14 目前焦化装置存在的问题及处理措施

《14 目前焦化装置存在的问题及处理措施》由会员分享，可在线阅读，更多相关《14 目前焦化装置存在的问题及处理措施（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、SEI 第二届延迟焦化年会论文（ 11）目前焦化装置存在的问题及处理措施李出和，李卓（中国石化工程建设公司 100101 ）1、概述随着世界原油价格的升高，炼油厂的成本不断增加，经济效益下降。由于重质 原油和劣质原油的价格较低，加工重质原油和劣质原油日益得到人们的重视。延迟 焦化技术作为一种适应性强、投资少、见效快的渣油加工工艺，也越来越多的被许 多炼油厂采用，以提高其加工重质原油和劣质原油的适应性。现有的炼油厂为了提 高企业的经济效益和竞争力，都在改扩建焦化装置，使之满负荷生产甚至超负荷生 产。为了充分发挥延迟焦化工艺技术的作用，本文就目前焦化装置设计及操作存在 的问题进行讨论，并探讨其处理

2、措施。2、加工能力随着原油的重质化，渣油的收率不断提高，而为提高汽油质量降低了催化装置 的掺渣比；为优化加氢裂化装置原料降低操作费用也减少重油的掺炼量；为减少销 路不畅的沥青产品降低了脱沥青装置的加工量，从而导致了渣油的过剩。炼油厂都 希望通过焦化装置加工过剩渣油，提高炼厂效益。目前焦化装置大部分都满负荷或 超负荷运行，但仍不能满足全厂渣油加工能力的要求，需要进一步提高装置处理能 力。提高焦化装置处理能力主要有两种措施：一是增加设备进行扩能改造；二是优 化操作条件进行负荷转移。增建一炉二塔和改造分馏系统是扩能改造常用的方法之 一，但有时受到平面布置和施工周期的限制，有条件的情况下，异地改造另建

3、一套 焦化装置是彻底解决渣油加工能力不足的有效措施。当渣油加工能力相差不大时， 可对装置进行消除瓶颈改造并配合操作条件优化来实现扩能的目的。例如：加热炉 增加炉管根数或加大炉管直径，采用高效燃烧器，提高炉入口温度，注水改注汽， 采用在线清焦，降低循环比，提高炉管流速和表面热强度均可有效提高加热炉处理 能力；焦炭塔适当加高，缩短生焦时间，采用中子料位计，注入高效消泡剂，提高 反应温度和压力，降低循环比，可提高焦炭塔的处理能力；分馏塔下部适当加大直 径，降低循环比，更换高效塔板，转移分馏塔的气液负荷消除瓶径来提高分馏塔的 加工能力。3、裂化深度 提高加热炉的出口温度可以提高液体收率是普遍认可的技术

4、，但是国内的大部 分焦化装置为了降低装置能耗、缩短除焦时间和延长加热炉的开工周期，炉出口温 度控制较低，一般在 490498 C。从而导致焦炭收率较高，焦炭的挥发份较高，影 响装置效益。焦炭塔油气温度提高10C，焦炭产率降低1.44% (W),瓦斯油产率提高1.9% (V)。初步估计加热炉出口温度提高 5C,液体收率至少能提高1.0% (W)。 神华煤炼油公司花费巨大投资在使煤炭液化成油品，焦化装置也应该适当的减少石 油焦的产率。因此国内的焦化装置应该根据所加工的原料通过实验确定最佳炉出口 温度，使之达到最大可裂化度，焦化原料在加热炉中要充分吸热，为在焦炭塔内充 分裂化提供能量。提高加热炉出口

5、温度会使焦炭变硬，但目前国内高压水泵出口压 力偏高，除焦能力还有一定的余量，为防止加热炉管内结焦，应优化加热炉的设计。4、高硫高酸原料的加工 目前的焦化装置，尤其是早期设计的焦化装置对高硫高酸原料的适应性较差， 主要表现在设备、管线、阀门及仪表的材质上。早期设计焦化装置原料中硫含量按 12% ( w ) ，大部分设备及管道材质为碳钢。由于进口高硫原油的增加，焦化原料中 硫含量提咼，有的渣油中硫含量咼达 5 7% (w)，焦化产品中的硫含量也大幅提咼， 高温碳钢设备及管道的腐蚀速率增加，已不能满足安全生产的需要。焦炭塔和分馏 塔应采用整体复合板材料，高温换热器应采用不锈钢管束和复合板壳体，高温管

