15 采用延迟焦化工艺加工重质高酸值原油的探讨.doc

1、13 1SEI 第 二 届 延 迟 焦 化 年 会 论 文 （ 7）采 用 延 迟 焦 化 工 艺 加 工 重 质 高 酸 值 原 油 的 探 讨中 国 石 化 工 程 建 设 公 司 李 出 和1、 前 言随 着 原 油 的 不 断 勘 探 和 开 发 ， 重 质 高 酸 值 原 油 会 被 不 断 的 发 现 和 开 采 ， 这 部 分 原油 的 加 工 方 法 也 逐 渐 引 起 人 们 的 重 视 。 通 常 把 比 重 较 大 的 原 油 称 为 重 质 原 油 。 酸 值 低于 0.3 mgKOH/g 的 原 油 称 为 低 酸 值 原 油 ， 酸 值 为 0.5 1.0 mgKO

2、H/g 的 原 油 称 为 含酸 原 油 ， 酸 值 大 于 1.0 mgKOH/g 的 原 油 称 为 高 酸 值 原 油 。 针 对 硫 含 量 大 于 1.0%的高 硫 原 油 的 加 工 方 法 国 内 已 积 累 了 许 多 宝 贵 的 经 验 ， 含 酸 原 油 和 高 酸 值 原 油 也 已 在 许多 炼 油 厂 进 行 了 掺 炼 ， 但 是 重 质 高 酸 值 原 油 的 独 立 加 工 ,国 内 还 没 成 熟 的 经 验 ， 本 文就 采 用 延 迟 焦 化 工 艺 对 超 重 质 高 酸 值 原 油 的 加 工 进 行 探 讨 。13 22、 原 油 性 质 及 特 点

3、下 表 为 几 种 重 质 高 含 酸 原 油 的 性 质 。原油品种分析项目 单位 克拉玛依稠油蓬莱19-3苏丹稠油孤岛原油新疆管输原油辽河原油辽河稠油密度 g/cm3 0.9180 0.9404 0.9445 0.9258 0.9070 0.9338 1.0698硫含量 wt% 0.1092 0.32 0.17 0.35 0.131 0.20 0.38酸值 mgKOH/g 4.50 6.02 13.90 2.20 4.51 2.12 12.75运动粘度 50 mm2/s 101.3 / 221.1 509.4100 mm2/s 50.81 / 129.57 / 100.7 821.3残炭

4、m% 6.11 7.94 6.41 4.75 8.98 13.92胶质 m% 18.0 13.50 16.72 12.48 17.86 23.53沥青质 m% 0.40 0.28 0.38 0.1 0.68 3.80凝点 -32 6 -21 -17 +3 32氮含量 ppm 1181.5 / 1700 / / 5800金属含量 ppmNi ppm 10.2 32.19 15.7 14.9 9.8 46.58 99.7V ppm 0.353 1.23 4.8 0.8 0.42 0.17 1.7Na ppm / 29.48 240.8 4.37 22.7Ca ppm 254.0 19.25 160

5、6 356.0Fe ppm 4.02 / 85.0 51.20Cu ppm 30m/s） 发 生 涡 流 的 部 位 ， 如 炉 管 的 弯 头 、 三 通 和 泵 中 的 腐 蚀较 严 重 ， 环 烷 酸 的 腐 蚀 呈 锐 边 、 沟 槽 、 或 液 流 状 痕 迹 。6.3 防 止 环 烷 酸 腐 蚀 的 措 施防 止 环 烷 酸 腐 蚀 应 从 三 个 方 面 着 手 ， 一 是 降 低 原 油 中 的 酸 值 ， 二 是 选 用 合 适 的 材料 和 涂 料 阻 止 酸 腐 蚀 ； 三 是 采 用 适 宜 的 操 作 条 件 ， 防 止 设 备 及 管 道 的 温 度 太 高 、 流

6、 速太 大 ， 出 现 严 重 冲 蚀 的 现 象 。（ 1） 降 低 酸 值降 低 原 油 中 的 酸 值 主 要 是 通 过 高 酸 值 原 油 和 低 酸 值 原 油 混 炼 ， 混 炼 是 一 种 较 好 的防 止 环 烷 酸 腐 蚀 的 方 法 ， 针 对 延 迟 焦 化 装 置 可 以 把 脱 盐 脱 水 后 的 超 重 质 含 酸 原 油 和 减压 渣 油 混 炼 ， 由 于 减 压 渣 油 中 含 酸 很 少 ， 可 以 减 少 焦 化 原 料 的 酸 值 ， 另 外 在 原 油 中 掺入 一 定 比 例 的 轻 油 ， 不 仅 有 利 于 脱 盐 脱 水 ， 而 且 也 可

