5693946891焦化裝置摻煉脫油瀝青工藝操作分析.doc

1、焦化裝置摻煉脫油瀝青工藝操作分析焦繼霞 袁選民 萬生瑤 （中國石油蘭州石化公司 煉油廠，甘肅 蘭州 730060） 摘要 延遲焦化裝置摻煉瀝青在國內(nèi)實(shí)屬首例，分析了延遲焦化裝置原料摻煉瀝青之后，對工藝操作參數(shù)帶來的影響，原料性質(zhì)發(fā)生變化之后，產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品收率所發(fā)生的變化，具體分析了這些變化所帶來的影響及如何進(jìn)行工藝操作的調(diào)整。關(guān)鍵詞：焦化原料減壓渣油 摻煉瀝青 原料性質(zhì) 1 前言：自從“十五”計(jì)劃調(diào)整原油結(jié)構(gòu)后，由于南疆渣油的加工比例增加，減壓渣油整體性質(zhì)變差，主要表現(xiàn)為重金屬含量較高、殘?zhí)可仙沟弥赜痛呋b置的摻煉比例明顯下降。蘭州石化公司延遲焦化裝置正是依據(jù)“十五”計(jì)劃的安排，為提高公

2、司煉油系統(tǒng)重油加工深度，進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低黑色產(chǎn)品產(chǎn)量，同時(shí)最大限度地降低煉油加工成本，提高煉油系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，在此基礎(chǔ)上建成投產(chǎn)。延遲焦化裝置自開工以來，冬季由于脫油瀝青銷路不好，公司指示焦化裝置摻煉一部分脫油瀝青，焦化裝置第一生產(chǎn)周期共計(jì)摻煉脫油瀝青68047噸，摻煉時(shí)數(shù)為2832小時(shí)，摻煉瀝青比例達(dá)14.8%，而設(shè)計(jì)摻煉量不超過9.17%，焦化裝置摻煉脫油瀝青在國內(nèi)實(shí)屬首例，由于原料摻煉比例及性質(zhì)的復(fù)雜性，給焦化裝置的正常操作帶來一定的影響，通過一年來裝置操作運(yùn)行情況的摸索，對裝置摻煉瀝青從混合原料性質(zhì)、工藝操作條件、產(chǎn)品收率等進(jìn)行了定性的分析，尋找規(guī)律優(yōu)化操作，保證焦化裝置的安全

3、、平穩(wěn)運(yùn)行。2 延遲焦化工藝及原料反應(yīng)特點(diǎn)2.1 延遲焦化工藝焦化是以渣油或類似渣油的污油、原油為原料，通過加熱爐快速加熱到一定的溫度500oc后進(jìn)入焦炭塔，在塔內(nèi)適宜的溫度、壓力條件下發(fā)生裂解、縮合反應(yīng)，生成氣體、汽油、柴油、蠟油、循環(huán)油組分和焦炭的工藝過程。延遲焦化是使焦化的結(jié)焦反應(yīng)不在加熱爐中進(jìn)行，而是使之延遲到焦炭塔中進(jìn)行。2.2 焦化原料的反應(yīng)特點(diǎn) 焦化原料油是以碳、氫、硫、氮、氧為主要元素的大分子（分子量約為5001000）烴類混合物，熱轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：大分子轉(zhuǎn)化為小分子的吸熱的裂化反應(yīng)，小分子轉(zhuǎn)化為大分子的放熱的縮合反應(yīng)，裂化反應(yīng)的活化能約為:167kj/mol,縮合

4、反應(yīng)的活化能約為:209kj/mol,當(dāng)原料被加熱時(shí),裂化反應(yīng)比縮合反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生，開始裂化反應(yīng)占主導(dǎo)地位，隨著溫度的升高裂化反應(yīng)逐漸由主導(dǎo)地位轉(zhuǎn)化為次要地位，縮合反應(yīng)占主導(dǎo)地位，隨著渣油轉(zhuǎn)化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，渣油中的部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品，部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為焦碳。渣油熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一種非常復(fù)雜的裂化和縮合相平衡的順序反應(yīng)，很難用化學(xué)反應(yīng)方程式來表達(dá)。通常采用渣油的殘?zhí)恐岛徒M分的含量來判斷原料的好壞及產(chǎn)品分布情況,瀝青質(zhì)含量高或渣油殘?zhí)恐蹈叩脑腿菀捉Y(jié)焦，生焦率較高，輕油收率較低。3 延遲焦化裝置操作對原料的要求本裝置處理減壓渣油、催化油漿、脫油瀝青、溶劑精制抽出油，生產(chǎn)實(shí)際中混合原料摻煉瀝青比例高于設(shè)