6、道 及管件应采用 Cr5Mo 、Cr9Mo 或其加厚设计。针对加工高酸原油，虽然大部分酸分 配在减压馏分中，但减压渣油中的酸仍占 510%，酸值为 12. 0 mgKOH/g 的原油，减 压渣油的酸值约为 3. 0mgKOH/g ，加工高酸原油的渣油，目前抗硫腐蚀的设备及管 道已不能满足要求，应考虑部分设备及管道更换为 316L 材质。针对高硫高酸渣油， 其残炭值和沥青值高的特点，焦炭收率也高，导致焦炭塔容积偏小，影响装置处理 量。建议有条件时应加大塔体容积和更换材质，这样既满足加工量的要求，又可提 高对高硫高酸原料的适应性。无条件更换时应掺炼部分低硫渣油，降低焦化原料的 硫含量，保证装置长期

7、安全运行。5、装置能耗中石化 2002 年焦化装置的能耗平均值为 28.5 千克标油 /吨原料，最高值为 38.91 千克标油 /吨原料，最低值为 17.25 千克标油 /吨原料。国外设计的焦化装置 的能耗一般为 1820 千克标油 /吨原料。国内焦化装置能耗高的主要原因是：装置 加工规模较小，操作的循环比较大，全厂及装置内能量优化利用较差，加热炉开工 后期效率下降。国内降低焦化装置能耗的经验主要有：降低过剩空气系数和排烟温 度提高加热炉的热效率，降低循环比和出口温度减少燃料消耗，采用变频调速电机 节省电耗，牺牲焦炭挥发份减少焦炭塔吹蒸汽量，利用装置的低温热源加热热媒向 装置外输出能量。焦化装

8、置是热量过剩的，建议在全厂能量优化的基础上降低装置 能耗，例如：汽油、柴油和蜡油去加氢装置可考虑热出料，分馏塔顶油气和顶循环 油可加热 CFB 锅炉用的除盐水和全厂的采暖水等。6、管线结焦和产品带焦粉由于原料性质变差和焦炭塔的超负荷生产，导致目前的焦化装置在焦 炭塔顶出 口线、分馏塔底管线、加热炉进出口管线、加热炉炉管、重蜡油出分馏塔管线、吹 汽放空管线等或多或少存在结焦问题。由于分馏塔的空塔气速较大、塔的结构和塔 板设计的不合理，使焦化富气、汽油、含硫污水、柴油和蜡油携带焦粉，影响产品 质量。油品的结焦程度和油品性质、温度、停留时间有关，油品中沥青质及金属含 量高、温度高、停留时间长容易结焦

9、，因此高温易结焦部位应改善油品性质，如加 热炉进料油品应减少其金属含量或掺入一定量的轻质油来减少结焦程度；劣质油品 易结焦部位应降低温度和增加流速减少停留时间来减少结焦，如分馏塔底管线、加 热炉进口管线、重蜡油出分馏塔管线等。焦炭塔顶出口线结焦主要和焦炭塔的操作 有关，应通过进料量和消泡剂控制适宜的气速和泡沫层高度。另外注入缓焦剂对减 少系统结焦也非常有利。分馏塔侧线带焦粉和焦炭塔及分馏塔的设计及操作有密切 的关系，首先应使焦炭塔内的泡沫焦不被携带到分馏塔，必须控制适宜的气速和泡 沫层高度，一旦被携带，应考虑降低温度，终止导致结焦的缩合反应，并在分馏塔 控制气速使之沉降到塔底，另外要加强馏分油

10、洗涤阻挡焦粉不被携带到蜡油集油箱 以上，热态的焦粉类似絮状沥青质，个人认为洗涤比沉降更有效。在分馏塔改造不 便时，也可以通过自动反冲洗过滤器除去富气、汽油、含硫污水、柴油和蜡油携带 的焦粉，目前采用此措施是非常有效的。7、蜡油和柴油、循环油和蜡油组分重叠 由于焦化汽油、柴油和蜡油都属于下游加氢或催化装置的原料，一般对其质量 要求不高，分馏塔的设计对其产品的分馏精度考虑得较少，对热量利用和塔内汽液 负荷比较关注，导致目前许多焦化装置蜡油和柴油、循环油和蜡油组分重叠。焦化 汽油和柴油通常采用混合加氢精制，其产品分离精度由加氢精制装置控制，焦化装 置可适当降低要求。蜡油和柴油的重叠度有的达到80-1

