1、12 1SEI 第二届延迟焦化年会论文（ 1）国外延迟焦化工程技术进展胡德铭（中国石化工程建设公司，北京 100101）摘 要：本文分析了当前延迟焦化工艺发展的格局和所处的环境，提出了当前延迟焦化工程技术进展主要集中在大型化、灵活性、操作性、安全性以及工艺设计的改进性。并介绍了延迟焦化工艺的经济性以及与相关主要渣油加工（RFCC 和渣油加氢）的比较。关键词：延迟焦化 工程 设计 经济性 渣油加工1 概况1.1 世界焦化装置加工的统计据美国“OGJ”杂志 2005 年 1 月 1 日统计，全世界共有 674 个炼厂,其中 147 个炼厂设有焦化装置，其总加工能力为 2.44 亿 t/a，比去年增
2、长 5.26%，约占世界原油蒸馏总加工能力的 5.93%。在焦化装置总加工能力中，美国为 1.29 亿 t/a，约占世界焦化装置总加工能力的 52.70%，居世界首位，我国（不包括台湾省）焦化装置总加工能力为 14.63Mt/a , 占世界焦化装置总加工能力的 5.99%， 仅次于美国，位于世界第二。其次依次为印度、墨西哥、委内瑞拉和阿根廷等，其加工能力分别为 9.33Mt/a、 8.53 Mt/a、7.97Mt/a 和5.86Mt/a。各自分别占世界焦化装置总加工能力的 3.82%、3.49%、3.26%和 2.40%1。表1 表示 2004 年世界前十位国家的焦化装置的加工能力。图-1 表
3、示各种焦化型式的比较。表1 2004 年世界焦化装置排名前十位的国家，Mt/a 1国名 炼厂数 蒸馏能力 焦化能力 焦化占蒸馏 焦化占世界焦化能力美国 132 838.74 128.70 15.34 52.70中国 56 232.48 14.63 6.29 5.9912 2印度 17 112.73 9.33 8.28 3.82墨西哥 6 84.20 8.53 10.13 3.49委内瑞拉 5 64.11 7.97 12.43 3.26阿根廷 10 31.25 5.86 18.75 2.40德国 16 116.16 5.41 4.66 2.22日本 32 235.35 5.14 2.18 2.1
4、0巴西 13 96.01 4.74 4.94 1.94俄罗斯 41 271.64 4.67 1.72 1.91世界合计 674 4120.45 244.21 5.93 100.00 ：不包括台湾省在内图1 各种焦化型式的比较 15由于延迟焦化装置工艺成熟，原料灵活性大和投资低等特点，对许多炼厂来说是优选的渣油加工方法。据美国 EIA(Energy lnformation Ageney)统计，延迟焦化在世界渣油改质中约占 13 6。据美国 SRI 报告，世界焦化能力在过去的 15 内年增长了 70以上，世界炼厂中约有 17的炼厂有焦化装置，美国炼厂中约有 35的炼厂有焦化装置 7。2000 年，
5、世界焦化加工能力中，按原料计，55的焦化能力在美国；按产量计，70的焦化能力在美国 7。美国炼厂加工的原油质量逐渐变次变劣，1981 年2001 年加0501015020250Mt/a1975年198年201年20年204年焦 炭 形 式其 它流 化 焦 化延 迟 焦 化12 3工的原油平均密度和含硫量分别从 0.8517 和 0.88%提高到 0.8684 和 1.41%，相应地加工装置构成也随之发生变化。1987 年2001 年间美国焦化加工能力增加 56，加氢裂化加工能力增加 37，催化裂化加工能力增加 14，而同期原油蒸馏的加工能力增加8。1998 年2001 年间，美国共新建 8 套
6、延迟焦化装置，加工能力增加 14.85%Mt/a，主要目的是加工更多的渣油和降低残渣燃料油量。 8,92003 年，美国的 141 个炼厂中有 56 个炼厂拥有 58 套焦化装置，其中 52 套是延迟焦化装置，4 套流化焦化装置和 2 套灵活焦化装置。美国 Exxon Mobil 公司的德克萨斯州的贝汤炼厂（Baytown）有 231 万 t/a 的延迟焦化装置和 231 万 t/a 的灵活焦化装置。美国Shell 公司的加利福尼亚州的马丁内兹炼厂（Martinez ）有 143 万 t/a 的延迟焦化装置和124 万 t/a 的灵活焦化装置。美国 10 大炼油公司拥有的 41 套延迟焦化装置
