延迟焦化延迟焦化装置优化、经济运行

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1、延迟焦化装置优化、经济运行锦州石化公司 赵世权 宋连军摘要：本文阐述了我国延迟焦化的发展、现状，集国内、国外经验基础上提出延迟焦化装置优化、经济运行指导性意见关键词：延迟焦化、技术进展、优化、经济运行一、 前言：延迟焦化装置自1930年世界第一套装置问世以来，至今仍长盛不衰，这是因为延迟焦化装置流程简单，投资少，是提高炼油厂轻质油收率的重要手段之一。石油焦又是炼钢、炼铝工业电极的主要原料。相对于催化裂化、重油加氢精制、加氢裂化难于加工的重质高含硫、高金属含量的渣油，采用延迟焦化加工手段是一项最好的技术，延迟焦化的产品容易处理。焦化干气可做制氢原料，焦化汽油加氢后可做重整或乙烯裂解原料，加氢后的

2、焦化柴油十六烷值高、焦化蜡油可做催化裂化或加氢裂化的原料。二、 我国延迟焦化工艺的技术进展第一阶段：科研开发阶段1958-1963年1958年在抚顺二厂建立10万吨延迟焦化试验装置到1963年抚顺30万吨工业化装置建成投产。第二阶段：我国延迟焦化装置工业运行初级阶段1963年-1988年该阶段采用国内自主开发的旋塞式四通阀、有阻焦阀延迟焦化工艺；有井架、无井架水利除焦工艺技术；该阶段延迟焦化装置十二套：荆门40万吨、南京60万吨、茂名30万吨、胜利80万吨、上海13万吨、大庆65万吨、长岭80万吨、石油一厂45万吨、石油二厂47万吨、安庆40万吨、克拉玛依、独山子70万吨、玉门15万吨，总能力

3、585万吨。存在的问题：四通阀、阻焦阀操作问题多，吹汽、给水对大气排放，冷焦水、切焦水多数没有实现循环使用，污染环境。第三阶段：我国延迟焦化技术快速发展阶段1989年-2004年1、该阶段大量吸收消化引进国外技术，延迟焦化技术标志性进步是焦炭塔向大型化发展：九十年代焦炭塔直径61002系列锦州、锦西、辽化、镇海、天津、茂名、乌鲁木齐焦炭塔直径84002以上系列：齐鲁石化、金陵石化、杨子石化、武汉、高桥、金山、茂名石化、吉林石化、辽河石化、锦州2、工艺更加完善从以上的历史演变来看，延迟焦化装置的发展逐渐迈向大型化方向发展，大型化的关键是焦炭塔的大型化，过去主要受制造水平和除焦技术的限制。装置普遍

4、由原来两炉四塔和三炉六塔的主流模式变为一路两塔的模式。同时，由于社会总体水平的进步，对环保要求越来越高，从噪声的控制、污水、废气的排放都有了长足的进步。全面提高了装置的自动化水平，主要工艺技术进步表现在：A、分馏塔顶回流罐合理设计，基本解决了过去瓦斯带液、汽油带水、含硫污水带油问题。B、全密闭放空系统的大直径放空塔使得放空系统操作更加平稳（最初放空塔直径2800，操作时晃动，安全阀经常起跳。后直径改为4200，操作平稳）。C、冷焦水全密闭自循环系统，通过旋流器将冷焦水里面的污油隔离出去，冷焦水采用的补充水使用延迟焦化装置生活污水补水或者使用厂内回用的中水，节约大量新鲜水。D、储焦场一沉池、二沉

5、池设计合理，切焦水实现了更加完善的自循环使用，平时维护简单，只需要定期用桥式吊车清除二级沉淀池焦粉就能满足高压水泵焦粉含量小于20PPm要求。E、国产高压水泵已完全替代进口高压水泵，运行稳定。3000KW以上电机实现了软启动，缓解了过去高压水泵启动对系统电网的冲击。F、除焦风动绞车已由防爆变频电动绞车代替，钻杆风动马达已由2.5马力改为4.0马力。G、焦炭塔由原来拆卸顶盖改为特种阀门形式，现已演变成自动顶盖机形式，不但密封良好，提高了安全连锁，还大大降低了劳动强度。H、三位阀、除焦器基本实现了国产化。I、双面辐射加热炉的使用，降低了局部炉管热强度，缓解了结焦倾向，提高了加热炉效率，传统的加热炉

