延遲焦化裝置

1、 報告人：鄧 瑾日 期：2013.7.15煉化裝置工藝流程 延遲焦化裝置 Delayed Coking Unit目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例01裝置概述 焦炭化(簡稱焦化)是深度熱裂化過程，也是處理渣油的手段之一。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其他過程所無法代替的。一、裝置概述什么是焦化?焦化是以貧氫重質(zhì)殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料，在高溫(400500)下，通過裂解反應、縮合反應進行深度熱裂化的過程。一、裝置概述延遲焦化應用最廣泛，是煉油廠提高輕質(zhì)油收率和生產(chǎn)石油焦的主要手段，它稱之為煉廠的“垃圾桶”。在我國煉油工

2、業(yè)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。焦化方法釜式焦化平爐焦化流化焦化接觸焦化靈活焦化延遲焦化原理：由于重質(zhì)油在管式爐中加熱，采用高的流速(在爐管中注水)及高的熱強度(爐出口溫度500)，使油品在加熱爐中短時間內(nèi)達到焦化反應所需的溫度，然后迅速進入焦炭塔，使焦化反應不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中去進行。一、裝置概述作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)油，中間餾分油和焦炭產(chǎn)品汽油10%20%柴油25%35%裂化原料（蠟油）25%35%石油氣6%8%焦炭15%20%一、裝置概述反應原理：各種烴類在焦化過程中的反應是不相同的。1、烷烴（斷鏈）在400600下易裂解為小分子的烷烴與烯烴CH3-CH2-CH2

3、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3CH4+ CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH3環(huán)烷烴可裂解成烯烴或脫氫轉(zhuǎn)化為芳烴2、環(huán)烷烴（裂環(huán)、脫氫）CH3-CH3CH2=CH-CH=CH2+ 3H23、芳香烴（聚合）CH3+CH3CH2CH2+ H2目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例02工藝流程二、工藝流程主分餾塔Mainfractionator進料Freshfeed粗汽油 raw gasoline氣體gas柴油 diesel oil 蠟油 wax oil焦炭塔coketower焦碳coke流程框圖流程框圖1、原料油換熱后進入分餾塔下部，

4、與來自焦炭塔的高溫油氣換熱。2、原料油和循環(huán)油一起從分餾塔的塔底抽出，送至加熱爐加熱到500左右，然后經(jīng)過四通閥進入焦炭塔底部。3、焦炭聚集在焦炭塔內(nèi)，反應油氣自焦炭塔頂部逸出，進入分餾塔，得到焦化氣、汽油、柴油、蠟油和循環(huán)油。u 延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝分為焦化和除焦兩部分，焦化為連續(xù)操作，除焦為間隙操作。二、工藝流程u每套延遲焦化裝置中有的是一組(兩臺)，有的是兩組(四臺)焦炭塔。 一臺塔在反應生焦時，另一臺則處于除焦階段。 即當一臺塔內(nèi)焦炭積聚到一定高度時（一般為塔高的2/3左右高度時）進行 切換，切換后通入蒸氣除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦。 每臺塔的切換周期一般為48小時，其中結焦2

5、4小時，除焦及其它輔助操作24小時。目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例03主要設備三、主要設備 焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應的場所。一般焦炭塔的高度在30米以下為宜。太高則操作時易產(chǎn)生振動或損壞塔壁，又浪費鋼材。 塔頂：除焦口、油氣出口 塔側：料面指示計口隨著油料的不斷引入，焦層逐漸升高； 為了防止泡沫層沖出塔頂而引起油氣管線及分餾塔的結焦，在焦炭塔的不同高度位置，裝有能監(jiān)測焦炭高度的料位計 塔底：錐形，低端為排焦口，正常生產(chǎn)時用 法蘭蓋封死，排焦時打開除焦口泡沫塔油氣出口預熱油氣出口料面計口進料口排焦口在運轉(zhuǎn)中，分餾塔有時也會出

6、現(xiàn)結焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超過400，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強液體的流動來加以防止。三、主要設備除焦口泡沫塔油氣出口預熱油氣出口料面計口進料口排焦口三、主要設備目前的除焦設備都已采用高壓水力除焦法。即采用11.8MPa高壓水除焦。余下的焦炭落入焦池，同時用橋式起重抓斗送到別處存放或裝車外運。經(jīng)過水龍帶、鉆桿到水力切焦器的噴嘴，從水力切焦器噴嘴噴出的高壓水形成高壓射流，借高壓射流的強大沖擊力將石油焦切割下來。鉆桿不斷地升降和轉(zhuǎn)動，直到把焦炭塔內(nèi)石油焦全部除凈為止。水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無井架除焦裝置三、主要設備有井架除焦裝置無井架除焦裝置三、主要設備無煙燃