7、降 低 原 料 的 酸 值 ， 减 少 腐 蚀 。 注碱 能 明 显 降 低 原 料 的 酸 值 ， 对 环 烷 酸 腐 蚀 有 明 显 抑 制 作 用 ， 一 般 是 在 原 油 泵 入 口 注 入10 20ppm 的 NaOH， 可 防 止 原 油 管 线 的 腐 蚀 和 HCl 对 焦 化 分 馏 塔 顶 的 腐 蚀 ， 但 注碱 会 引 炉 管 结 焦 ， 换 热 器 堵 塞 、 碱 脆 和 产 品 质 量 下 降 等 现 象 的 发 生 ， 因 此 采 用 注 碱 脱酸 应 通 过 试 验 确 定 。 采 用 深 度 脱 盐 技 术 ， 一 方 面 脱 除 钠 盐 ， 另 一 方 面

8、 脱 除 钙 、 镁 、 铁等 盐 类 ， 减 轻 因 其 水 解 而 造 成 的 塔 顶 HCl 腐 蚀 ， 对 于 焦 化 加 热 炉 采 用 大 循 环 比 操 作 ，降 低 焦 化 加 热 炉 进 料 的 酸 值 ， 减 轻 炉 管 的 腐 蚀 。（ 2） 合 理 选 材13 10选 择 适 当 的 设 备 及 管 线 的 材 质 是 目 前 最 常 用 也 是 最 有 效 的 防 止 环 烷 酸 腐 蚀 的 方 法 。不 同 酸 值 的 原 油 在 不 同 的 温 度 条 件 下 对 不 同 的 材 料 的 腐 蚀 情 况 见 下 表 。材料 酸值mgKOH/g 4000.5 0.0

9、254 0.1016 0.254 0.508 0.762 1.270 1.778 2.0320.511.0 0.127 0.254 0.381 0.635 1.016 1.524 2.032 2.2861.12.0 0.2032 0.381 0.635 0.889 1.27 1.905 2.286 2.7942.14.0 0.254 0.508 0.889 1.27 1.778 2.54 3.048 3.302C.S4.0 0.508 0.762 1.27 1.778 2.032 3.048 3.556 4.0640.7 0.0254 0.0508 0.0762 0.127 0.2032 0.

10、254 0.381 0.5080.711.5 0.0508 0.0762 0.1016 0.1524 0.254 0.381 0.508 0.6351.62.0 0.0508 0.1016 0.1524 0.2032 0.381 0.508 0.635 0.7622.14.0 0.1016 0.1524 0.2032 0.254 0.381 0.508 0.762 0.889Cr5Mo4.0 0.1524 0.2032 0.254 0.254 0.508 0.635 0.889 1.0160.7 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.1016 0.1524 0.1778

11、0.203020.711.5 0.0254 0.0254 0.0508 0.1016 0.127 0.1778 0.2032 0.2541.62.0 0.0508 0.0508 0.0762 0.1524 0.2032 0.2032 0.254 0.2542.14.0 0.0762 0.0762 0.1524 0.2032 0.254 0.254 0.3048 0.381Cr9Mo4.0 0.1016 0.1524 0.2032 0.254 0.254 0.3048 0.381 0.3810.7 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762

12、0.07620.711.5 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.07621.62.0 0.0254 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.1016 0.127 0.1272.14.0 0.0508 0.0762 0.0762 0.0762 0.0762 0.127 0.254 0.2540Cr134.0 0.0762 0.1016 0.127 0.2032 0.254 0.3048 0.381 0.508续 上 表材料 酸值mgKOH/g 40018-8 1.0 0.0254 0.0254 0.0254 0

13、.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.025413 111.12.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.02542.14.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.1016 0.10164.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.1016 0.1016 0.15242.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.02542.14.0 0.0254 0.0254

14、 0.0254 0.0254 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508316LMo4.0 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.1016 0.127 0.1778 0.2544.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.02544.16.0 0.0254 0.0254 0.0254 0.0254 0.0508 0.1016 0.1016 0.127316LMo2.5% 6.0 0.0254 0.0254 0.0508 0.0762 0.1016 0.127 0.1778 0.254注 :1.上