6、胀接弯头已取消。J、加热炉辐射管的材质由Cr5Mo改为Cr9Mo，加热炉对流管的材质由20g改为Cr5Mo，提高了炉管的耐热强度，解决了炉管暴皮、变形等寿命问题。K、加热炉引进了在线清焦技术后，具备了生产期间焦化炉管在线清焦能力。L、新型保温技术，减少了焦炭塔体、高温管线热膨胀对焦炭塔及高温管线保温的影响。M、拿油泵由汽泵改为电泵降低了能耗，对开工循环升温更为有利。N、消泡剂、缓蚀剂、抑焦剂、增液剂、破乳剂等的逐步应用，一定程度上缓解了各公司部分瓶颈问题；但也应该看到，这些剂种当中，消泡剂已成为各公司广泛使用的成熟技术，效果明显。三、 焦化装置的生产现状中石油系统共有延迟焦化装置13套，按20

7、04年统计数据，总加工能力已经超过1200万吨。综合能耗平均984.11兆焦/吨，最高1620兆焦/吨，最低786.13兆焦/吨。早期焦化装置的生产运行情况：焦炭塔直径小，一般都是由5400改造成6100，焦炭塔变形严重；工艺参数控制不合理，大瓦斯管线结焦、加热炉管结焦、分馏塔底结焦，装置运行周期、单炉烧焦周期短；加热炉结构落后；平面位置狭小，不方便改造，改造后的冷焦水、切焦水自循环系统不彻底，放空塔偏小，装置各项指标落后。例如：某炼油厂焦化装置焦化炉出口温度500-502，焦炭塔顶温度高420-435，分馏塔底温度偏高380-385；这类装置改造的最好的办法是异地新建。1988-2000年设

8、计的6100直径焦炭塔的延迟焦化装置生产运行稳定，基本实现了长周期生产，问题是，焦炭塔直径偏小，装置基本上均满负荷生产，加热炉设计落后（卧管、立式、单面辐射加热炉）加热炉管变形，焦炭塔变形、放空塔小（如天津石化、锦西石化、锦西石化、辽阳石化等），仍然存在大瓦斯管线结焦、分馏塔地结焦、单炉烧焦时间短等问题。新式焦化装置，焦炭塔直径8400以上，由于采用了新技术，包括与多年来积累的焦化生产经验相结合，装置运行稳定，生产周期长（大港石化自2004年11月29日开车一直运行到现在）。四、 延迟焦化装置优化、经济运行1、 提高加工量提高焦化加工量手段有：渣油实现零销售、降低循环比、缩短生焦周期三项措施,

9、分述如下： 渣油实现零销售炼厂渣油去延迟焦化装置加工，每吨渣油的效益在80-100元左右，同时提高柴汽比，提高炼厂效益。炼厂过去的流程，常减压渣油一部分去焦化，一部分去成品罐区然后销售，现在主流程改为渣油全部去焦化，并使用了热进料：减压塔2100003渣油罐焦化原料罐该控制阀控制减压塔底液位该控制阀控制焦化原料罐液位该控制阀控制渣油罐液位该流程的优点是：炼厂渣油实现了零销售。同时，常减压或焦化装置事故停车均会用此罐做缓冲，缓解装置处理问题的时间。 循环比针对延迟焦化老流程讲，循环比的作用是洗涤焦炭塔来的油汽中的焦粉，降低蜡油残炭，同时脱除油汽过热，避免分馏塔下部结焦。焦化循环比的的大小对装置加

