延迟焦化装置工艺及操作

延迟焦化装置工艺及操作内容摘要：

493571提高密度 d20变重康残 m%～增加Ni+V mg/g增加当焦炭塔操作压力降低，虽然石油焦收率下降，蜡油收率增加，但是蜡油变重，蜡油残炭和重金属含量均增加。 因此，降压操作时还应考虑蜡油质量。 总结如下：－炉出口温度增加5～6℃，～％。 温度提高，则气体、汽油、轻柴油和石油焦收率增加，重柴油收率下降。 －～，可较大提高液收，但务必注意加热炉管结焦和分馏塔蒸发段超温问题。 －馏份油循环，～％，～％，并和缓和炉管结焦。 －缩短焦化循环周期，提高焦化处理能力。 但焦化周期从24小时缩短到18小时，焦炭塔寿命损失25％，％。 ，%，焦炭收率下降1%。 对于生产燃料焦的焦化装置，为了取得最大的馏份油收率，应采取低压操作。 l 石油焦（Delayed Coke）石油焦是延迟焦化装置的产品。 石油焦通常有三种分类方法：1. 按加工方法不同，可分为生焦和熟焦。 生焦：由延迟焦化装置的焦炭塔得到，含有较多的挥发分，强度较差；熟焦：是生焦经过高温煅烧（1300℃）处理除去水分和挥发分而得，以称煅烧焦。 2. 按硫含量的高低，可分为高硫焦（S＞4%）、中硫焦（S：2%~4%）和低硫焦（S＜2%）。 3. 按其显微结构形态的不同，可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦。 海绵状焦：无定形焦，是由高胶质沥青质的原料生成的石油焦。 主要作为普通燃料。 蜂窝状焦：是由低可中等胶质沥青质含量的原料生成的石油焦。 最大的用途是经过煅烧和石墨化后生产电极。 针状焦：是由含芳香烃多的裂解渣油或催化裂化澄清油作原料生成的石油焦。 针状焦是一种具有极高经济价值的材料，可用于制造炼铝和炼钢的低电阻电极、原子反应堆的减速剂和宇宙飞行设备中的高级石墨制品等。 欲生产针状焦，首先要选择合适的原料。 芳香烃含量高而胶质、沥青质含量低，并且含硫量低的重质油是生产针状焦的良好原料。 在以生产针状焦为主要目的时，应采用大循环比和延长生焦时间，并且采用变温操作，使之有利于中间相小球体的长大和转化。 石油焦产品标准：指标一级品1A1B2A2B3A3BS%≯123挥发%分≯12121414171820灰分%≯水分%≯3333333真密度~报告/////粉焦量%（块粒8mm以下）25报告/////Si%≯//////V%≯//////Fe%≯//////l 国外的延迟焦化技术主要以美国的技术为代表，在二十世纪八十年代和九十年代发展较快，主要体现在工艺流程的合理性、操作的灵活性、设备的先进性、节能增效、减少环境污染等方面，归纳起来有如下几点：a)提高焦化反应温度增产液体产品，即在保证石油焦不太硬，炉管及转油线结焦不严重的前提下，尽可能采用较高的炉出口温度，以提高液体收率。 b)降低焦炭塔的操作压力以改善产品分布，(g)， MPa(g)。 设计压力的降低可减少焦炭收率，但分馏设备及压缩机的投资将增加。 c)降低循环比提高液体产品收率，目前国外装置较多的倾向于低循环化，有的装置接近“0”循环化操作，即单程操作，最大限度的减少石油焦的产率。 d)采用不同沸点范围的馏分油替代全部或部分普通循环，由于馏分油的循环，可增加相临馏分的产品收率，因此为改变产品分布提供了操作的灵活性。 