11、50 C，蜡油中含有约510%的高附加值柴油，被送到下游装置除裂化产生少量气体和汽油外仍然是柴油，这样 不但占用下游装置的处理量，而且浪费能量，影响经济效益。增加柴油和蜡油的分 离塔板、增设蜡油汽提塔、取消蜡油上回流、加大中段回流量、取消中段回流利用 柴油下回流等均可减少蜡油和柴油组分的重叠度。目前国内的焦化装置大部分未对 蜡油和循环油进行分离，在油气和渣油的换热流程中，循环油通过油气和渣油换热 被冷凝和吸收，同时许多柴油和蜡油也被吸收并和循环油一起进入加热炉，在油气 和渣油不换热的流程中，循环油是靠外循环的和渣油间接换热的循环油来冷凝冷 却，循环油和蜡油之间也没有足够的分馏塔板，许多柴油和蜡

12、油也被循环油吸收， 从分馏塔底油的性质可明显看出加热炉进料中含有较多轻组分，该组分较难裂化， 影响加热炉等主要设备的处理能力。建议增加循环油和蜡油之间的分离塔板，并用 蜡油下回流量来控制。8、环境污染 随着延迟焦化技术的进步，焦化装置的环境污染也得到了改善，近几年采用的减少环境污染的措施主要有：焦炭塔的吹汽放空采用密闭塔式接触冷却油吸收回收 技术减少吹汽放污染；冷焦水采用罐式贮存、密闭冷却、尾气脱硫的工艺技术减少 了冷焦水的污染；切焦水采用离心分离、过滤、罐式贮存技术减少切焦水的污染； 加热炉的燃料气采用脱硫燃料气，采用低 NOx 火嘴，减少烟气污染；含硫污水预处 理后排到含硫污水汽提装置集中

13、处理，回收其中的h2s和nh3，净化水回用于各装置；保持焦炭的湿润，不被风吹起，减少焦炭粉尘污染。但是目前许多焦化装置仍 存在严重的污染问题：冷焦水系统仍用水池和凉水塔流程，加工高硫油时装置内臭 味较大，即使采用罐和空冷器流程的，未设脱硫设施仍然有含硫气体污染，要实现 冷焦水系统的环保操作，应在冷焦水罐顶加冷却、脱硫、水封、氮封等措施；焦炭 池和沉淀池为敞开式，有废气蒸发污染，拆卸顶底盖时也有废气蒸发污染，建议冷 焦要彻底减少切焦水的废气蒸发；焦炭为敞开式储存和运输，干燥有大风天气，仍 有焦炭粉尘污染，应考虑密闭焦池和密闭输送；吹汽放空塔安全阀放空排至焦池， 塔顶尾气排至火炬，也会造成污染，建

14、议安全阀放空密闭冷却排放，塔顶尾气排至 压缩机回收；含油污水中焦粉含量和油含量较多， 影响全厂污水处理厂的正常操作， 建议设置含油污水预处理设施，在装置内回收污油和焦粉；加热炉的燃料气总硫超 标，或用自产未脱硫干气，使烟气中二氧化硫超标，应加强脱硫装置的操作。9、安全隐患目前中国石化现有运行的焦化装置约 25 套，其中 2000 年前建成投产的约 15 套， 2000 年后建成投产的约 10 套。这些装置都不同程度的存在一定的安全隐患， 主要是：设备及管道材质不适合高硫原料的加工，腐蚀严重，特别是早期设计的焦 化装置；早期设计规范要求较低，安全设计考虑不周全；建设投资限制，设备的可 靠性差，安

15、全设施较少；对操作工培训较少，误操作较多。基于上述原因，焦化装 置的安全事故较多，时常有着火的现象发生。安全分三级，一是本质安全，如管道 或设备的设计压力远大于压力源的最大压力，该管道或设备不会超压；二是安全防 护，如焦炭塔的设计压力不可能高于原料泵出口压力，应设置安全阀，当设备超压 时以保护焦炭塔；三是安全处理，即如炉出口管线着火，火能够及时扑灭，人能安 全撤离，减少损失。消除安全隐患应从本质安全和安全防护着手，首先应根据工艺 条件检查所有设备、管道、阀门、法兰、垫片、螺栓、螺母、仪表等是否安全可靠， 如超过使用寿命或不符合安全要求应更换；其次应分析工艺过程，对超温、超压、 泄漏、误操作等，是否有相应的安全措施，如安全阀，安全联锁等，目前国内焦化 装置中的联锁主要有加热炉的安全联锁、压缩机的安全联锁、四通阀系统的 PLC 水力除焦系统的 PLC ，和国外焦化装置中的联锁相比要少的多，建议有条件的装置 可适当增加安全联锁，以保障装置安全生产。另外高温管线震动也给装置带来一定 的安全隐患，应找出震源，进行应力分析和合理配管，消除震动。安全处理对焦化 装置也非常重要，消防通道的设计、消防措施的设计、梯子平台的设计应充分考虑 焦化装置易发生火灾的特点，做到安全事故及时处理。