10、工量、焦化的工艺条件、产品质量都有很大影响。循环比大，分馏塔低温度高，分馏塔底易结焦，循环比小，分馏塔下部塔盘结焦，产品带焦粉严重。焦化重蜡油质量不好，去催化加工，污染催化剂，影响催化整体收率（其效益损失很难算出）。去加氢、加氢裂化装置碱氮、焦粉含量高，影响加氢、加氢裂化效果。为此，焦化重蜡油脱除焦粉、芳烃后去催化、加氢、加氢裂化较为合适。降低循环比的操作要针对炼厂实际情况。老式焦化流程只能降低循环比到0.2操作。再有，对于“可灵活调节循环比”的流程焦化装置来讲，炼厂焦化装置负荷低，催化负荷高，焦化高循环比操作相当于焦化重蜡油在焦化加工，这样可多产柴油，焦化操作条件要作调整。炼厂焦化装置负荷高

11、，催化负荷低，降低焦化循环比操作有利于提高炼厂经济效益。 缩短生焦周期缩短生焦周期可以提高焦化加工量，国内部分炼厂已经实现了20小时生焦。炼厂焦化装置能力大，缩短生焦周期没有意义；炼厂焦化装置能力不足，加工渣油效益好，可考虑缩短焦化装置的生焦周期。按国内现有管理体制，国内炼厂焦化实现20小时生焦，工序稳定，通过打阻泡剂可以实现稳定生产，产品质量、管理上已没有问题。考虑到国内炼厂设备水平及焦化装置各部分的配套水平，缩短生焦时间低于20小时，焦化加热炉、分馏塔、换热系统应重新核算，同时会给工序安排、管理、安全带来很大的麻烦。2、 提高液收降低操作压力、降低循环比均可以提高焦化液收，但均受到装置特性

12、限制，往往调节的范围很小。焦化污油、炼厂污油由焦化装置回炼是提高炼厂总液收的最好办法。污油回炼镇海石化将全厂污油打入焦炭塔回炼，提高焦化液收。抚顺二厂将焦化污油先到放空塔脱水，然后作为焦炭塔的急冷油回炼。见下图：我们推荐焦化污油的脱除焦粉、脱水后打回焦炭塔回炼。3、 降低能耗焦化能耗主要与加热炉火嘴的燃烧情况，低温热利用、加热炉效率的调节、装置散热，水的消耗有关，如：加热炉采用高效空气预热器，降低了排烟温度，采用高效火嘴可提高了加热炉的热效率，例如热炉热效率达到90以上；延长小吹汽时间、缩短大吹汽的时间，冬天利用水箱的热水供本装置采暖，节省采暖用蒸汽，节省蒸汽的消耗量；加热炉注水由软化水改为净

13、化水，节约软化水消耗量；设备加热和管线、仪表伴热的凝结水可进行回收；轴功率较大的电动泵采用变频调速以节省电耗；如果有条件可以利用装置的低温热源（如分馏塔顶的油气、顶循环回油等）加热水、供全厂使用、如南京石化分公司的经验，利用低温位热源加热水，冬天供采暖用，可使装置单位能耗降低35个单位，本文重点谈一谈焦炭塔保温：焦炭塔保温焦化反应为热裂化反应，散热对其反应有很大影响，散热损失大，焦炭塔壁焦炭沥青质含量高，挥发分高，加热炉负荷大。为此提出，焦炭塔可实行特殊保温，下表中，A种、硅酸盐复合毡厚120mm（国内通用） 涂料厚20mm；B种、硅酸盐复合毡厚230mm（专用） 涂料厚20mm，硅酸铝刺针毡

14、50mm。地区年平均温度9 风速3m/s塔内壁温度散热Kcal/hrKcal/（m塔高）hrKcal/全塔hr占加热炉负荷370137.5 2331.8 63534.2 2.42%380141.4 2397.4 65322.2 2.48%390145.3 2463.0 67110.1 2.55%400149.1 2528.6 68898.1 2.62%410153.0 2594.3 70686.0 2.69%420156.9 2659.9 72473.9 2.76%430160.7 2725.5 74261.9 2.82%440164.6 2791.1 76049.8 2.89%450168.

