稳定性的指标主要是渣油四组分（饱和烃、芳烃、胶质、沥青质）分析数据而计算出来的质量分数来衡量。渣油中的四组分由于都是大分析数据而计算出来的质量分数来衡量。渣油中的四组分由于都是大分子的烃种类，相对于原油中的四组分差别减少，渣油中的沥青质绝对子的烃种类，相对于原油中的四组分差别减少，渣油中的沥青质绝对含量及含量及W W（沥青质）（沥青质）/W/W（胶质）的值是影响沥青质稳定性的重要因素，（胶质）的值是影响沥青质稳定性的重要因素，AL-ATARAL-
7、ATAR等认为渣油中等认为渣油中W W（沥青质）（沥青质）/W/W（胶质）的值大于（胶质）的值大于0.350.35表示渣油表示渣油可能存在不稳定性，这个比值越大表示渣油越不稳定。可能存在不稳定性，这个比值越大表示渣油越不稳定。 实际生产中，装置在加工高沥青质原料时，需要和低沥青质原料实际生产中，装置在加工高沥青质原料时，需要和低沥青质原料掺炼，特别是加工新油种，在不知道渣油沥青质的情况下，通过粘度、掺炼，特别是加工新油种，在不知道渣油沥青质的情况下，通过粘度、残炭等性质推算出渣油的沥青质含量，选择合适的比例掺炼低沥青质残炭等性质推算出渣油的沥青质含量，选择合适的比例掺炼低沥青质原料，确保焦化原
8、料沥青质含量原料，确保焦化原料沥青质含量10%10%，有效地防止弹丸焦生成。，有效地防止弹丸焦生成。 2024/8/1292024/8/1210优化操作参数 对对工工业业装装置置而而言言，原原料料一一般般是是一一定定的的，很很难难进进行行选选择择，单单独独加加工工高高沥沥青青质质渣渣油油或或者者需需要要提提高高加加工工高高沥沥青青质质渣渣油油比比例例时时，要要避避免免弹弹丸丸焦焦的的产产生生，只只有有优优化化操操作作参参数数，改改善善辐辐射射进进料料性性质质，减减缓缓焦焦炭炭塔塔内内渣渣油油快快速速生生焦焦的的速速度度，来来抑抑制制弹丸焦的产生。弹丸焦的产生。 3.2.1改善辐射进料性质改善辐
9、射进料性质 3.2.2降低炉出口温度降低炉出口温度 3.2.3提高反应压力提高反应压力2024/8/12112024/8/1212改善辐射进料性质 提高循环比可改善辐射进料性质，降低焦炭前生物的提高循环比可改善辐射进料性质，降低焦炭前生物的浓度和反应速率，降低沥青质与胶质的比值，抑制弹丸焦浓度和反应速率，降低沥青质与胶质的比值，抑制弹丸焦的形成。加工奎都的形成。加工奎都-奥瑞特油（奥瑞特油（1：4），循环比在），循环比在0.30时时辐射进料的沥青质含量在辐射进料的沥青质含量在10.4%左右，但还是有弹丸焦产左右，但还是有弹丸焦产生；加工罕戈奥瑞特油时（生；加工罕戈奥瑞特油时（4：1），循环比在
10、），循环比在0.30时辐时辐射进料的沥青质含量在射进料的沥青质含量在7.3%左右，没有弹丸焦产生。如果左右，没有弹丸焦产生。如果加工奎都加工奎都-奥瑞特油时，循环比提高到奥瑞特油时，循环比提高到0.4，辐射进料的沥，辐射进料的沥青质含量大约在青质含量大约在9.6%左右，可以降低生成弹丸焦的几率，左右，可以降低生成弹丸焦的几率，但循环比的提高，会造成焦炭产率提高，加工量下降，能但循环比的提高，会造成焦炭产率提高，加工量下降，能耗增加。所以实际生产中，并不提倡过多提高循环比来抑耗增加。所以实际生产中，并不提倡过多提高循环比来抑制弹丸焦的产生，一般加工高沥青质渣油循环比控制在制弹丸焦的产生，一般加工
11、高沥青质渣油循环比控制在0.30.4。2024/8/1213降低炉出口温度 高沥青质渣油是一种热稳定性较差且临界温度下限较高沥青质渣油是一种热稳定性较差且临界温度下限较低，容易快速生焦的劣质原料。低，容易快速生焦的劣质原料。 在满足渣油焦化工艺的在满足渣油焦化工艺的热量和工艺条件基础上，尽可能降低加热炉出口温度来减热量和工艺条件基础上，尽可能降低加热炉出口温度来减缓渣油在焦炭塔内的快速生焦速度，有利于抑制弹丸焦的缓渣油在焦炭塔内的快速生焦速度，有利于抑制弹丸焦的生成，但低温有生成焦油的风险。从目前焦炭的性质（见生成，但低温有生成焦油的风险。从目前焦炭的性质（见表表2 2）分析，焦炭的挥发份在）
12、分析，焦炭的挥发份在5%5%左右，远低于设计指标，左右，远低于设计指标，装置加热炉出口温度还有下调的余地，加工高沥青质渣油装置加热炉出口温度还有下调的余地，加工高沥青质渣油时炉出口温度可以控制在时炉出口温度可以控制在4954950 0C C左右。但考虑高沥青质渣左右。但考虑高沥青质渣油生焦后期，泡沫层高容易引起冲塔的情况，建议在换塔油生焦后期，泡沫层高容易引起冲塔的情况，建议在换塔前前3 3个小时，逐渐提高加热炉出口温度（个小时，逐渐提高加热炉出口温度（1 10 0C/HC/H），来降低），来降低泡沫层高度并保证生焦后期渣油充分反应。泡沫层高度并保证生焦后期渣油充分反应。2024/8/1214
13、提高反应压力 焦化反应压力高，可以阻止渣油的快速气化，焦化反应压力高，可以阻止渣油的快速气化，延长裂解产品在气相中的停留时间，但分馏塔压延长裂解产品在气相中的停留时间，但分馏塔压力高会降低装置液收，制约着反应压力进一步提力高会降低装置液收，制约着反应压力进一步提高。装置通过对焦炭塔油气管线环型阀进行调节，高。装置通过对焦炭塔油气管线环型阀进行调节，实现焦炭塔提高压力操作，将焦炭塔压力由原来实现焦炭塔提高压力操作，将焦炭塔压力由原来的的0.154MPa0.154MPa提高到提高到0.17MPa0.17MPa，分馏塔继续保持低压，分馏塔继续保持低压操作，这样既能保证焦炭塔少生或不产生弹丸焦，操作，
14、这样既能保证焦炭塔少生或不产生弹丸焦，又可以让分馏塔在低压操作下保证液体收率。又可以让分馏塔在低压操作下保证液体收率。 2024/8/1215结 论 1.1.高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原因，严格控制渣油的高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原因，严格控制渣油的 沥青质含量（沥青质含量（10%10%），可以有效地防止弹丸焦的生成。），可以有效地防止弹丸焦的生成。2.2.加工高沥青质渣油时，可以通过优化操作参数，抑制弹丸加工高沥青质渣油时，可以通过优化操作参数，抑制弹丸 焦产生，实际操作中一般选择降低炉出口温度做作为主要焦产生，实际操作中一般选择降低炉出口温度做作为主要 调节手段，提高循环比和反应压力由于具有一定的局限调节手段，提高循环比和反应压力由于具有一定的局限 性，只能作为调节的辅助手段。性，只能作为调节的辅助手段。2024/8/1216