7、，占全美石油焦生产总量的 78 4。有焦化装置的炼厂比一般炼厂更为复杂，其中 80的炼厂至少有一套催化裂化装置，90的炼厂有产品精制装置 7。在北美有焦化的炼厂约有一半的炼厂有加氢裂化装置，多用于加工焦化瓦斯油。非北美炼厂中，一般有焦化装置的炼厂约有 25炼厂有加氢裂化装置，也是用于加工焦化瓦斯油。2004 年在美国之外约有 30Mt/a 的延迟焦化装置的加工能力投产，主要加工加拿大油砂和委内瑞拉的 Orincco 重油 7,10。此外，加工能力超过495 万 t/a 的延迟焦化装置正在建设中 11。1990 年美国拥有全球焦化能力的 2/3，随着委内瑞拉、墨西哥和加拿大重质、劣质原油进入美国
8、市场，予计今后 10 年内，美国将为延迟焦化工艺投资 70 亿美元，其中 30亿美元用于增加生产能力，10 亿美元用于维持生产能力，30 亿美元用于满足空气清洁修正案。最近，美国空军开始着手进行一项包括将煤浆液化进行延迟焦化的项目，PARC 技术服务公司参与此项项目，将煤浆液化经焦化后所得到的含有较多芳烃的焦化馏分油再经加氢处理，生产热稳定性好的喷汽燃料 12,13。2000 年全球焦化能力增加约 7000 万 t/a。据予测石油焦生产能力有望继续提高，大部分增长主要集中在美国以外的其他地区 4。据预测，在今后 20 年焦化工艺仍将以每年 7以上的速度逐步增长。在世界上，其生产能力远远领先于渣
9、油加氢转化工艺，但这种工艺需要后加氢精制，才能得到优质的12 4中馏分油 14。图2 表示世界焦化加工能力（1990 年2004 年） ，图3 表示世界石油焦产量1975 年2004 年） ，图4 表示石油焦按地区分配，图5 表示美国焦化装置加工能力（1946 年2004 年） ，图6 表示我国延迟焦化加工能力的增长（1990 年2004 年） 。图2 世界焦化装置加工能力 13,1516图3 世界石油焦产量 14,9,13,15,16世 界 焦 化1501601701801902021020901921941961982020204206年Mt/a世 界 焦 炭010203040506070
10、8019751980198519019520205年Mt/a美 国其 他 国 家合 计12 5图4 2004 年石油焦按地区分配 1图5 美国焦化装置加工能力 1,15,16焦 炭 分 布非 洲1%亚 洲10%东 欧6%北 美64%南 美1%西 欧6% 中 东2%US焦 化 （ 128.70）020406080101201401940195019601970198019020201年Mt/a中 国 焦 化50101502025030350190 195 20 205年万t/a12 6图6 我国延迟焦化装置加工能力的增长 15,17,181.2 近期建设和投产的延迟焦化装置1.2.1 近期投产的
11、延迟焦化装置（1） 1998 年，Sincor 公司投资 3.5 亿美元，在委内瑞拉的 Jose 投产一座加工超重原油生产合成原油的炼厂（Zuata 原油 S 4.2m%, API 8, CCR 15m%） 常压蒸馏能力14.20Mt/a，其中延迟焦化装置的处理能力为 4.90Mt/a，是目前世界上第二大的延迟焦化装置，采用“三炉六塔”型式，每个焦炭塔直径为 28 英尺（8.54m ） ，总高 120 英尺（36.6m）循环周期为 16 小时，并设有 1 个 100 万 t 的贮焦池，该装置采用联锁和程序控制 19。（2） 1998 年美国泛美公司投资 8 亿美元，对路易斯安那炼厂进行加工含硫
