延遲焦化裝置不宜使用深拔后渣油

延遲焦化裝置不宜使用深拔后渣油

延遲焦化機是一種無催化劑的深度熱裂化渣油轉化工藝，其特點是對原料適應性強、工藝成熟、投資低、運營成本少。采用延遲焦化加工重質和劣質渣油是煉油企業(yè)的主要選擇之一。目前延遲焦化裝置的原料呈現(xiàn)多樣化,已處理的原料多達60種,有減壓渣油、常壓渣油、超稠原油、減黏渣油、重質燃料油、煤焦油等。瀝青、催化油漿、污泥、廢胺液和污油等也送至焦化裝置中進行處理,解決了煉油企業(yè)的部分困難。延遲焦化裝置原料的多樣化和劣質化進一步推動了延遲焦化工藝技術的發(fā)展。1性質和對設備的影響1.1原料的常規(guī)要求國內加工的幾種劣質渣油性質數(shù)據(jù)見表1?？梢钥闯?劣質原油減壓深拔后的減壓渣油特點是:密度大、殘?zhí)亢土蚝扛?、黏度大、瀝青質含量高、重金屬鎳+釩含量高、瀝青質和殘?zhí)康谋戎荡?。幾種不同渣油加工工藝對原料的常規(guī)要求見表2。由表2可以看出,為防止催化劑中毒失活,渣油催化裂化和固定床渣油加氫裂化對原料中的重金屬鎳+釩和鐵含量都有嚴格的要求,為減少催化劑結焦,對其原料中的殘?zhí)亢蜑r青質含量有限制,劣質渣油特別是減壓深拔后的劣質渣油,直接作為渣油催化裂化和固定床渣油加氫裂化的原料是不合理的,也是不經濟的。延遲焦化裝置對原料的重金屬鎳+釩和鐵含量沒有嚴格要求,可加工高重金屬含量的劣質渣油,但是原料中的殘?zhí)亢蜑r青質含量太高也會給現(xiàn)有焦化裝置的操作帶來一定的困難。2.2延遲焦化主要技術狀況(1)產生彈丸焦根據(jù)資料報道,當原料的API°不大于7.0時,很可能產生彈丸焦。生產經驗和實驗研究均表明,當原料中的瀝青質和殘?zhí)康谋戎荡笥?.5,而條件又適宜時,易產生彈丸焦。根據(jù)表2判斷,以減壓深拔后劣質渣油為原料的焦化裝置產生彈丸焦是難免的。特別是追求焦化裝置經濟效益最大化,降低生焦率時,裝置設計會采用超低循環(huán)比、低反應壓力和較高的加熱爐出口溫度,則更易生成彈丸焦。彈丸焦的生成會對裝置安全生產有很多不利的影響,主要表現(xiàn)在:延長了冷焦和放水時間,打亂了冷焦程序;生產塔及冷焦塔整體及附屬管線會產生明顯的晃動或傾斜;放水時大量的焦塊、焦粉會被帶入冷焦熱水罐,造成冷焦水系統(tǒng)堵塞;卸塔底蓋和除焦時焦炭容易塌方、卡鉆;散落在平臺或地面的彈丸焦易使人滑倒;彈丸焦銷售困難等。(2)加熱爐爐管易結焦高瀝青質含量降低了渣油的熱穩(wěn)定性,容易產生結焦反應;渣油的H/C原子比越小、殘?zhí)恐翟礁?、特性因?shù)越小、芳烴/瀝青值的比值越小、鈉離子和其他金屬含量越高等越容易導致爐管結焦。劣質渣油的結焦反應溫度更低,因此加工劣質渣油的焦化加熱爐爐管結焦會提前并會更嚴重。(3)生焦率高由于劣質渣油易導致爐管結焦和產生彈丸焦,通常采用降低加熱爐出口溫度、提高循環(huán)比、提高反應壓力和劣質渣油中混兌較輕的原料來改善焦化進料的性質,保證裝置的安全平穩(wěn)生產。延遲焦化裝置降低加熱爐出口溫度、提高循環(huán)比、提高反應壓力都會導致焦炭產率提高,大大影響裝置的經濟效益。(4)分餾塔下部和焦炭塔頂油氣管線易結焦劣質渣油的熱穩(wěn)定性差,在分餾塔和高溫油氣換熱時易發(fā)生結焦反應,導致分餾塔底和換熱擋板結焦。劣質渣油的瀝青質含量高,在焦炭塔內反應的泡沫層高,焦粉易攜帶,因此焦炭塔頂油氣管線易結焦,同時焦粉帶入到分餾塔也會導致塔底焦粉沉積,影響分餾塔的正常操作。(5)安全環(huán)保壓力增大劣質渣油的硫含量較高,對設備的腐蝕加重,增加了設備、管線和儀表被腐蝕泄漏著火的危險。