黃大智：延遲焦化工藝的進展

1、1延遲焦化工藝的進展黃大智2005.11.172 世界渣油加工工藝能力分布的現(xiàn)狀 焦化在渣油加工中的位置 延遲焦化是一個成熟的煉油工藝 新建延遲焦化裝置的大型化 國外新設(shè)計的延遲焦化裝置的一 些特點 提高延遲焦化裝置的適應性和靈活性 國內(nèi)外延遲焦化裝置的技術(shù)改造動向 重視焦化裝置的生產(chǎn)安全，減少裝置對環(huán)境的污染目錄：8個題目A1前3 世界渣油加工工藝能力分布的現(xiàn)狀4美洲4種渣油加工工藝所占的比例世界其余地區(qū)4種渣油加工工藝所占的比例5渣油加工工藝的選擇取決于原料質(zhì)量6全球渣油加工能力:類型和趨勢 世界渣油轉(zhuǎn)化能力約8億噸/年中，焦化在世界渣油各種加工工藝的能力中占31.6% 美洲在世界上具有4

2、0%的渣油轉(zhuǎn)化能力，其中焦化是首選工藝。 從上世紀80年代中期起，美洲焦化日加工能力增加了56%. 1999到2003年，全球焦化日加工能力增加15.9萬米3/天(+5800萬米3/年),其中在上游項目中約占25%(例如加拿大、委瑞內(nèi)拉的焦化項目）7其余地區(qū)渣油加工工藝的類型和趨勢 歐洲現(xiàn)在渣油轉(zhuǎn)化中減粘工藝比例高，將來燃料油市場下降，柴油短缺，有可能到2010年焦化能力增加到4500萬噸/年。 ExxonMobil在全球有13.7萬米3/天（5000萬米3/年渣油加工能力；約有60%是焦化工藝 減粘工藝目前廣泛應用于世界的其余地區(qū) 加氫工藝在有合適原油和出燃料油的地區(qū)發(fā)展，1999-2003

3、年增加了3.2萬米3/天（ 1000萬米3/年）能力8焦化在渣油加工中的位置9烴加工2005年9月刊A210我國延遲焦化的發(fā)展A311延遲焦化是一個成熟的煉油工藝12延遲焦化工藝的主流程變化不大近期發(fā)展方向是： 增加裝置的可靠性、靈活性和總的經(jīng)濟效益：適應原料品種變化，特別是劣質(zhì)原油、重質(zhì)渣油的加工，提高液體收率，減少焦炭生成 裝置大型化，降低基建投資和操作成本 裝置的清潔化：采用封閉式瓦斯、石油焦處理系統(tǒng)，除焦水回收系統(tǒng)，減輕氣體、焦粉和污水造成的污染 重視裝置生產(chǎn)安全：采用遙控操作；設(shè)置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)；操作人員安全防護措施1314延遲焦化在美國的發(fā)展 1929年第1套延遲焦化裝置由印地安那標

4、準油公司建于Whiting。1930年殼牌公司發(fā)展了水力除焦技術(shù)。（76年的發(fā)展） 1955年前美國焦化裝置建得很少。 1955-1975美國的焦化裝置以每年6%速度建設(shè)。 1965-1970增長速度11%。 54年建第1套流化焦化。 20世紀末，延遲焦化工藝技術(shù)趨向成熟，現(xiàn)美國有49套延遲焦化裝置在運行，流化焦化/靈活焦化只有6套。152005年油氣雜志：2004年全球焦化發(fā)展情況A416 新建延遲焦化裝置的大型化 17 2000年以前，我國延遲焦化焦炭塔最大直徑僅為6.1m 2000年我國第1套直徑為8.4m的焦炭塔在上海石化投產(chǎn) 2004年后，我國有24臺直徑在8.4m以上的焦炭塔投產(chǎn)

5、2004年底，揚子石化1.60Mt/a延遲焦化裝置投產(chǎn)，焦炭塔直徑為9.4m 焦炭塔雖大型化，但加熱爐-焦炭塔-分餾塔主流程沒有變化 我國焦炭塔的發(fā)展情況（1）18我國焦炭塔的發(fā)展情況（2） 國外在20世紀90年代已開發(fā)焦炭塔塔頂、底蓋自動裝卸機； 國內(nèi)開發(fā)的塔頂蓋自動裝卸機，2003年在吉林石化1.0Mt/a延遲焦化裝置成功投產(chǎn) 開蓋時間2.5min,關(guān)蓋時間1.5min，操作人員可遠離塔口，目前已有10臺以上焦炭塔使用。 焦炭塔底蓋自動裝卸機已研制出，正待工業(yè)試用19120萬噸/年延遲焦化裝置焦炭塔大型化技術(shù)經(jīng)濟比較節(jié)省19.6%節(jié)省25.2%20國外焦炭塔大型化的進展1999年F.W.公