7、燒爐焦化加熱爐是本裝置的核心設備，其作用是將爐內(nèi)迅速流動的渣油加熱至500左右的高溫。爐內(nèi)有較高的傳熱速率以保證在短時間內(nèi)給油提供足夠的熱量，同時要求提供均勻的熱場，防止局部過熱引起爐管結焦目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例04易腐蝕部位四、易腐蝕部位冷卻、切焦、預熱期：H2S+HCl+NH3+H2O生焦期：塔壁受到高溫硫腐蝕由于塔壁有致密的焦炭層，隔離了腐蝕介質(zhì)介質(zhì)波動造成沖刷，使得塔壁上附著的焦炭層被沖刷掉，從而造成較嚴重的腐蝕由于有焊接件而導致保溫不好，傳熱較快，達不到結焦溫度，內(nèi)壁無結焦層附著于塔壁熱應力及承力導致裙座焊縫易產(chǎn)生裂紋四、易腐

8、蝕部位焦化分餾塔高溫重油部位高溫重油部位高溫S腐蝕，同時原料油（減壓渣油）在分餾塔底與焦炭塔塔頂高溫油氣換熱，原料油中的輕質(zhì)油蒸發(fā)出來，同時也有一部分環(huán)烷酸也進入到柴油和蠟油等重餾分油中，在分餾塔集油箱附近塔壁及塔盤板 上也會出現(xiàn)溝槽狀的環(huán)烷酸腐蝕；分餾塔頂在溫度低于120的部位，一方面存在H2S+HCl+NH3+H2O腐蝕；另一方面，因介質(zhì)中有氨存在，起中和作用，可以對設備的均勻腐蝕起一定的緩蝕作用，但帶來了點蝕、坑蝕等局部腐蝕傾向。在分餾塔頂塔盤以及冷凝冷換設備等處，存在由銨鹽引起的沖蝕或垢下腐蝕四、易腐蝕部位焦化爐輻射段爐管高溫氧化腐蝕在運行過程中爐管外壁溫度在580-700之間，在該溫

9、度范圍內(nèi)爐管外壁發(fā)生高溫氧化腐蝕。溫度越高，氧化越嚴重。爐管內(nèi)壁高溫硫腐蝕介質(zhì)中含硫較高，介質(zhì)流動情況復雜，在運行過程中對爐管直管段內(nèi)壁造成高溫硫腐蝕，同時對彎頭等連接件的內(nèi)壁造成較嚴重的沖刷腐蝕。對流段爐管高溫氧化腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕在運行過程中爐管外壁溫度在370左右，在該溫度范圍內(nèi)爐管的外壁存在高溫氧化腐蝕。因介質(zhì)中含硫含酸均較高，其爐管內(nèi)壁也存在環(huán)烷酸腐蝕。 煙囪的煙氣露點當有水汽進入時與煙氣中SO2、SO3等形成H2SO4、H2SO3等液滴，液滴沿煙囪壁落到熱載體翅片管上而腐蝕金屬，因此沿煙囪圓周范圍翅片管處的煙氣露點腐蝕最為嚴重。四、易腐蝕部位焦化裝置工藝管線嚴重腐蝕部位主要包括分餾塔

10、底和蠟油段的高溫重油管線，焦炭塔頂大油氣線以及焦化爐出口至焦炭塔管線，主要為高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸的協(xié)同腐蝕。裝置高溫泵、閥等腐蝕也較為嚴重，如加熱爐腐蝕進料泵、高溫重油輸送泵、渣油線的調(diào)節(jié)閥、副線閥等。 特別注意：若工藝管線材質(zhì)錯用，儀表接管、平衡管、小短節(jié)等細小部位材質(zhì)低于主工藝管線，則導致這些部位腐蝕加劇，穿孔泄露，從而引發(fā)安全事故分餾塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)和塔頂回流系統(tǒng)的管線表現(xiàn)為低溫H2S+ HCl +NH3+H2O型腐蝕。其余工藝管線腐蝕較輕。 目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例05防腐措施五、防腐措施l 選材 焦炭塔焦炭塔的基體材質(zhì)主要有三種：

11、碳鋼、碳鉬鋼和鉻鉬鋼。國內(nèi)外普遍使用的基體材質(zhì)為鉻鉬鋼國外的焦炭塔幾乎全部采用不銹鋼復合板制造。專家建議采用INCONEL 625合金來代替常用的0Cr13A1和0Cr13來作為復合層，其優(yōu)點是其不但抗腐蝕性能更好，更為重要的是復合層與基體之間因熱膨脹差異產(chǎn)生的熱應力少，不易產(chǎn)生裂紋。 分餾塔分餾塔殼體材質(zhì)應采用碳鋼+0Cr13Al（0Cr13），頂部五層塔盤采用0Cr18Ni9或00Cr19Ni10，其余塔盤采用0Cr13或滲鋁碳鋼，塔頂冷換設備采用抗氫致開裂碳鋼。當煉制原料油中含硫含酸較高時，分餾塔的高溫重油部位塔壁應采用碳鋼+316L（或321），塔盤應采用0Cr18Ni9或00Cr19