12、重质原油的改造，改造装置包括常压蒸馏、催化裂化、催化重整、烷基化和工厂系统工程，新建延迟焦化装置、二套硫磺回收装置以及从别的炼厂搬迁过来的一套 150 万 t/a 的减压瓦斯油的加氢处理装置。改造后炼厂的复杂系数将达到 11。炼厂加工能力为 1000 万 t/a，开工率将保持在 97以上，炼厂利润为 5 美元桶原料，每年炼厂盈利 27 亿美元（付息、扣税、折旧前） 。新建的延迟焦化装置加工能力为 412 万 t/a，生产焦炭 4000t/d。该装置是原有的减粘装置基础上建设的，增加了焦炭塔、分馏塔以及清焦和焦炭输送设备，并设置了焦化装置和常减压装置进行热联合。该项目由美国 lummuns 公司
13、设计 20。（3） 美国菲利浦斯石油公司和委内瑞拉国家石油公司（ Pdvsa）联合于 2000 年 8月完成了美国德克萨斯州的斯威尼炼厂改造，投资 4.5 亿美元新建一座 3.20 Mt/a 的延迟焦化装置。该装置从设计到建成共用时 25 个月。装置共有 4 座 9,000mm39,000mm，重 476t 的焦炭塔 21。（4） 2001 年 10 月初，美国独立的 Marathon Ashlanet Petroleum LLC 公司，在美国路易斯安那州的 11.60Mt/a 的 Garyvill 炼厂，投产了一套“一炉二塔”型式的延迟焦化装置，该装置加工能力为 1.90Mt/a，设有直径
14、30 英尺 （9.14m ） 的焦炭塔二座，采用Conoco-Bechtel 公司的延迟焦化工艺技术 22。12 7（5） 2001 年月末，美国 Exxon-Mobil 公司的加工玛耶原油的 25.85Mt/a 的贝汤炼厂，投产了一套处理能力为 2.20Mt/a 的延迟焦化装置，该装置采用“一炉二塔”型式的延迟焦化装置，焦炭塔直径为 29.8 英尺（9.10m） ，单塔处理能力已达 1.10Mt/a。该装置的建成将为炼厂以低成本的重质原料油生产更多较高价值的清洁燃料。2002 年年底前，在加勒比海沿岸，至少还有 6 座延迟焦化装置要投产。这些装置都是将廉价残渣燃料油转化成高产值的轻质产品和石
15、油焦 4。1.2.2 新近建设的延迟焦化装置（1） 2001 年底， Hess 公司和委内瑞拉 PDV 公司联合拥有的 6.50Mt/a 的Hovensa 炼厂正在增建 1 套 3.19Mt/a 的延迟焦化装置。在委内瑞拉和巴西还有几套大型延迟焦化装置，用于加工该地区的超重质原油。（2） 美国 Coastal 销售公司投资 2.5 亿美元在美国科珀斯克里斯蒂新建一套加工委内瑞拉原油的 3.00 Mt/a 的延迟焦化装置 4。（3） Cerro Negro 公司投资 5 亿美元在委内瑞拉新建一套 3.30Mt/a 的延迟焦化装置 4。（4） 2002 年，美国 Premcor 公司的阿瑟港炼厂的
16、 440 万 t/a 的延迟焦化装置（世界最大的延迟焦化装置之一） ，扩建为 578 万 t/a，以便炼厂增加更多加工廉价的低劣质原油的能力和减少重质燃料油 9。（5） 美国 Texco 公司和美国能源部签订了一份合同。建设一座 Early Entrance Corpoduction(EECP)工厂，主要将石油和煤转化成优质运输燃料、电、热能。这将意味着延迟焦化工艺将用于烃合成液体燃料、电、热能的新纪元的开始 13。2 延迟焦化工程技术进展延迟焦化装置的设计取决了装置的参数，其包括：原料参数、工艺参数和工程参数，如图7 所示 3。近年来，延迟焦化工程技术进展主要为：大型化、灵活性（原料、产品、
17、产率、质量） 、操作性、安全性以及设计改进性。大部分地研究工作着重于延迟焦化装置的操作性和安全性。12 8特性因素硫含量原料参数 康氏残炭深拔程度金属含量时间温度压力变化延迟焦化参数 工艺参数 循环比除焦因素间歇半连续连续操作工程参数 加工能力和规模因素除焦设备焦炭处理、贮存、运输图7 延迟焦化参数2.1 大型化大型化是世界石油化工的必然发展趋势，大型化的根本优点为在充分利用资源条件下，以最低的投资和操作成本获取最大经济效益。延迟焦化装置也不例外。2.1.1 装置规模大型化80 年代初期，世界上最大的延迟焦化装置是美国 Chevron 公司的 Pascagoula 炼厂的装置，加工能力为 3.