e)对焦化原料进行预处理，如原油的深度脱盐、减压深拔、减粘裂化加氢处理等，改善焦化装置的产品质量。 在焦化原料中掺炼FCC澄清油来降低石油焦产率。 焦化进料炉前混氢来改善产品分布和质量。 f)利用催化澄清油或其它重质油生产优质的针状焦技术，在国外已成熟的应用于工业化装置。 g)焦炭塔的大型化设计应用技术，采用一炉二塔单系列规模达到160万吨/年以上。 h)采用短的生焦时间，美国焦化装置焦炭塔的生焦时间一般为10～24小时，最常用的是18小时。 采用短的生焦时间是以增加维护费用和缩短装置使用寿命为代价来减少一次性投资。 该技术对现有装置扩能改造十分有用。 i)焦炭塔采用注消泡剂措施，减少焦粉夹带，改善焦化产品的质量。 焦炭塔采用中子料位计，检测塔内的焦层及泡沫层，实现焦炭塔的安全操作，提高塔的利用率。 j)焦炭塔系统操作的自动化技术，主要包括吹汽、放空、给水、放水油气预热以及四通阀的切换工序的联锁自动控制。 塔底盖装卸的自动化也在许多炼油广泛应用。 k)利用焦化装置吹汽放空系统的过剩热量处理炼油厂的含水污油技术。 l)双火焰双面辐射焦化加热炉的设计技术，焦化加热炉的在线清焦技术，加热炉管的多点注汽技术以及双向烧焦技术。 上述技术可以进一步延长加热炉的连续运行周期。 m)先进控制技术，采用多参数的先进过程控制软件包，适用不同的操作摸式，可随原料性质变化而自动调节操作条件，根据焦炭塔的操作自动调整分馏塔的操作参数，保证产品质量，实现APC优化操作。 n)采用封闭式吹汽放空排放技术，封闭的除焦和焦炭输送技术，冷、切焦水的密闭处理循环回用技术，加热炉觜采用低NOx偏平焰火嘴技术等，均有利于减少环境污染。 l 国内焦化工艺技术状况我国的延迟焦化技术也有了长足的进步和发展，主要体现在如下几个方面：a)焦炭塔的油气预热由中进上出的预热方式改为上进下出的油气预热方式，该技术可以缩短焦炭塔的油气预热时间，避免焦炭塔甩油不净，切换四通阀时引起的焦炭塔内的凝缩油突沸冲塔现象发生。 （取消焦炭塔堵焦阀）b)焦炭塔顶油气管线采用注蜡油、中段油或柴油技术，防止管线结焦。 c)焦炭塔内采用注消泡剂技术，减少焦炭塔顶的焦粉夹带。 d)焦炭塔的设计逐步实现了大型化，、、。 焦炭塔的材质早期的20G改为目前的15CrMoR。 e)加热炉的设计由单面辐射、低流速、低表面平均热强度炉型，发展双面辐射高流速、高表面平均热强度炉型。 单炉的加工能力由10万吨/年提高140万吨/年。 f)分馏塔采用蜡油下回流洗涤技术，减少蜡油中焦粉含量。 分馏塔底油部分循环技术，减少塔结焦。 g)水力除焦方式有无井架、全井架、半井架和单井加架等多种方式，目前较多应用的是有单井架水力除焦方式。 h)水力除焦系统采用PLC安全联锁逻辑控制，取代了原来的人工手动控制，电信号联系的落后控制方式。 i)低循环比及大循环比的设计已有成熟的经验，超低循环比和零循环化还未被普通采用；可灵活调节循环比工艺大量应用于生产实践中。 j)焦炭塔的吹汽放空采用油吸收接触冷却塔式密闭放空技术，逐步取代了原来的冷却器冷却或水冷却塔急冷的吹汽放空方式，减少了对环境的污染。 k)冷、切焦水处理基本都采用了密闭式分流处理循环回用的技术，减少了冷、切焦水的补水量。 但该系统水中废气对环境的污染还未有可行的措施。 