劣質渣油的自燃點較低,易泄漏著火的部位增加。由于生焦率的提高,不得不縮短生焦時間來保證裝置的處理能力,頻繁復雜的焦炭塔切換操作,增加了操作人員的勞動強度和發(fā)生事故的可能性。高硫焦炭的冷卻和切焦過程,導致?lián)]發(fā)至大氣中的廢蒸汽中硫化物含量增加,對環(huán)境造成污染。2國內現(xiàn)有延遲焦化技術狀況目前國內延遲焦化主要技術狀況見表3。加熱爐爐型個別為單面輻射,大部分采用雙面輻射,少數(shù)采用附墻燃燒器;加熱爐的材質一般為Cr9Mo,少數(shù)也有Cr5Mo;加熱爐的清焦方式以前一直是蒸汽-空氣燒焦,目前在線蒸汽剝焦和機械清焦也漸漸得到較好的應用。焦炭塔材質大部分為:1.0Cr0.5Mo或1.25Cr0.5Mo上部復合0Cr13,沒有全塔等壁厚和全塔復合0Cr13,過渡段大部分采用堆焊,少數(shù)采用整體鍛焊。許多裝置焦炭塔底已經配置了自動底蓋機。焦炭塔的順控聯(lián)鎖和加熱爐的順控點火應用還較少,聯(lián)鎖還僅限于加熱爐、壓縮機、水力除焦、頂/底蓋機的安全聯(lián)鎖。3反應方法是砂質渣油的延遲化技術3.1產生丸焦的焦炭裝置設計隨著重質化和劣質化原油的增加及減壓深拔技術的發(fā)展,延遲焦化原料會更加劣質化,同時隨著非固定床渣油加氫技術的不斷進步,延遲焦化工藝只有加工更劣質的原料才有出路。采用針對產生彈丸焦的裝置設計非常必要,彈丸焦的出現(xiàn)意味著焦化裝置處于最經濟條件下運行,美國許多焦化裝置視產生彈丸焦為正常操作,原料的殘?zhí)窟_到40%,瀝青質含量達到20%,有的裝置可以直接加工瀝青。針對產生彈丸焦的焦化裝置設計主要應考慮的措施:(1)焦炭塔使用1.25Cr-0.5Mo-Si(SA387-11-1)鋼板,焦炭塔裙座過渡段采用整體鍛件結構,提高其耐疲勞性,使之適應焦炭塔的晃動或傾斜;焦炭塔和其周圍的框架及平臺留有偏移和位移的空間;和焦炭塔相連的所有管道配置應考慮焦炭塔的晃動或出現(xiàn)‘香蕉’現(xiàn)象時的膨脹量。(2)提高焦炭塔的設計壓力,增加焦炭塔基礎框架的強度,Foster-Wheeler公司焦炭塔的設計壓力通常為0.41MPa左右,Conoco/Bechtel公司焦炭塔的設計壓力通常為0.69MPa左右。采用高的設計壓力,焦炭塔的壁厚增加,延長使用壽命;焦炭塔基礎框架的強度增加有利于減少塔體晃動。(3)增加焦炭塔頂/底自動卸蓋機和除焦防卡鉆及鉆桿自動盤車系統(tǒng),保證彈丸焦切焦操作的順利進行。3.2提高爐管清焦質量選擇合適的加熱爐出口溫度、爐管表面熱強度、管內油膜溫度、流速、流型(霧狀或環(huán)霧狀)、油品停留時間、加熱爐管管徑、爐管長度、爐管壁厚、爐管布置、燃燒器(附墻燃燒)的形式和注水(汽)位置等對減少爐管結焦起到關鍵的作用。選擇耐高溫材質的爐管,提高表面溫度使用上限,延長爐管的清焦周期。采用單輻射室單管程和兩個輻射室共用一個對流室的新型多管程加熱爐實現(xiàn)在線蒸汽剝焦、分爐膛燒焦和分爐膛機械清焦,實現(xiàn)加熱爐不停工清焦,延長一爐兩塔裝置的運行周期。3.3流量比保持控制分餾塔內自焦炭塔來的高溫油氣不再與焦化原料油換熱,而是采用蠟油下回流噴淋洗滌換熱脫過熱,使循環(huán)油被冷凝。循環(huán)油和原料油的流量比通過流量調節(jié)閥控制,當分餾塔底液位波動時,原料油的流量發(fā)生變化,調整循環(huán)油的流量使得循環(huán)油和原料油的流量比保持不變。該工藝具有蠟油和循環(huán)油分離精度高,蠟油的干點和殘?zhí)康?