18、01 Mt/a，采用“三炉六塔”流程。1993 年装置进行了改造，现该装置处理能力已达 4.28 Mt/a。该时期内，委内瑞拉的 Lagoven 炼厂的延迟焦化装置加工能力为 5.39 Mt/a（二个平行的装置） ，也是当时的大型化装置之一，但因种种原因该项目只停留在基础设计阶段 1,2325 。90 年代初期，加拿大 Syncor 公司的生产合成原油的油砂加工厂的延迟焦化装置，处12 9理能力为 3.65 Mt/a，采用 “四炉八塔”流程，因其焦炭塔为 12,000mm30,000mm，也是当时世界上大型化装置之一 26。1993 年加拿大的 Suncor 公司的 Fort Me Murra
19、y 炼厂的延迟焦化装置经改造后处理能力达 5.03 Mt/a。1998 年印度 Reliance 公司建成目前世界上最大的延迟焦化装置，加工能力为 6.73 Mt/a（没投产）采用“四炉八塔”流程，焦炭塔直径为 29 英尺（ 8534mm） 27。最近， Lummus 公司承担一项目的设计，经第一阶段工作后，装置处理能力为 6.82 Mt/a，据该公司介绍，该装置可处理接近 9.90 Mt/a 的新鲜原料 28,29。按照美国 Flour 公司在 70 年代对建设单系列 25.00 Mt/a 炼厂的可行性研究报告，炼厂配有原油蒸馏、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、加氢精制、烷基化、制氢
20、、硫回收等装置，除催化重整和制氢装置考虑用两套并列外，其余装置均为单系列，延迟焦化装置的配套处理能力为 4.50 Mt/a，届时需配置 9,100mm 的焦炭塔 10 台 30。延迟焦化装置大型化之所以成为一种世界性地趋势，是因为大型化具有明显的投资省、劳动生产力高和生产费用低的优越性。但是，装置规模到底多大比较合适，这是一个十分复杂的问题，它涉及多种因素，如炼油厂本身的类型、资源条件、产品去向、相关配套设备的制造能力和市场（尤其是焦炭市场）容量等。一般延迟焦化装置的典型规模为 0.75 Mt/a2.75 Mt/a 较为合适 16，23，25，2829 。2.1.2 焦炭塔的大型化较大的焦炭塔
21、的设计和操作能减少因配合特殊渣油加工所需要的焦炭塔个数，显著提高投资效益。自 20 世纪 30 年代以来，焦炭塔尺寸一直在加大。1930 年时焦炭塔直径3000mm，80 年代后一般 8200mm 左右。目前，焦炭塔的标准直径为 8,200mm8,500mm。某些 9,200mm36,600mm 的焦炭塔已在运转 11，16，25，2829 。10 年前，由于水力除焦能力和技术的限制，焦炭塔直径一般为 7,900mm，操作较为平稳。目前世界上最大的焦炭塔是加拿大的 Syncor 油砂加工厂的延迟焦化装置，焦炭塔分为四组八塔，每个焦炭塔为 12,200mm30,000mm，结焦时间为 2124
22、小时 26。美国的焦炭塔一般直径为 8,000mm 左右。美国的 Foster Wheeler 公司为美国 Chevron 公司所属的 Pascagoula 炼厂设计的延迟焦化装置的焦炭塔为 8,30033,500mm，是 90 年代初期最大的焦炭塔。随后，该公司又设计和建设了一个延迟焦化装置，采用二组四塔，12 10每个焦炭塔为 8,534mm36,576mm25。1998 年，该公司为印度设计的 6.70 Mt/a 延迟焦化装置，有 8 个直径为 8840mm 的焦炭塔 27。目前，该公司已完成 5 套装置 18 座 8,530mm 的焦炭塔设计，予计相继在 2002 年前后投产， 8,8
23、40mm36,576mm 的焦炭塔也正在建设中。予计不久将来要设计 9,750mm42,672mm（总高）的焦炭塔。随着机械设计方面的改进和水力除焦技术的进步，该公司有可能设计 12,192mm（40）的焦炭塔25。美国 Bechtel 公司承包，采用 Conoco 公司技术建设的 Sweeny 炼厂的延迟焦化装置为二组四塔，每个焦炭塔为 9,000mm39,000mm，重 476t21。图8 表示历史上的焦炭塔直径的变化。图8 焦炭塔直径的变化 1,2,25图9 和图10 分别表示塔径和塔高（TT）与安装年份的关系。从图9 和图10 可见，据美国 API 的统计，1965 年1970 年间世
24、界性的焦炭塔塔径位于 6,096mm 7,620mm（20 25）之间，最大 7,925mm （26） 。塔高（TT）在21,336mm（70 ）左右。1995 年焦炭塔的塔径达到 8,534mm（28） ，塔高（TT ）约为焦 炭 塔 尺 寸101214161820224262893019501970190年焦炭塔尺寸，英尺12 1127,737mm（91 ） 31。图9 焦炭塔的直径和安装年份的关系 31图10 焦炭塔的塔高（TT）和安装年份的关系 312.2 灵活性12 12延迟焦化装置的灵活性表现在延迟焦化的工艺技术有能力去应对原料、产品、产率和质量的变化。有能力应对下游加工装置（馏分