5、計(jì)值，現(xiàn)將摻煉比例列于下表 混合原料摻煉比例一覽表項(xiàng)目混合原料摻煉比例減壓渣油催化油漿溶劑精制抽出油脫油瀝青設(shè)計(jì)66.3612.379.17生產(chǎn)實(shí)際601009.2512.3614.8由上表見，本裝置脫油瀝青摻煉量在焦化實(shí)際生產(chǎn)中高于設(shè)計(jì)值5.63個(gè)單位，；摻煉量大時(shí)高達(dá)18%，瀝青的化學(xué)組成主要是由大分子膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成，組分性質(zhì)差，粘度大，殘?zhí)恐蹈撸瑩綗捴翜p壓渣油中后，使整個(gè)混合原料的性質(zhì)變差，故對整個(gè)焦化工藝操作的影響較大。4. 焦化原料摻煉瀝青，主要從原料性質(zhì)、操作條件和產(chǎn)品收率三方面來進(jìn)行技術(shù)分析： 延遲焦化裝置自開工后，根據(jù)公司要求于2005年8月開始在原料中摻煉瀝青。通過2006

6、年2月及3月原料組成的變化從原料性質(zhì)、操作條件和產(chǎn)品收率三方面做進(jìn)行技術(shù)分析. 4.1 原料組成變化帶來的原料性質(zhì)變化對比分析2006年2月份原料減壓渣油摻煉瀝青情況與3月份原料減壓渣油性質(zhì)取數(shù)據(jù)列表進(jìn)行對比分析混合原料性質(zhì)對比表序號原料：減壓渣油摻煉瀝青（2月）原料：減壓渣油（3月）密度黏度殘?zhí)苛蚝棵芏瑞ざ葰執(zhí)苛蚝縦g/m3mm2/s(m)%(m)%kg/cm3mm2/s(m)%(m)%197052015.690.5496539814.4110.37297577116.240.5197531713.6030.32397564216.4460.5297540515.2940.5149756

7、0817.1650.4597552015.580.24597555415.7620.4797538514.6430.34697557416.340.4897541914.1270.36797558815.7320.3997546614.860.65897550015.0910.2497535815.166997049615.24597537814.2340.461097555415.0670.4697533714.3521197555415.6610.3997527014.2590.351297563516.34965279130.391397550715.6610.3296533413.06

8、80.431497540516.0780.3397521011.3160.391597543913.8910.3297021013.4310.44av97455615.7697235214.12注：av為平均值 分別從2006年2月份和3月份原料分析中取15組數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析如下，1）從2、3月份原料對比表可以看出，原料加工減壓渣油時(shí)，密度平均值為972kg/m3；原料減壓渣油摻煉瀝青時(shí)，原料密度平均值為974.kg/m3，加工減壓渣油原料密度的平均值比原料摻煉瀝青時(shí)低2個(gè)單位,由此可見,原料摻煉瀝青后原料的組分變重,性質(zhì)變差;2）從2、3月份原料對比表可以看出，原料加工減壓渣油時(shí)粘度平均值為

9、352.4 mm2/s,摻煉脫油瀝青以后，原料的粘度平均值為556.47mm2/s， 原料摻煉瀝青后粘度增加204.07個(gè)單位，由此說明,原料摻煉瀝青后組分變重,性質(zhì)變差;3）從2、3月份混合原料對比表可以看出，原料加工減壓渣油時(shí)殘?zhí)科骄禐?5.76%,摻煉脫油瀝青以后，殘?zhí)科骄禐?4.12%, 原料摻煉瀝青后殘?zhí)恐翟黾?.64個(gè)單位，由此說明,原料摻煉瀝青后組分變重,性質(zhì)變差;4.2 焦化工藝操作條件分析 1.原料與焦化循環(huán)比的關(guān)系 循環(huán)比一種是進(jìn)加熱爐的總流量(或輻射進(jìn)料量),和新鮮原料量的比值(或?qū)α鬟M(jìn)料量),公式為:聯(lián)合循環(huán)比=(新鮮原料量+循環(huán)油量)/新鮮原料量。該種方法表示的循