15、5 2856.7 77837.8 2.96%460172.4 2923.9 79667.3 3.03%470176.3 2989.5 81455.2 3.10%特殊保温与常规保温的计算介质温度保温种类塔外壁温度外表散热QA-QBQ减少（A，B）W/W/Kcal/hrQA-QBQA440A439.8191.492.979.948.5B439.998.5450A449.8195.994.881.548.4B449.9101.1460A459.8200.597.183.448.4B459.9103.4470A469.820599.385.348.4B469.9105.7散热损失占加热炉负荷2-3%，

16、特殊保温比普通保温可实现回收散热量50%，投资增加50万元左右。焦炭塔实施特殊保温后，壁温可提高20，可降低焦炭塔壁焦炭的挥发分，提高焦化液收。4、 焦化装置优化运行从目前我国延迟焦化装置运行情况看，我们的加热炉出口温度、加热炉注水量是不变的，小量汽提、大量汽提时间各家也不一样，为此，我们将焦化各工艺参数分析如下： 加热炉出口温度 加热炉出口温度是焦化装置的重要操作指标，和开工周期有着密切的关系。加热炉出口温度直接影响到加热后油品在焦炭塔里的反应深度、影响焦化产品的产率和质量。加热炉出口温度对焦炭塔内的泡沫层高度、大瓦斯管线结焦、焦化的循环比、加热炉管的结焦都有影响。加热炉关键是为焦化反应提供

17、合适的反应热量，原料不同，焦化炉提供的热量也不同。石蜡基原油的渣油焦化反应需要提供的热量多，环烷中间基原油的渣油焦化反应需要提供的热量少。加热炉出口温度高（偏高），焦化的循环比大，焦炭塔内气相负荷大，气相线速高，焦粉携带量大，大瓦斯管线、分馏塔底、加热炉管都易结焦。加热炉出口温度低（偏低），焦化的循环比小，焦炭塔内泡沫层高，焦化反应后期泡沫层尚没有终止反应，便开始给汽给水，污油量大，大瓦斯管线、分馏塔底、加热炉管也容易结焦。造成石油焦挥发份高，冷焦水系统严重带油。我国目前延迟焦化装置加热炉出口温度不变的，合理确定加热炉出口温度对焦化装置长周期运行是一个重要的课题，该问题我们可以参照国外经验（见

18、下文）：l 采用德国韦巴、Wintershal炼厂调整反应温度，均质、降低石油焦挥发分技术焦炭塔是延迟焦化装置的反应器，焦炭塔反应温度和反应时间影响石油焦的挥发份。下图是德国韦巴技术人员对焦炭塔内石油焦挥发份的讲解：该厂技术人员介绍，正常情况下，焦化塔内的石油焦挥发份分布见下图：操作温度对分解和缩合反应的深度有直接影响，而焦化反应所需的全部热量均由加热炉提供。所以操作温度对焦炭塔内的焦炭挥发份、硬度有很大影响。焦化加热炉出口温度过高，则生成的焦炭硬度增加，石油焦挥发份、泡沫层低，水力除焦增加困难。温度低，效果相反。因此延迟焦化加热炉出口温度变温操作即能降低石油焦挥发份，同时调节石油焦的硬度，同

19、时优化了焦化操作，提高了焦化液收。l 德国 Wintershall炼厂的观点是：重油销售不经济，尽量进焦化加工或进重油催化加工该炼厂焦化装置是100万吨/年。在焦化和煅烧技术交流过程中,他们提到和VEBA炼油厂同样的观点: 开好电脱盐 普焦生产采用变温操作,控制生焦挥发份小于10%.(见图) 换塔和小量汽提焦炭塔小量汽提的主要目的是为了保持中心孔，同时为切塔后的焦炭塔的泡沫层提供最后的一段反应时间，降低石油焦的挥发分，减少冷焦水含油。为此，小量汽提蒸汽温度尽可能高一些，以维持换塔后泡沫层最后反应；由于换塔这一扰动因素在操作中比较容易定义，利用DCS系统外加控制器的办法解决，可实现换塔前分馏操作