25、油加氢处理、催化裂化和加氢裂化）的原料、流率、产品和质量的变化。2.2.1 原料延迟焦化装置目前已能处理约 60 种原料，包括直馏渣油、减粘后渣油、加氢裂化后渣油、裂解焦油和循环油、焦油砂、沥青、脱沥青焦油、澄清油、溶剂精制后的煤以及从煤衍生物、催化裂化的油浆、炼厂污油和污泥等等。处理的原料油性质范围广，一般康氏残炭 3.8w%45w% ，API 重度 220 API8，28，29 。正由于焦化装置能处理炼厂各种残渣物料被称之为炼厂的“垃圾桶” ，同时也是目前炼厂实现渣油零排放的重要装置。随着原油质量的变差变劣，重质、含硫、含酸、高金属、高残炭等原油的增加，延迟焦化更显得愈来愈重要。目前，随着
26、烃类合成液体燃料和合成原油技术的开发，也多用延迟焦化工艺进行改质。最近委内瑞拉就利用延迟焦化和加氢处理工艺对 Orinoco 的原油进行改质生产 API 1632 ，S0.1m% 的合成油项目 14。表2 委内瑞拉策略联盟的四个项目 14项 目 Sincor Hamaca Petrozuata* Cerro Hegro原生原油产量，桶/天 212,000 220,000 132,000 129,000合成原油产量，桶/天 180,000 208,000 112,000 116,000合成原油API 32 26 22 16.5基建投资，亿美元 57 42.5 43.7 23.6改质设施费 ，亿美
27、元 27 21.7 18.3 11.5* 加工 Zuata 原油（API8，S 4.2m%，CCR 15m%）* 改质设施包括：脱盐、减压蒸馏、延迟焦化和加氢处理由于所有融资机构均要求实施的改质工艺必须是经工业化证实的技术，而上述联盟至所以选用延迟焦化工艺正是由于该工艺的技术成熟性。将延迟焦化工艺作为改质工艺，并对延迟焦化产品进行各种加氢精制，合成原油的质量将取决于延迟焦化馏分油的质量和其加氢处理的苛刻度。2.2.2 产品12 13延迟焦化工艺生产 LPG、石脑油、中间馏分油和焦炭。根据原料性质不同，生产的焦炭可以为燃料焦或电极焦。延迟焦化工艺可生产的石脑油、柴油馏分和蜡油馏分必须进一步加氢处
28、理才可作为下游装置原料或作为产品（柴油）出厂。在延迟焦化工艺中产品种类和产品产率都可以通过调节操作参数进行调整。在产率中尤以中间馏分油产率占总产率的 30w%65w% 左右，在当今多产中间馏分油需求下显得尤为重要 28，29 。图11 延迟焦化工艺图-11 延迟焦化工艺流程（1）美国 Lummus 公司由于延迟焦化装置为间歇生产、焦炭塔周期性操作。装置的灵活性就是要求优化工艺操作参数（如温度、压力和循环比） 。应针对不同的原料，优化工艺条件，实现适宜的馏分油与焦炭产率之间的物料平衡，从而实现最大的经济效益。表3 表示延迟焦化装置的典型产率（以原料 w%计） 。该表说明原料和操作条件对装置产率的
29、影响。对高康氏残炭的减压渣油方案，在低压、低循环比、24 小时操作周期的条件下，如果延迟焦化装置加工能力为 1.10 Mt/a，在原料相同，设计合理，如果略提高操作压力，再将操作周期改为18 小时，则该装置可以加工 1.375 Mt/a 的原料 28，29 。表3 延迟焦化装置典型的产率 28，29项 目 减压渣油 低 CCR 减压渣油 高 CCR 减压渣油 高 CCR焦炭塔压力 低 低 高12 14产品产率,w%气体 8.0 9.0 9.4石脑油 14.0 11.7 11.3轻蜡油 26.2 27.2 26.3重蜡油 29.7 19.4 18.7焦炭 22.1 32.7 34.3（2） Fo
30、ster wheeler/UOPLLC 公司过去五年，大多数的新建和改造的延迟焦化装置均加工高硫、高金属渣油，最大量地生产液体燃料和石油焦。在考虑设计基础基础方案时，必须确定最佳操作条件，以得到最大的液化并能适合下游加工的 HCGO,美国 FWUOP LLC 公司开发的SYDECTM(Selective Yield Delayed coking)工艺以最高液体产品收率方案操作，表4 表示SYDECTM 的原料性质和产品产率 32,33。表4 SYDECTM 的原性性质和产品产率原料， 来源 委内瑞拉 南非类型 减压渣油 减压渣油 澄清油重度,API 2.6 15.2 -0.7硫,wt% 4.4
31、 0.7 0.5CCR,wt% 23.3 16.7 /操作方案 最大馏分油 阳极焦 针焦产品产率，wt%气体 8.7 7.7 9.8石脑油 10.0 19.9 8.4瓦斯油 50.3 46.0 41.6焦炭 31.0 26.4 40.2（3）美国 Foster wheeler 公司和 Conoco 公司 25,34美国 Foster wheeler 公司和 Conoco 公司大大改进延迟焦化技术，新设计的焦化装置为了提高液收，降低焦炭产率，通常采用低压（0.103MPa 表压） 、低循环（而不是零循环）的工艺设计。因为真正的零循环虽然可进一步减少焦炭产率，稍微增加液收，但增收的HCGO 质量价
32、值不高，表5 给出了超低循环和真正零循环的产率比较。表6 表示真正12 15零循环操作上的 HCGO 的性质。表5 超低循环和真正零循环操作的产率比较 项目 超低循环 真正零循环 增加值干气，lv（FOE） 5.80 5.78 +0.02C3/C4，lv 7.27 7.07 +0.20石脑油，lv 13.34 12.41 +0.93LCGO，lv 32.54 30.48 +2.04HCGO，lv 24.02 27.83 -3.81焦炭，m% 32.73 31.43 +1.30：1、真正零循环操作中 HCGO 增加的产率被其他液体产品收率的降低部分抵消了。2、真正零循环操作中的总液收仅增加 0.