6、司在“Delayed Coking Innovation and New Design Trend”文中談到其公司的焦炭塔大型化 情況： 5年前最大的焦炭塔直徑 x 長度為：8.23米x 34.44米; 以后 F.W.公司建設(shè)4塔流程，每個塔8.53米x 36.58米。到2002年止，5套焦化投產(chǎn)，共18座直徑8.53米的焦炭塔。 未來要建焦炭塔直徑 x 長度為：9.75米x 42.67米.直徑12米的焦炭塔可能在議論中，但無實例2142-70mm對20-36mm15CrMoRA522加熱爐設(shè)計的變化23采用雙面輻射加熱爐的優(yōu)點 雙面輻射爐一般為4室4管程箱式爐。多個瓦斯燃燒器，爐管雙面受熱，

7、平均表面熱強度從單面輻射的25到31kw/m2提高到38到47kw/m2 管內(nèi)停留時間短，流速快。爐子運轉(zhuǎn)周期長 輻射爐爐管僅為單面輻射爐管總長度的2/3 多點注高壓蒸汽或鍋爐水，抑制爐管的焦炭生成 可實行在線清焦 適宜于長周期操作和加工劣質(zhì)原料24 國外新設(shè)計的延遲焦化裝置的一些特點25早先設(shè)計、新設(shè)計的延遲焦化裝置比較26降低裝置操作壓力的影響 國外新設(shè)計的延遲焦化裝置多采用低壓操作，特別是產(chǎn)燃料焦的裝置 壓力低可提高液收，降低焦炭產(chǎn)率 壓力降低，老裝置需要改造。一般新裝置采用低壓。 壓力高一些的老裝置，在焦炭塔起泡，焦粉攜帶和彈丸焦生成方面優(yōu)于壓力低的裝置，但焦炭收率高，液收低27 對同

8、一種原料 液收上升10.6%28不同壓力條件下的焦炭塔A6，A7處理量下降29原料和產(chǎn)品焦種類不同，操作條件調(diào)節(jié)不同原料壓力 循環(huán)比液收73.58%72.66%30HCGO液收提高焦炭產(chǎn)率下降31液收提高,但質(zhì)量變差32140萬t/a延遲焦化焦炭生成和循環(huán)比的關(guān)系3900米3/天，TPR減少，焦炭產(chǎn)量減少200-300噸/天33315oC538oC593oC34TPR1.4對比1.1,燃料費用增加約30萬美金/年35兩個公司設(shè)計上有些差別36循環(huán)比 = 1.05由于分餾塔下段洗滌區(qū)液體數(shù)量很少,容易干板和結(jié)焦,因此設(shè)計:出料板位于噴淋段下、油氣入口以上；隔熱擋板在油氣入口以下，新鮮料進口以上；

9、新鮮料進塔底37循環(huán)比 1.03新鮮料直接進加熱爐38最近國內(nèi)設(shè)計的焦化分餾塔 焦化分餾塔內(nèi)人字擋板不再用減壓渣油進行換熱和洗滌，而改用HCGO。避免減壓渣油量大時，循環(huán)比過大，量小時又洗滌不充分的問題 分餾塔底設(shè)有焦粉過濾器，可過濾掉HCGO中的焦粉 減壓渣油換熱后進加熱爐進料緩沖罐，和部分HCGO混合后作爐進料。加熱爐進料緩沖罐置于原料緩沖罐上方，避免加熱爐進料泵抽空 此流程具有靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比的優(yōu)點A8后39 提高延遲焦化裝置的適應性和靈活性40延遲焦化裝置的靈活性 增加裝置的靈活性，做到可加工多種原料。如高酸值、高金屬含量、高瀝青質(zhì)油，甚至加40-60%脫油瀝青的進料 按原油供應情況和市

10、場需要輪換操作。設(shè)計上考慮既能加工產(chǎn)燃料焦的原料，也可加工產(chǎn)陽極焦的原料。裝置可以升或降壓操作，循環(huán)比可調(diào)節(jié) 裝置處理能力具有一定范圍的彈性 適應煉廠總流程要求，能最大量生產(chǎn)餾分油，增產(chǎn)下游裝置需要的原料，或最大量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦 可以處理煉廠廢渣和不合格油前二條參考ptq2005年4季度刊41加工高酸值、高鈣含量原料 蘇丹FULA原油酸值、鈣含量很高，不宜用常規(guī)煉油流程加工，決定原油進延遲焦化。采用大循環(huán)比操作方式 裝置正常運轉(zhuǎn)，但存在一些問題 用電脫鹽、脫鈣劑脫鈣效果不理想 焦化裝置采用防腐材料？但產(chǎn)品中仍有鐵離子 焦炭灰分超過規(guī)格42高酸值、高金屬含量原油的加工43國內(nèi)灰分不允許1.2%44高