10、環(huán)比大于1.0, 另一種是進(jìn)加熱爐的循環(huán)油流量,和新鮮原料量的比值(或?qū)α鬟M(jìn)料量), 公式為:循環(huán)比=循環(huán)油量/新鮮原料量。該種方法表示的循環(huán)比小于1.0，當(dāng)無循環(huán)油量時(shí)，循環(huán)比為零，有時(shí)叫單程操作。兩種方法都能顯示加熱爐中循環(huán)油或回?zé)捰退嫉谋壤?。在焦化原料中摻入瀝青、催化油漿等,改變了原料的性質(zhì),聯(lián)合循環(huán)比例結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生變化。2.原料與爐管壓降的關(guān)系 爐管壓降與原料性質(zhì)有很大關(guān)系，在相同加熱爐進(jìn)料量的情況下，原料組分重、性質(zhì)差，一般有使加熱爐出入口壓降增大的趨勢，反之亦然。 3. 原料與反應(yīng)溫度的關(guān)系 反應(yīng)溫度一般是指加熱爐輻射爐管的出口溫度,這一溫度的變化直接影響著焦炭

11、塔內(nèi)的反應(yīng)溫度和反應(yīng)深度,從而影響到產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量。一般情況下是根據(jù)原料性質(zhì)確定最佳的操作溫度，根據(jù)焦化原料摻煉瀝青、油漿的情況，混合原料組分重性質(zhì)差，可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，混合原料組分輕，可以適當(dāng)降低反應(yīng)溫度。原料減壓渣油摻煉瀝青加工工藝操作條件一覽表2006年2月原料減壓渣油摻煉瀝青加工工藝操作條件一覽表加熱爐分支進(jìn)料（t/h）循環(huán)比爐出口溫度（）注汽量（kg/h）阻焦劑注入量（ppm/h）爐管壓降（mpa）爐膛溫度（）123500.5498.84125240115800.090.15696.62500.5499.44124.241116800.090.15713.16500.5498

12、.06127240115800.090.15712.76500.5498.15125248114800.090.15717.24510.5496.96124.237115800.090.15711.5510.5497.84124.241115800.090.15715.56510.5498.7123.241114800.090.15696.6510.5498.51125.239115800.090.15714.43510.5498.62124.241114800.090.15714.78510.5497.96124237115800.090.15690.52平均值498.19800.090.1

13、52006年3月原料減壓渣油加工工藝操作條件一覽表加熱爐分支進(jìn)料（t/h）循環(huán)比爐出口溫度（）注汽量（kg/h）阻焦劑注入量（ppm/h）爐管壓降（mpa）爐膛溫度（）123500.4497.73123.239.114500.08-0.1693.32500.4497.39126.240.115500.08-0.1712.55500.4495.87125.248.114500.08-0.1708.21500.4496.83125.240.114500.08-0.1716.11500.3496.34125.240.114500.08-0.1706.23500.4497.35124.239.114.

14、500.08-0.1716.11500.4497.55124.238.115500.08-0.1700.3500.4497.8124.240.115500.08-0.1716.78500.4496.77124.240.114500.08-0.1711.07500.4496.56125.238.114500.08-0.1689.4平均值496.02500.08-0.1由 2006年 2月份、3月份各取10組典型數(shù)據(jù)分析說明1）循環(huán)比的大小是依據(jù)混合原料的性質(zhì)來決定的，從2月、3月工藝操作條件對比一覽表可以看出，3月份在加熱爐進(jìn)料量一定的情況下，加工減壓渣油循環(huán)比0.4略低于2月份0.1個(gè)單位，2

15、月份原料減壓渣油摻煉瀝青之后，由于原料組分由輕變重，因而加熱爐爐管、大油氣線、分餾塔底的結(jié)焦傾向增大，故循環(huán)比相應(yīng)地增大，以減緩系統(tǒng)結(jié)焦。2）原料性質(zhì)與實(shí)際反應(yīng)溫度對操作的影響從上表中可知加熱爐出口溫度變化情況，3月份加工減壓渣油爐出口溫度的平均值496. 02低于2月份摻煉油漿及瀝青時(shí)的平均值 498.19，這是由于3月份混合原料油組分輕，在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)泡沫層明顯降低，故加熱爐出口溫度的控制低于2月份。 2月份原料減壓渣摻煉瀝青，原料組分重，而根據(jù)焦化反應(yīng)特點(diǎn)，原料組分性質(zhì)重，則反應(yīng)生焦高度高，故反應(yīng)產(chǎn)生的泡沫層高，在裝置處理量大的情況下，容易造成反應(yīng)油氣將泡沫層攜帶入分餾塔而沖塔，嚴(yán)