15、述 腐 蚀 速 度 是 在 硫 含 量 0.2 0.6%范 围 内 预 测 的2.腐 蚀 速 率 的 单 位 为 mm/a。3.上 述 数 据 摘 自 API581根 据 国 外 资 料 介 绍 ， 耐 高 酸 值 原 油 腐 蚀 的 合 金 钢 材 料 其 Mo 含 量 应 大 于2.5 。 高 温 腐 蚀 部 分 采 用 316LSS 和 317LSS（ 3 4 Mo） 材 料 为 好 。 根 据 国 内 加工 酸 值 大 于 0.5mgKOH/g 原 油 的 生 产 经 验 ， Cr5Mo、 Cr9Mo、 0Cr18Ni9Ti、 316L 钢 、347 钢 、 310 钢 匀 可 耐 一

16、 定 程 度 的 环 烷 酸 腐 蚀 ， 316L 钢 是 最 耐 环 烷 酸 腐 蚀 的 。 原 油延 迟 焦 化 工 艺 流 程 中 ， 原 油 自 进 装 置 经 换 热 、 电 脱 盐 、 再 换 热 、 闪 蒸 后 、 换 热 去 分 馏塔 以 及 分 馏 塔 底 至 加 热 炉 的 管 道 及 相 关 设 备 中 原 料 油 的 酸 值 最 高 ， 设 备 及 管 道 的 材 质在 低 温 部 位 由 于 腐 蚀 不 严 重 可 采 用 碳 钢 材 质 ， 大 于 220 的 管 道 应 采 用0Cr18Ni9Ti、 316L 或 Cr5Mo， 最 好 采 用 316L 材 质 ，

17、 资 金 允 许 的 条 件 下 采 用 317L更 可 靠 ， 闪 蒸 罐 和 焦 化 分 馏 塔 采 用 20R 316L 或 20R 317 复 合 板 ， 高 温 高 酸 值 换热 器 的 壳 体 应 采 用 20R 316L 复 合 板 或 16MnR 316L 复 合 板 ， 管 束 采 用 316L 材质 。 焦 化 分 馏 塔 内 的 循 环 油 、 蜡 油 、 中 段 油 和 柴 油 中 含 有 一 定 量 的 直 馏 馏 份 ， 其 酸 值也 较 高 ， 因 此 该 系 统 的 管 道 及 设 备 ， 高 温 条 件 下 也 应 采 用 316L 材 质 。 焦 化 分 馏

18、 塔的 塔 盘 、 降 液 管 、 换 热 板 及 支 撑 件 应 采 用 板 316 或 316L。 大 于 350 以 后 ， 316L材 质 的 强 度 受 到 影 响 ， 因 此 对 大 于 350 的 高 酸 值 油 品 管 道 最 好 采 用 317L。 机 泵 的选 材 不 但 考 虑 耐 腐 蚀 性 ， 而 且 应 考 虑 其 机 械 性 能 ， 应 以 机 械 性 能 为 主 ， 介 质 温 度 在220 350 之 间 的 机 泵 应 按 316 钢 系 列 选 择 材 料 ， 当 介 质 温 度 大 于 350 时 ， 应 由泵 制 造 厂 选 择 特 殊 的 材 料 和

19、 泵 体 结 构 。 加 热 炉 炉 管 应 选 用 316 钢 或 317 钢 ， 当 介 质温 度 大 于 420 时 ， 考 虑 的 辐 射 室 的 在 线 烧 焦 也 可 以 采 用 Cr9Mo 钢 。 焦 炭 塔 的 操 作13 12温 度 在 440 以 上 ， 环 烷 酸 大 部 分 都 气 化 和 分 解 ， 焦 炭 塔 的 材 质 可 不 考 虑 环 烷 酸 腐 蚀 ，采 用 15CrMo 是 可 行 的 。 据 文 献 （ 石 油 化 工 腐 蚀 与 防 护 1996.1） 介 绍 ， 渗 铝 钢对 耐 环 烷 酸 的 腐 蚀 性 与 316L 相 近 ， 优 于 18 8

20、 钢 ， 而 且 价 格 较 低 ， 缺 点 是 不 适 用于 焊 接 部 位 ， 因 此 为 节 省 投 资 ， 部 分 换 热 器 管 束 和 塔 内 件 可 采 用 整 体 渗 铝 钢 。 设 备 及管 道 的 壁 厚 应 充 分 考 虑 所 选 材 质 的 腐 蚀 率 和 使 用 寿 命 ， 防 止 由 于 腐 蚀 而 造 成 的 安 全 隐患 。（ 3） 优 化 设 计 和 操 作所 选 材 料 的 腐 蚀 率 一 般 不 应 大 于 0.25mm/a， 碳 钢 和 低 合 金 钢 管 道 的 腐 蚀 裕 度 可取 3mm， 不 锈 钢 管 道 的 腐 蚀 裕 度 可 取 1 2mm