11、瀝青質(zhì)含量原料的影響 塔河外輸重質(zhì)原油的殘?zhí)?、瀝青質(zhì)含量高,540oC+ 減壓 渣油，收率44.2w%,殘?zhí)?3w%,瀝青質(zhì)含量28.4w%,這種原料易在焦化時生成彈丸焦 一般認為，康氏殘?zhí)?22%) ,瀝青質(zhì)(15%),膠質(zhì)低的原料易生成彈丸焦 彈丸焦對出焦帶來不安全。彈丸焦是25mm或大一些（25cm)球型焦 采用增大循環(huán)比（0.65),使塔河進爐料的殘?zhí)拷档偷?0%左右,瀝青質(zhì)降到89%。裝置可以安全運轉(zhuǎn)45我國塔河常壓渣油的焦化瀝青質(zhì)/殘?zhí)?.5,易出彈丸焦46國內(nèi)裝置采用HCGO定量循環(huán) 由于國內(nèi)煉廠焦化裝置的下游加工能力限制，及柴汽比要求,需提高柴油產(chǎn)量,一般循環(huán)比控制在0.4左右

12、。近期開發(fā)了LCGO循環(huán)，可減少循環(huán)比，減少焦炭生成，增加液收和柴油 下游加工裝置對HCGO的瀝青質(zhì)含量和金屬含量有要求 減緩加熱爐結(jié)焦,用調(diào)節(jié)循環(huán)比來延長開工周期 改善焦炭質(zhì)量,如生產(chǎn)針狀焦和高質(zhì)量電極焦,需提高循環(huán)比 對高瀝青質(zhì)原料,加大循環(huán)比,避免彈丸焦生成47A9下游應有加工HCGO的裝置要有合適的下游加工裝置48煉廠污油加工 污油水含量控制在5%以下，否則會發(fā)生泡沫攜帶和塔盤的損害?？捎秒x心方法盡可能除去污油中的水。 脫水同時也脫出了氯化物，氯會使塔腐蝕。 在開始出焦階段，污油通過焦炭塔頂蓋噴嘴注在約430oC的焦炭上。 注污油時，焦炭塔頂部溫度不要低于288oC，塔底溫度不要低于2

13、21 oC。 4950鎮(zhèn)海煉化的“三泥”直接注入焦炭塔 50萬噸/年焦化裝置，每天控制處理“三泥” 610噸/天 為解決“三泥”輸送問題，要求泵的揚程在200m以上 對液體產(chǎn)品質(zhì)量影響不大，焦炭灰分有些上升 能耗有所上升，如用離心機將“三泥”中的水分除去，回煉效果更好51 國內(nèi)外延遲焦化裝置的技術(shù)改造動向52延遲焦化裝置的技術(shù)改造動向 全球已有幾百套延遲焦化裝置，近期除少數(shù)地區(qū)外，新建裝置的比例變少，因新裝置的投資相對較高 不少煉廠重點放到改造現(xiàn)有裝置上。約有90%的延遲焦化按燃料焦方式生產(chǎn)，裝置的能力限制了原油加工量的增長 原油變重，焦化原料增多，原料比重大，殘?zhí)扛摺＝够b置需要作適應性技術(shù)

14、改造 現(xiàn)有的老裝置需適應安全、環(huán)保和維修上的要求。它們是和裝置的擴能或產(chǎn)品升級相聯(lián)系原料變重，縮短周期問題53焦化裝置要適應重質(zhì)原料 對重質(zhì)原油，現(xiàn)盡可能從渣油中拔出減壓蠟油，供加氫裂化或催化裂化加工來生產(chǎn)汽、柴油輕質(zhì)燃料 延遲焦化加工深拔的減壓渣油或摻脫油瀝青，對原油來說，焦炭產(chǎn)率比不深拔的減壓渣油低 延遲焦化可以用于上游原油生產(chǎn)，加工非常規(guī)原油，如氫含量低的瀝青油沙、重質(zhì)原油（比重0.89+）等5455液收63.6v%56國內(nèi)摻脫油瀝青的焦化數(shù)據(jù)A1057縮短操作周期增加裝置的處理能力現(xiàn)在原油價格上升，成本增加情況下，多數(shù)煉廠考慮技術(shù)改造 美國大多數(shù)四塔流程的焦化要加工占原油25-30%的