12、Ni10。 五、防腐措施 焦化爐管l 選材我國近來設計的焦化裝置采用1Cr9Mo爐管，選材標準已有很大提高。此外，長嶺煉油廠和石家莊煉油廠的焦化爐管選用了1Cr5Mo滲鋁鋼，應用效果較好，但能否在焦化裝置推廣，主要取決于能否較徹底的解決滲鋁鋼的滲鋁質(zhì)量和焊接問題。 空氣預熱器熱管空氣預熱器熱管外壁涂有機硅耐蝕涂料和噴涂陶瓷也是防止煙氣露點腐蝕的有效措施 油-油換熱器當介質(zhì)溫度240時，殼體和管束可以使用碳鋼；當介質(zhì)溫度240時，殼體采用碳鋼+0Cr13Al，管束可采用00Cr19Ni10五、防腐措施l 選材 管殼式水冷器殼體應采用碳鋼，管束也為碳鋼，其水側應涂防腐涂料。 空冷器分餾塔頂空冷器管

13、箱推薦選用抗氫致開裂碳鋼，其它空冷器管箱可選用碳鋼。管束一般選用碳鋼。當加工高硫原油時，為了減輕沖蝕，一般應在入口處加設450mm左右長的鈦套管。 工藝管道及管件T240的輕油部位管道可用碳鋼240-288 的高溫重油部位管道推薦選用1Cr5Mo288-371的高溫重油管道選用1Cr9MoT371的管道選用0Cr18Ni9或00Cr19Ni10焦炭塔頂大油氣線由于口徑大于500mm，采用碳鋼+0Cr13Al復合板卷制。五、防腐措施l 工藝防腐 注水和注緩蝕劑注水可以洗去NH4Cl結晶，注抗H2S和HCl緩蝕劑10-20ppm，就可使該系統(tǒng)獲得較為滿意的緩蝕效果。 精心控制工藝操作參數(shù)（1）嚴格

14、控制原料油中的硫含量和酸值在限定制范圍內(nèi)（2）嚴格控制分餾塔頂?shù)牟僮鳒囟群筒僮鲏毫?，同時控制好塔頂回流溫度，減 少銨鹽結晶帶來的沖刷腐蝕或垢下腐蝕 （3）注入的軟化水應通過熱力除氧器使其成為除氧水，減少焦化爐對流室注水管的腐蝕（4）有條件應盡量脫除焦化爐燃料中的硫（5）火嘴火焰要短而有力，嚴緊偏火 五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)檢測 定點測厚 運行期間的超聲波定期定點測厚是延遲焦化裝置腐蝕監(jiān)檢測最重要、也是掌握裝置腐蝕狀況最直觀的方法，其主要測厚選點部位見下表： 五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)檢測 腐蝕監(jiān)測 延遲焦化裝置腐蝕監(jiān)測部位及探針類型見下表：此外，應定期對爐管壁溫進行紅外測試分析五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)

15、檢測 取樣分析 延遲焦化裝置取樣分析部位和化學分析項目見下表： 停工期間腐蝕檢查 因焦炭塔存在的問題主要為塔體變形和焊縫開裂，故其監(jiān)檢測方案應以停工期間的檢查和檢測為主，了解塔體的腐蝕和焊縫開裂情況，定期對塔體的徑向鼓凸變形進行測量，以掌握變形的發(fā)展情況。五、防腐措施l 其他 防止塔體變形和焊縫開裂措施 防止塔體與裙座連接焊縫開裂措施 完善保溫結構 減緩爐管結焦措施 降低循環(huán)比，縮短生焦周期目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例06腐蝕案例六、腐蝕案例l 焦炭塔腐蝕開裂 某廠焦炭塔（塔-1/1-4），材質(zhì)為20g，設計溫度為475，內(nèi)壁從底到頂部均勻布

16、滿黑色焦層保護膜，表面較為完整，無坑凹。但焦炭塔塔-1/1.2的底部與裙座焊縫出現(xiàn)少量裂紋。六、腐蝕案例l 焦化裝置加熱爐輻射室彎頭局部腐蝕穿孔 某煉油廠加工高硫高酸原油，2005年04月發(fā)現(xiàn)焦化裝置加熱爐輻射室彎頭局部腐蝕穿孔，爐管材質(zhì)為Cr5Mo，介質(zhì)為減壓渣油。腐蝕原因分析為高溫硫腐蝕+沖蝕。焦化裝置加熱爐輻射室彎頭腐蝕形貌建議措施：（1）彎頭貼補板。 （2）檢修更換彎頭。 （3）加強管線超聲波測厚。 l 焦化蠟油換熱器出口管嘴腐蝕 某煉油廠加工高硫高酸原油，2004年12月發(fā)現(xiàn)焦化蠟油換熱器出口管嘴腐蝕腐蝕減薄，局部腐蝕率達到4.9-6.8mm/a（2003年9月到2004年12月）。介質(zhì)為減壓渣油，硫含量為2.327%。腐蝕原因分析為高溫環(huán)烷酸+高溫硫腐蝕。 建議措施：出口管嘴包盒子，