33、6LV%。表6 超低循环和真正零循环操作所得到的重瓦斯油性质比较超低循环 真正零循环 增加的重瓦斯油馏分比重，API 12.78 11.55 4.35S，m% 2.58 2.55 2.37N，wppm 5303 5087 3806CCR，m% 0.53 2.43 13.70C7 不溶物， m% 432 2000 11300Ni+V 1.0 3.8 20.4馏程，10，v 387 390 体积平均沸点50，v 462 478 579EP， 578 616 /watson K 值 11.13 11.12 11.07由表5 可见该油很重，杂质含量高，几乎和原料相当。因此在考虑用哪种循环操作时应考虑下
34、游接受 HCGO 的加工装置要求。特别对于加氢裂化型的炼厂，由于加氢裂化对原料有严格的要求，如 CCR1m%，Ni+V2wppm，尤其是在 C7 不溶物也有要求的情况下应慎重考虑采用哪种循环比的操作。12 16（4）三种渣油加工工艺的产率总之，对延迟焦化装置，在焦炭有市场的情况下，延迟焦化工艺有技术优势，现在在加工减压渣油时，总液收可为 57。渣油催化裂化工艺，在以马达燃料（特别是汽油）为主要产品时，该工艺有技术优势。但渣油催化裂化工艺的原料 CCR 一般限制在约 10m%左右。但在使用常渣时的总液收约为 70（油浆不循环） ，如果包括烷基化和聚合用气时，则总液收可达到 83。渣油加氢裂化的总
35、液收最高，可达 87（多产中间馏分油） 。表7 三种渣油加工工艺的产率比较 35工艺 产率，v 备注延迟焦化 57 加工减压渣油渣油催化裂化 7083加工常压渣油，油浆不循环包括烷基化和聚合用气体渣油加氢裂化 87 多产中间馏分油2.3 操 作 性延 迟 焦 化 装 置 设 计 的 主 要 方 法 目 的 为 ： 得 到 最 大 的 液 体 产 品 ， 最 少 的 焦 炭 ， 生产 的 焦 化 重 蜡 油 的 质 量 要 符 合 下 游 加 工 装 置 的 要 求 。 优 化 焦 炭 塔 的 数 目 和 尺 寸 ， 能 量回 收 原 料 加 热 炉 系 统 和 加 热 炉 负 荷 。 最 大
36、可 能 的 利 用 空 冷 ， 将 水 冷 （ 如 有 需 要 减 至 最小 ） 。 仔 细 选 择 关 键 的 操 作 参 数 包 括 焦 炭 塔 压 力 、 温 度 和 循 环 比 等 等 。2.3.1 美 国 Lummus 公 司 的 操 作 条 件 低 压 、 高 温 和 低 循 环 比 有 利 于 提 高 液 体 产 率 和 降 低 焦 炭 产 率 。 但 是 压 力 的 降 低 又受 到 系 统 的 压 力 降 ， 焦 炭 塔 内 油 气 速 度 和 设 备 尺 寸 与 费 用 增 加 的 限 制 。 美 国Lummus 公 司 的 设 计 是 通 过 控 制 位 于 焦 化 分
37、馏 塔 塔 顶 分 离 器 的 压 力 控 制 器 来 控 制 焦 炭塔 顶 压 力 ， 从 而 达 到 低 压 操 作 。 一 般 将 压 缩 机 入 口 处 压 力 设 定 为0.07 0.14kg/cm2（ 0.007 0.014MPa） 。 焦 炭 塔 典 型 低 压 操 作 的 压 力 为1.05kg/cm2（ 0.105MPa） 。装 置 设 计 采 用 双 面 辐 射 加 热 炉 。 具 有 在 线 清 焦 技 巧 可 以 提 高 加 热 炉 燃 烧 温 度 ， 从而 提 高 焦 炭 塔 塔 顶 温 度 ， 增 加 产 品 收 率 ， 降 低 焦 炭 产 率 ， 同 时 可 以
38、延 长 加 热 炉 的 运 转12 17周 期 。 尽 可 能 的 采 用 低 循 环 比 以 得 到 最 大 液 体 产 率 的 同 时 ， 生 产 的 焦 化 蜡 油 符 合 下 游加 氢 裂 化 加 工 的 要 求 。 增 加 焦 化 分 馏 塔 内 洗 涤 段 塔 板 。 塔 内 件 和 选 择 合 适 的 洗 涤 流 率也 将 会 减 少 的 消 除 焦 粉 携 带 到 蜡 油 产 品 中 25， 28， 29， 35。2.3.2 美 国 URS 公 司 的 优 化 焦 化 技 术延 迟 的 工 艺 是 现 代 炼 厂 唯 一 采 用 间 歇 连 续 式 操 作 的 主 要 工 艺