l)除焦系统目前国内大都采用敞开的贮焦池贮焦、抓斗抓焦装焦，沉淀池进行水、焦分离的方式，对环境有一定的污染。 m)仪表控制系统采用DCS控制。 加热炉部分、压缩机部分采用ESD安全联系控制系统。 全装置的APC优化控制在国内焦化装置中应用不多。 n)缩短生焦时间在国内个别炼油厂焦化装置中试用过一段时间，由于国内的倒班制度所限，没有长期执行下去。 0)冷焦水密闭处理技术：p)大型焦化压控技术：Q)保温结构采用“背带”式结构：将保温支持圈和保温钉固定在“背带”上而不直接焊接在塔壁上，以解决垂直方向的热膨胀差，并避免在塔体上产生应力集中。 外保护层采用波纹铁皮或铝皮，既增加了外保护层的刚度，又解决了塔体环向的热膨胀差。 塔体的保温材料采用三层，内部一层采用耐高温（500℃以上）且不会产生粉化的材料，三层保温材料层与层之间错缝排列，以获得了良好的防水和保温效果。 R)平单排管双面辐射多室、多程结构炉型u 采用在线烧焦技术u 采用小能量扁平火焰低NOX气体燃烧器u 采用多点注汽（水）技术 u 高压水泵 流量260－290m3/h，扬程小于3000m国内技术已比较成熟，满足直径8800mm焦炭塔除焦要求。 u 除焦控制阀 可满足扬程小于3000m的操作条件。 u 自动切换除焦器 u 水蜗轮减速器、水力马达u 自动顶盖机u 自动底盖机（开发中）l 延迟焦化操作特点延迟焦化工艺流程上采用的是一台加热炉配两个焦炭塔（也有两台加热炉配一个焦炭塔）。 热渣油油进入其中一个焦炭塔，生焦到一定高度后，将热渣油切换到另一个焦炭塔去。 对于加热炉和后部分馏、吸收稳定系统来说，是连续操作，而对于焦炭塔来说就要进行新塔准备、切换、老塔处理、除焦等间歇操作。 所以，延迟焦化是既连续又间歇的生产过程。 这是延迟焦化的操作特点。 延迟焦化生产操作与调节l 加热炉是延迟焦化装置的重要设备，它在整个装置的总投资中占有很大的比例。 它的作用是将油品加热，使油品在焦炭塔里进行反应有足够的热量。 延迟焦化生产，对加热炉有苛刻的要求，以满足生产的需要。 延迟焦化加热炉要求：1. 热传递速度快；2. 油品在炉管内停留时间短；3. 压力降小；4. 炉膛的热分配合理，表面热强度均匀等。 l 加热炉的构造 辐射室、对流室、燃烧器、烟道及烟囱、弯头及弯头箱、炉墙及钢架、辅助设备。 按照辐射室形状划分，焦化加热炉可分为立式炉、箱式炉和阶梯炉三种炉型；按照辐射管受热方式划分，焦化加热炉可分为单面辐射炉和双面辐射炉两种；按照辐射室内炉膛数量划分又可分为单室炉、双室炉及多室炉。 如果将以上不同划分方式产生的炉型进行组合即可得出多种可供选择的炉型。 ～，焦化加热炉可根据装置处理量的大小选择管程数及炉膛数量，推荐设计炉型见表1。 表焦化加热炉推荐炉型焦化装置处理量，万吨/年30306060120单面辐射炉单室2管程水平管立式炉单室2管程水平管立式炉双室4管程水平管箱式炉双面辐射炉单室1管程水平管立式炉单室1管程水平管阶梯炉单室2管程水平管箱式炉双室2管程水平管箱式炉双室2管程水平管阶梯炉4室4管程水平管箱式炉4室4管程水平管阶梯炉图双管程单面辐射水平管立式炉 图四管程单面辐射水平管箱式炉图双室四管程箱式炉 图四室四管程阶梯炉（单阶梯）图三室六管程箱式炉图六室六管程阶梯炉（单阶梯）l 立式管式加热炉立式管式加热炉是焦化装置用得较多的一种炉型。 