15、渣油。技術(shù)改造重點考慮縮短焦化操作周期。 生產(chǎn)燃料焦的延遲焦化裝置占90%。處理高殘?zhí)?、高瀝青質(zhì)含量原料生產(chǎn)燃料焦，生焦時間可達10-15小時，但易生成彈丸焦； 生產(chǎn)電極焦生焦時間為12-24小時； 生產(chǎn)針狀焦生焦時間是24-36小時。58縮短周期，裝置能力增加的幅度按原油能力增120%-135%,焦化能力增110-116%來考慮 焦化裝置18小時生焦周期縮短到15小時,設(shè)備上的瓶頸不大?？s短3小時，很少的投資可以提高裝置處理能力20%以上。 如果從18小時減少到14或12小時，處理能力可增高到50%。 一些有操作經(jīng)驗的2塔和4塔構(gòu)成的裝置，生焦周期能持續(xù)運轉(zhuǎn)在10小時596061？從技術(shù)上看

16、國內(nèi)外差別62 6塔流程63有部分操作段有重疊，需要添加額外的放空和焦炭處理系統(tǒng) 冷焦和灌水649或10小時生焦和18、20小時除焦的3塔流程，比12小時生焦的雙塔焦化流程有更高的處理能力65現(xiàn)有裝置改造,提高焦炭塔的容積 加高焦炭塔高度，增大體積和空高，需考慮頂部平臺和管線改造 更換大的焦炭塔，可提高7%10%容積 新增一對焦炭塔，對6塔裝置可提高33%容積，對4塔裝置可提高50%容積 僅增加一個焦炭塔，依次作業(yè)。9或10小時生焦，18或20小時除焦的三塔流程，比12小時生焦周期的雙塔流程有更大的處理能力A11后后6667焦化裝置提高能力的改造中存在的問題及補救方法68焦炭塔使用抗泡劑 抗泡

17、劑一般為聚二甲基硅氧烷，常用HCGO或LCGO當攜帶劑，以保證有足夠的速度使劑到達泡沫的表面 為避免抗泡劑的夾帶，要使抗泡劑噴嘴和塔氣相的出口的距離最大，并離塔壁0.5-1m. 采用600k cst硅氧烷代替100k cst，硅濃度在石腦油中下降65%，在LCGO中下降73%，在HCGO中下降42% 大多數(shù)公司采用低硅抗泡劑69焦炭塔的預熱及切換采用MaxiCoking工藝 焦炭塔切換時系統(tǒng)壓力波動，往往產(chǎn)生焦粉攜帶，進料組成和數(shù)量變化，分餾塔操作不穩(wěn)定。 MaxiCoking Technology提出在焦炭塔新塔暖塔、切換時，注入來自分餾塔的焦化蠟油，或石腦油，增加系統(tǒng)壓力，防止壓力突然下降

18、 舉例：Pasadena焦化裝置，在焦炭塔預熱及切換時循環(huán)石腦油，系統(tǒng)壓力升高0.028MPa-0.035 MPa 國內(nèi)部分廠已采用注焦化柴油的前控制法，有較好效果70打開/沖洗去焦池液體冷凝液罐去分餾塔71采用MaxiCoking工藝的效果72最大限度延長加熱爐運轉(zhuǎn)時間 最新設(shè)計的爐型以雙面輻射爐為多 采用合適的爐管材質(zhì)，設(shè)計允許有較高運行溫度，較短的管內(nèi)停留時間 每組爐管能多點注入高壓蒸汽或鍋爐水，以控制管內(nèi)的流速和停留時間 保持進料較低的鈉含量，它是爐管結(jié)焦的促進劑，一般鈉含量應小于10ppm。如果鈉含量大于50ppm，則不僅爐管，同時去焦炭塔轉(zhuǎn)油線的結(jié)焦加速 用在線清焦或清管作業(yè)pig

19、ging73CSI 焦化安定性指數(shù)，溶劑滴定法，用NIR（近紅外）判斷瀝青質(zhì)絮凝點。較高的CSI值，表明焦化原料比較穩(wěn)定CII 膠體不安定指數(shù)，是飽和烴、瀝青質(zhì)餾分對芳烴、膠質(zhì)餾分之比 。飽和烴 芳烴比小，說明瀝青質(zhì)含量較高，在烷烴中是不安定的7475在線清焦（on-line spalling） 利用焦層與管材不同的膨脹系數(shù)，通過多次冷卻和升溫循環(huán)，促成焦層和管壁的分離。 加工重質(zhì)原油的VR，一般加熱爐運行6-12個月需在線清焦一次。運轉(zhuǎn)周期2-3年后燒焦。爐管表面溫度不能超過705oC。 需要在線清焦的判斷標準是： 當爐管表面溫度達到677oC左右（清焦后降50-80oC) 如果爐管入口壓力比正常升高達到0.21-0.35MPa以上 注意到爐管有熱點 在線清焦對爐管結(jié)構(gòu)有要求。不能清除無機垢76在線清焦（on-line spalling） 本方法原先的基礎(chǔ)是Mr. Lloy