39、。 加 热 炉 的 操 作 是连 续 的 ， 焦 化 分 馏 塔 的 操 作 也 是 连 续 的 ,而 焦 炭 塔 的 操 作 是 切 换 操 作 ,一 个 焦 炭 塔 在线 处 理 原 料 ,而 另 一 个 焦 炭 塔 进 行 吹 汽 、 冷 却 、 除 焦 、 暖 塔 。 这 种 循 环 操 作 容 易 产 生压 力 波 动 操 作 不 稳 定 等 。 为 了 减 少 这 些 操 作 不 稳 定 性 ， 提 高 装 置 的 可 操 作 性 ， 除 了在 加 热 炉 进 料 系 统 ， 燃 料 系 统 和 余 热 回 收 系 统 实 现 RMS 和 ESD 报 警 ， 自 动 联 锁 设计
40、外 ， 美 国 URS 公 司 开 发 了 在 焦 炭 塔 顶 压 力 控 制 下 注 入 瓦 斯 油 或 石 脑 油 的 “优 化焦 化 （ opticoking） ”的 专 利 技 术 36。图 12 焦 炭 塔 压 力 控 制 系 统 36优 化 焦 化 稳 定 焦 炭 塔 压 力 的 方 法 就 是 将 循 环 的 轻 焦 化 蜡 油 （ LGO， 以100 150 加 仑 分 流 率 ） 或 焦 化 汽 油 从 分 馏 塔 返 回 到 正 在 生 焦 的 高 温 焦 炭 塔 塔 顶 ， 轻焦 化 蜡 油 或 焦 化 汽 油 在 注 入 高 温 焦 炭 塔 时 被 迅 速 气 化 。
41、额 外 加 入 的 油 气 流 使 操 作 者 能12 18够 稳 定 焦 炭 塔 压 力 ， 维 持 一 个 上 升 的 压 力 过 程 。 而 用 于 稳 定 压 力 的 物 流 不 会 冷 凝 成 液体 ， 焦 炭 质 量 也 不 会 受 到 影 响 。因 此 ， 采 用 URS 公 司 的 优 化 焦 化 技 术 ， 使 操 作 者 实 现 在 切 换 四 通 阀 和 暖 塔 期 间减 缓 压 力 波 动 ， 避 免 发 泡 和 冲 塔 现 象 。 可 以 控 制 焦 炭 塔 压 力 波 动 ， 并 使 焦 化 分 馏 塔 塔顶 压 力 不 受 焦 炭 塔 波 动 的 影 响 。 更
42、重 要 的 是 在 延 迟 焦 化 装 置 的 焦 炭 塔 暖 塔 和 换 塔 时 稳定 压 力 ， 从 而 可 以 提 高 装 置 的 操 作 性 、 可 靠 性 和 安 全 性 。该 技 术 的 优 点 可 增 加 焦 化 装 置 加 工 能 力 ， 提 高 液 收 ， 降 低 消 泡 剂 用 量 ， 稳 定 装 置操 作 。 该 技 术 在 每 种 工 况 下 均 低 于 10 万 美 元 ， 其 效 益 取 决 于 炼 厂 流 程 配 置 和 焦 化 装置 设 计 。 现 已 有 好 几 个 炼 厂 采 用 此 技 术 均 达 到 予 期 效 益 36,37。2.3.3 美 国 Cok
43、ertech 公 司 的 最 大 焦 技 术美 国 Cokertech 公 司 的 最 大 焦 化 （ Maxicoking） 技 术 集 成 了 所 有 用 于 改 进 延 迟焦 化 装 置 操 作 的 稳 定 性 、 可 靠 性 和 效 益 性 的 专 有 控 制 方 法 的 专 利 技 术 ， 该 技 术 在 焦 炭塔 顶 予 热 和 切 换 期 间 ， 控 制 地 注 入 轻、重瓦斯油石脑油来 减 少 压 力 波 动 （ 图 13） 。该 技 术 是 在 焦 化 周 期 的 予 热 和 切 换 阶 段 ， 将 来 自 分 馏 塔 的 轻 重 瓦 斯 油 或 焦 化 石脑 油 产 品 循