20、提前调整，减少操作波动；更好地稳定焦炭塔之后的系统的操作。需要着重指出的是小量汽提时也不应立即关闭急冷油阀门，严格控制焦炭塔顶温度。从实测的压力和流量数据看，刚开始汽提时，焦炭塔内的气速比正常生产时还高，所以必须利用急冷油来洗涤焦粉降低挟带。小量汽提还是应该提倡严格脱水，保证尽可能高温蒸气进入，控制蒸汽量。 加热炉注水加热炉注水的中心目的是为了提高油品在加热炉的流速，使得加热后的联合油尽快进入焦炭塔内反应。加热炉注水对炉管结焦、负荷影响很大，建议注水改为注汽，尤其是石蜡基原油特性因数比较高，注水改注汽更有利于减少加热炉结焦。另外，加热炉注水应与负荷、循环比相对应调整。加热炉注水如果大于2%，实

21、践证明会加速结焦。注水量偏大以后，不但需要加热量明显增加，而且由于流速的提高，加热炉必须有足够的强度来满足炉出口温度，这样加热炉内局部热强度增加，也势必造成局部结焦明显。老的加热炉建议适当降低注水量，摒弃原来的只靠提高注水量保证加热炉不结焦的概念。实践表明，联合油在炉管内温度骤变和速度骤变的地方更容易结焦。加热炉对流温度的控制：由于老装置多为两炉四塔或者三炉六塔的形式，所以平衡加热炉对流出口温度和分馏塔底液面的串级控制也变得复杂化了。在现有的DCS基础上，利用编程的办法，将各分支加热炉的对流出口温度作为调整总流量分配的系数引入，能很好地实现自动控制。不但使塔底液面平稳，也能更好地分配进料偏差。

22、 焦炭塔压力降低操作压力可以提高焦化液收，焦化装置操作压力往往受到大瓦斯管线结焦、分馏塔顶空冷器、冷凝器冷却效果影响。为此，降低焦炭塔顶压力措施：严格控制焦炭塔顶温度不大于420 ；急冷油注入的介质、位置、温度合适；分馏塔顶空冷器经常清洗；严格控制焦化分馏塔顶后冷器冷却水的温度。 急冷油焦化塔顶急冷油的作用是降低焦炭塔顶温度；洗涤高温油气中的焦粉，提高大瓦斯管线油气线速。急冷油的注入位置、注入方式、性质、温度及对焦炭塔顶温度控制方式对焦化大瓦斯管线结焦有影响。建议：急冷油注入位置最好注入到焦炭塔顶油气线出口下方，这样急冷油既可以降温，同时又能起到洗涤焦粉的作用。采用320中段油作急冷油，用中段

23、油的潜热降温。急冷油采用自动控制。 加热炉燃料国内焦化加热炉燃料习惯于使用焦化富气，焦化富气含硫高，对炉管、对流室空气预热器管线腐蚀严重，为此，建议，焦化加热炉一定要使用脱硫后瓦斯，提高空气预热器的使用效果，提高加热炉效率。脱硫后的瓦斯燃烧能够符合环保要求，也能够解决燃烧器结焦、偏向的问题。回收液化气，实现公司内部燃料气的综合控制、利用。结束语：1、 近十几年来，国内延迟焦化技术飞速发展，焦化技术已接近国外水平，装置运行稳定，延迟焦化装置在炼厂中发挥着巨大的作用。2、 炼厂渣油实现零销售可提高炼厂经济效益3、 参照国内外技术焦化加热炉出口温度、压力、注水、注汽、循环比、加热炉燃料等各项工艺参数需进一步优化。4、 强化焦炭塔保温，可减少焦炭塔的散热损失，提高加热炉效率，降低石油焦挥发分。5、 炼油厂污油、焦化污油到焦化装置回炼技术尚需进一步作工作。