分为单面辐射、双面辐射炉。 油品在辐射室的流向有：（1）上部进，下部出；（2）下部进，中部出；（3）下部进，上部出。 三种流向。 “上进下出”流程特点：1. 高温烟气在上面大量传热，下部是以辐射炉墙传热为主，“上进下出”流程是希望温度较低的油品首先在高温区吸热，以保证油品在单位时间里取得最多的热量，满足焦化工艺过程中对加热炉传热速度的要求；2. “上进下出”流向，可以保证油品在高速状态下经过临界反应区，单吸热而少发生反应，避免加热炉出口几根炉管和转油线结焦。 采用“下进中出”或“下进上出”加热流程改造原因：“上进下出”流程管内易结焦部位与热强度高的部位相重合。 改造为“下进中出”或“下进上出”加热流程后，减少焦化炉出口至焦炭塔转油线的长度，降低炉出口处的压力；减少不正常操作时火焰舔上高温炉管。 注意：采用“下进中出”流程，要注意中间转油线的热膨胀特性，减少热应力，中出位置应确保中间转油线的温度不高于430℃。 我国焦化炉设计一般采用“上进下出”的流程，辐射循环油从辐射室顶部进入辐射室，在辐射室加热到设定温度后从底部出加热炉经转油线到焦炭塔，这种流程的优点是高温易损坏炉管位于辐射室底部，易于现场观测炉管因管内结焦而导致的炉管颜色变化，缺点是易结焦部位正好位于高热强度区；而采用“下进中出”的方案，旨在使易结焦炉管部位与高温段错开，这种方案由于中间转油线是无效的，延长了油品在炉管内的停留时间，增大了炉管压降，因而在理论界也存在着争议。 l 多点注汽往加热炉管内注汽（或凝结水）可增加管内介质流速，降低停留时间，尤其是可降低该介质裂解温度以上段停留时间。 另外，可提高管内已生软焦脱离速度，由于这二个原因，提高了加热炉运行时间。 特别在此要强调的是采用多点注汽比仅炉入口单点注汽要好。 主要反映在：－ 在同等注汽量下，多点注气的介质流经炉管的压力降小，从而可以降低炉入口压力，也就降低了加热炉进料泵的轴功率。 － 可以经模拟计算后，在介质面临峰值热强度的部位注汽，提高该部位流速，从而可降低油膜厚度和温度，强化了管内传热。 － 由于分段注汽，便于分段调节注汽量，由于注汽量相对减少，使管内油品气相中烃分压增加，缓和了液相油品的特性因数沿炉管加热升温而变小的趋势，这种现象有利于减缓油膜层生焦速率。 国外焦化加热炉设计几乎都采用多点注汽，并且注入量比国内设计低，注汽点位置选择及注汽量的大小对焦化炉的操作是十分重要的，必须采用专业软件经多次优化核算后确定。 l 烘炉1. 烘炉目的是为了缓慢除去炉墙砌筑过程中积存的水分，并使耐火泥得到充分烧结。 2. 烘炉的操作：新建加热炉烘炉的几个阶段。 （1） 自然通风；5天（2） 强制通风；16小时（3） 蒸汽暖炉 130~150℃ 1~2天（4） 加热炉点火150℃恒温脱除自然水；（5） 320℃恒温脱除结晶水；（6） 500℃恒温脱除结晶水，耐火泥烧结。 以上温度均指炉膛温度。 烘炉过程中铬钼钢炉管出口的蒸汽温度≯450℃l 加热炉烧焦（1） 炉管结焦的判断 炉管结焦的判断方法是凭实际操作经验和仪表指示。 A、 炉管的局部结焦可以从炉管表面颜色不一样来判断。 结焦的地方，由开焦炭、盐垢的传热系数小，而使炉管表面温度高，颜色发暗红色，或者有一些灰暗的斑痕，而其他地方炉管则呈黑色。 B、 炉管的多数结焦 在炉辐射量和其他指标不变时，炉膛各。