44、 环 返 回 热 的 在 线 焦 炭 塔 顶 。 轻 瓦 斯 油 （ LGO） 或 石 脑 油 在 被 注 入 热 焦 炭塔 时 即 闪 蒸 ,增 加 了 在 线 焦 炭 塔 中 生 成 的 热 油 气 体 积 。 增 加 的 油 气 允 许 操 作 员 稳 定 焦炭 塔 压 力 ， 并 保 持 上 升 的 压 力 分 布 。 在 压 力 控 制 所 需 的 流 量 下 ， 不 会 有 LGO 或 石脑 油 冷 凝 ， 因 此 不 会 降 低 焦 炭 质 量 。12 19图 13 Maxicoking 专 利 技 术 的 焦 炭 塔 压 力 控 制 系 统 38该 技 术 在 美 国 德 克
45、萨 斯 州 的 Crow Central 的 加 工 能 力 68.8 万 t/a 的 二 塔 延 迟 焦化 装 置 ， 焦 炭 塔 操 作 周 期 为 18 小 时 ， 平 均 塔 空 高 7.01m， 日 产 阳 极 焦 约 350 千 吨 。采 用 Maxicoking 专 利 技 术 效 益 见 表 8 所 示 。采 用 Maxicoking 技 术 之 后 ， 可 以 提 高 装 置 加 工 能 力 ， 液 体 产 品 产 率 ， 减 少 焦 炭产 率 ， 抗 泡 剂 用 量 ， 更 重 要 的 是 提 高 装 置 的 可 靠 性 ， 操 作 性 和 安 全 性 。 以 上 例Cro
46、w Central 的 延 迟 焦 化 装 置 每 年 可 得 到 12 百 万 美 元 的 利 润 38。表 8 Crown Centnal 焦 化 装 置 比 较 数 据项 目 基 准 Maxicoking 差 值原 料 密 度 ， API 13.1 14.4 +1.3加 工 能 力 ， 桶 日 12356 12510 +153液 收 ， 桶 日 8853(71.6%) 10566(84.5%) +1713(+13%)石 脑 油 1441 1780 +33912 20瓦 斯 油 6848 8087 +1239循 环 比 1.17 1.01 -0.16(-85%)加 热 炉 燃 料 气 ，
47、百 万 Btu/时 67 56.3 -10.7(-14.5%)硅 注 入 量 ， 加 仑 塔 12 3 -9(-75%)塔 高 空 ， 英 尺 （ 塔 高 60 英 尺 ） 21 32 +11(+34%)焦 炭 塔 压 力 ， 磅 英 寸 2（ 表 ） 31 24 -7(-22.5%)焦 炭 ， 吨 塔 352 296 -56(-16%)分 馏 塔 顶 油 气 分 离 罐 压 力 ， 磅 英 寸 2（ 表 ）17 10 -7(-41%)2.3.3 循 环 周 期缩 短 延 迟 焦 化 循 环 周 期 是 提 高 延 迟 焦 化 加 工 能 力 的 有 效 方 法 。 一 般 ， 焦 化 循 环
48、 周期 为 24 小 时 分 为 7 个 步 骤 。 目 前 几 乎 所 有 的 新 建 延 迟 焦 化 装 置 均 采 用 现 代 化 的 短 循环 操 作 方 式 ， 即 对 每 对 焦 炭 塔 而 言 为 18 20 小 时 。 通 常 ， 将 循 环 周 期 从 24 小 时 降到 20 小 时 ， 装 置 处 理 量 可 提 高 20 。 工 业 上 把 循 环 周 期 从 24 小 时 缩 短 到 20 18小 时 可 以 较 容 易 做 到 。 实 施 一 个 中 等 的 消 除 瓶 颈 就 可 完 成 把 循 环 周 期 缩 短 到18 16 小 时 ， 16 小 时 以 下 较 困 难 。 但 是 ， 如 果 在 设 计 中 认 真 考 虑 包 括 焦 炭 处 理 、 急冷 和 切 焦 过 程 中 的 供 水 和 水 的 回 收 ， 放 空 系 统 以 及 冷 凝 油 回 用 系 统 等 保 安 系 统 ， 则 今天 在 一 些 老 装 置 中 实 施 14 小 时 的 焦 化 循 环 周 期 已 不 少 见 。 有 几 个 炼 厂 为 加 工 重 质 原料 ， 改 （ 扩 ）