21、。 温 度 对 环 烷 酸 的 腐 蚀 影 响 较 大 ， 焦化 分 馏 塔 底 的 温 度 建 议 设 计 为 350 以 下 。 在 270 280 和 390 400 的 高 环 烷 酸腐 蚀 温 度 段 ， 除 选 用 合 适 的 材 料 外 ， 应 降 低 油 品 在 管 线 内 的 流 速 ， 并 且 减 少 管 线 长 度 、减 少 弯 头 数 量 （ 尤 其 要 减 少 直 角 弯 头 ） 。在 220 400 的 环 烷 酸 腐 蚀 区 域 ， 应 避 免 和 减 少 物 流 运 动 中 的 涡 流 或 旋 转 作用 ， 应 竭 力 减 少 缝 隙 ， 防 止 缝 隙 腐 蚀

22、 。 应 使 液 体 分 流 均 匀 ， 防 止 或 减 少 偏 流 。 换 热 器可 采 用 螺 旋 拆 流 板 换 热 器 ， 防 止 涡 流 和 死 区 ， 减 少 腐 蚀 率 。 控 制 油 品 的 温 度 及 压 力 ，尽 可 能 减 少 原 油 在 管 线 及 换 热 器 内 气 化 而 增 加 流 速 ， 加 快 冲 蚀 ， 气 化 应 在 罐 或 分 馏 塔内 进 行 。 焦 化 加 热 炉 应 采 用 低 的 冷 油 流 速 和 少 的 注 汽 注 水 量 ， 使 炉 管 内 的 流 速 在 保 证不 结 焦 的 条 件 下 尽 可 能 的 低 。 在 实 际 操 作 过 程

23、 中 应 对 高 温 高 环 烷 酸 腐 蚀 部 位 ， 密 切 监视 ， 可 采 用 挂 片 试 验 法 、 超 声 波 法 、 射 线 检 测 法 等 进 行 定 期 的 检 测 ， 了 解 设 备 及 管 线的 厚 度 ， 也 可 以 采 用 电 阻 探 针 和 挂 片 探 针 的 在 线 监 测 法 ， 随 时 了 解 腐 蚀 情 况 ， 发 现 问题 后 及 时 处 理 ， 避 免 由 于 高 温 酸 腐 蚀 而 导 致 严 重 的 安 全 事 故 。7、 结 束 语采 用 延 迟 焦 化 工 艺 加 工 超 重 高 酸 值 原 油 应 在 工 艺 流 程 的 确 定 、 原 油 的

24、 预 处 理 、 设备 及 管 道 材 质 的 选 择 、 操 作 条 件 的 优 化 、 防 止 环 烷 酸 对 设 备 及 管 道 的 腐 蚀 等 方 面 认 真对 待 。 国 内 还 没 有 采 用 延 迟 焦 化 工 艺 直 接 加 工 超 重 质 高 酸 值 原 油 的 生 产 装 置 ， 本 文 的基 本 观 点 是 参 照 国 内 外 常 减 压 装 置 加 工 重 质 含 酸 原 油 的 经 验 并 结 合 延 迟 焦 化 工 艺 特 点而 提 出 的 ， 待 相 关 装 置 建 成 投 产 后 ， 通 过 实 际 生 产 才 能 积 累 相 应 的 切 真 可 靠 的 技 术

25、 和经 验 。13 13参 考 资 料1、 加 工 高 酸 值 原 油 的 防 腐 措 施 天 津 分 公 司 技 术 处 张 满 玉2、 PARSONS E&C 技 术 交 流 资 料3、 高 钙 稠 油 脱 钙 技 术 研 究 中 国 石 油 克 拉 玛 依 石 化 公 司 炼 油 化 工 研 究 院马 忠 庭 等4、 辽 河 超 稠 油 电 脱 盐 （ 脱 钙 ） 工 艺 试 验 报 告5、 苏 丹 原 油 电 脱 盐 （ 脱 钙 ） 工 艺 试 验 报 告6、 辽 河 超 稠 油 延 迟 焦 化 试 验 报 告7、 苏 丹 原 油 延 迟 焦 化 试 验 报 告8、 原 油 脱 盐 蒸 馏 防 腐 中 国 石 化 出 版 社9、 炼 油 厂 事 故 处 理 中 国 石 化 出 版 社10、 API581 2000 年 5 月 第 一 版 ”Risk-Based Inspection Base Resource Document”