焦粉被大量的蠟油洗滌,蠟油等產品中焦粉含量較少;渣油和油氣不換熱,防止了換熱板結焦;操作中循環(huán)比保持恒定等優(yōu)點。循環(huán)比的恒定有利于保證裝置的平穩(wěn)長周期操作。3.4焦炭塔油氣管線結焦加工劣質渣油時,焦炭塔的油氣線速、泡沫層高度或出口管線溫度超高都會導致分餾塔底結焦,如果分餾塔內的重餾分油或渣油的操作溫度太高也會導致分餾塔底內構件結焦,如果分餾塔底內件設計不合理也會導致積焦,影響分餾塔的操作。通過控制處理量、減少注汽量、用料位計密切監(jiān)視料位、注高效消泡劑和出口管線注急冷油等控制焦炭塔的油氣線速、泡沫層高度和出口管線溫度等措施來減少源頭焦炭塔的焦粉攜帶;加強分餾塔內的洗滌和分餾塔外的過濾;分餾塔下部設防結焦脫過熱塔板、塔底設攪拌設施可有效減少分餾塔底焦粉沉積;分餾塔循環(huán)回流油、循環(huán)油和加熱爐進料設置過濾器,減少加熱爐進料的焦粉含量。(2)防止焦炭塔頂油氣管線結焦措施目前國內防止焦炭塔頂油氣管線結焦的技術主要有:(1)選擇合適的急冷油,通常采用中段回流油或高溫蠟油,采用柴油做急冷油雖然效果更好,但是對分餾塔的高溫位熱量利用不利;(2)在焦炭塔的塔頂油氣出口處的油氣管線上采用四通結構的急冷油注入設備;(3)方便出口管道的清焦,選用高效噴頭使急冷油霧化,提高換熱冷卻效果;(4)設置焦炭塔頂和出口管線的差壓報警,及時判斷油氣出口的結焦情況,隨時清焦;(5)消泡劑從塔頂注入,并且注入口遠離油氣出口,提高消泡效果;(6)控制焦炭塔的油氣線速和泡沫層高度,防止泡沫焦冒頂;(7)焦炭塔頂油氣管線每個彎頭處設置清焦法蘭,在不停工情況下可以采用高壓水進行清焦。3.5提高焦炭塔自動操作安全性提高安全水平主要是通過改進工藝、設備和儀表的相關設計來消除安全隱患。設備、管道、閥門、儀表等的選擇應充分考慮耐溫耐壓、耐腐蝕、耐磨蝕、耐沖蝕和抗疲勞等,避免泄漏著火和爆炸。進一步完善現(xiàn)有加熱爐、壓縮機、水力除焦、高溫泵進出口閥門和泵的安全聯(lián)鎖,增加焦炭塔的安全聯(lián)鎖和順序控制系統(tǒng),實現(xiàn)焦炭塔操作過程中安全操作,增加加熱爐的開停工順序控制系統(tǒng),實現(xiàn)燃料氣試壓、開鼓引風機、點火和蒸汽吹掃等步驟的安全操作,減少因人工誤操作和設備故障導致的安全事故發(fā)生。增加焦炭塔塔頂和塔底自動卸蓋機,提高自動化水平、降低勞動強度和提高操作的安全性,特別是提高產生彈丸焦時除焦卸蓋操作的安全性。將主要的除焦操作設置在高壓水泵房或中央控制室,輔以電視監(jiān)控系統(tǒng)和智能傳感器對整個除焦狀態(tài)進行檢測,實現(xiàn)遠程地面手動或自動除焦,避免傳統(tǒng)除焦模式對除焦人員的安全風險。3.6吹汽放空系統(tǒng)目前國內通過采用密閉吹汽放空、密閉冷焦水處理和冷焦水循環(huán)利用技術使裝置污染大大減少,但是石油焦還露天堆放,因此石油焦的密閉除焦、密閉輸送、密閉倉儲將是今后努力的方向。機械清焦取代空氣燒焦不僅減少環(huán)境污染,而且降低爐管損傷幾率和操作工勞動強度。水力除焦過程中,焦炭塔底的溜槽處會排放一定量的油氣、硫化物和蒸汽的混合物,其中的硫化物會導致裝置惡臭增加,影響操作人員的健康,應增加回收脫硫系統(tǒng),減少廢氣的排放。吹汽放空產生的含油、含焦粉和含硫化物等雜質的污水,送至污水汽提裝置由于其含油和含焦粉而影響污水汽提裝置的正常操作,送至裝置內的冷焦水處理系統(tǒng),由于其含油量較多而影響冷焦水的質量,進而影響到冷焦和切焦,采用單獨的吹汽放空污水處理系統(tǒng)以