16、重者使分餾塔底抽出線過濾器堵塞，影響正常操作。為了使焦化反應(yīng)能夠正常進(jìn)行，在原料組分重、性質(zhì)差情況下，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度即加熱爐出口溫度，使泡沫層在高溫下充分反應(yīng)，從而降低泡沫層的高度，一方面可以防止泡沫層過高，引起沖塔；另一方面降低泡沫層高度可以有效利用生焦空間。3）爐管注汽的目的主要是為了加快焦化油在爐管內(nèi)的流速，防止油在爐管內(nèi)結(jié)焦，從2月、3月工藝操作條件對比一覽表可以看出，2月份加熱爐爐管三點(diǎn)注汽與3月份爐注汽量變化不大，故注汽量與原料性質(zhì)的變化關(guān)系不大。4）本裝置加入阻焦劑的目的是為了防止加熱爐爐管及大油氣線結(jié)焦，從2月、3月工藝操作條件對比一覽表可以看出， 2月份阻焦劑的加入量為80

17、 ppm/h，3月份阻焦劑的加入量為50 ppm/h，由此可見，原料減壓渣油摻煉瀝青之后，粘度明顯增大，混合原料組分變重、性質(zhì)變差，為防止管線結(jié)焦，故加大了阻焦劑的加入量。5）爐管的壓降變化情況看，原料摻煉瀝青之后，爐管壓降有上升的趨勢。6）原料摻煉瀝青之后，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整操作，控制好爐出口溫度和燃料氣量，爐膛溫度的變化不大。4.3 原料組分變化后對焦化產(chǎn)品質(zhì)量及收率的影響 產(chǎn)品及產(chǎn)品收率一覽表 2006年2月原料：減壓渣油摻煉瀝青2006年3月原料： 減壓渣油產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)月產(chǎn)品收率產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)月產(chǎn)品收率柴油95%焦炭輕油焦炭柴油95%焦炭輕油焦炭硫含量揮發(fā)份灰份硫含量揮發(fā)份灰份3661.9610

18、.790.113591.910.230.1365.51.8216.960.09360.51.7810.440.1368.51.7612.720.08363.51.827.890.08364.51.89.290.1361.51.848.630.13591.828.440.13661.868.740.1363.51.878.840.083661.748.430.143651.768.990.13641.889.660.48365.51.8110.260.1369.51.9210.720.2367.51.788.480.14364.51.88.440.163641.769.690.1348.51.9

19、611.780.163721.769.320.113651.867.580.163731.669.50.113601.829.140.13361.51.7210.840.433521.8213.40.163691.7910.290.16368.51.927.40.123541.948.650.123691.89.380.29369.51.9610.310.13641.769.250.133581.99.870.123581.789.380.123601.99.650.1354.51.811.280.14364.41.70810.230.12355.5129.93363.51.849.540.1

20、5457.4727.14 由 2月份、3月份各取18組典型數(shù)據(jù)分析說明1）由產(chǎn)品及操作條件一覽表分析知，2月份與3月份裝置加工原料性質(zhì)的變化情況，原料摻煉脫油瀝青后,從操作上考慮對柴油95%的影響,因原料組份由輕變重, 首先要維持好分餾塔的熱平衡，在平穩(wěn)操作的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品柴油95點(diǎn)的控制方法需做適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，調(diào)整好分餾塔底蒸發(fā)段及分餾塔各段溫度參數(shù),在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下,最大限度地提高輕質(zhì)油收率。2）由產(chǎn)品及產(chǎn)品收率一覽表可知,原料摻煉瀝青后對產(chǎn)品焦炭質(zhì)量沒有大的影響,3) 通過對產(chǎn)品及產(chǎn)品收率一覽表分析可知,3月份輕油收率57.47%,2月份輕油收率55.51%,比3月份降低1.96個(gè)百分點(diǎn),3月份焦炭收率27.14%,2月份焦炭收率29