1 国外延迟焦化工艺技术及发展情况.doc

1、1国外延迟焦化工艺技术及发展情况申海平 龙军(中国石化石油化工科学研究院,北京 100083)1、前言原油开采技术的改进降低了重质原油的开采成本，炼油企业为了降低成本，越来越多地选择加工重质原油。过去发电、制造合成气的企业大量使用重质燃料油现逐步改用煤或其它燃料，造成重质燃料油市场逐步萎缩，而市场对高质量清洁汽柴油有更多的需求，劣质渣油转化技术越来越受到重视。焦化工艺由于技术成熟、渣油转化率高、原料适应性强、生产成本低，被广泛用于重油深加工。表 1 是世界 1998 年 1 月至 2002 年 1 月延迟焦化能力统计。2002 年世界延迟焦化能力已达到 1.5 亿吨/年，从 1998 年到 2

2、002 年总计增加了 7.57%。这个统计数字实际上没有包括中国许多焦化装置，从资料看仅包括了镇海、台湾国外持股的某些公司的焦化装置，不够全面。因为仅中国焦化能力在 1999 年已超过 2063 万吨/年，而统计数字中亚太地区的总加工能力也只有 1718 万吨/年，统计与实际相差甚远。表 1 世界延迟焦化加工能力统计延迟焦化能力 （万吨/年）地 区1/98 1/99 1/00 1/01 1/020102的增加量，%9802的增加量，%美国 8187.5 8801.5 9090 9261 9534 2.95 16.44加拿大 79 81.5 82.5 82.5 82.5 0 4.43拉美/加勒比

3、地区 1068.5 1068.5 1510 1270 1270 0 18.86西欧 1320 1362 1367 1252 1237 -1.20 -6.29独联体/中东欧 1680 1523.5 1521.5 1065 1065 0.00 -36.61中东 391 391 433 433 433 0.00 10.74非洲 82.5 82.5 82.5 82.5 82.5 0.00 0亚太 1528.5 1650 1649 1563.5 1718.5 9.91 12.43合计 14337 14960.5 15735.5 15009.5 15422.5 2.75 7.572根据 2003 年美国

4、SFA 太平洋公司统计（见表 2） ，世界重油加工能力已超过原油加工能力的 20，大约 31的渣油是通过焦化工艺加工的，美国焦化能力在世界上最大，占世界总能力 40左右，由于美国对重质燃料油的需求较少，减粘装置很少。表 2 世界渣油加工能力统计*(x10 4 吨/年)转化技术 美国 欧洲加拿大墨西哥委内瑞拉 日本其它地区世界合计 %分布热加工裂化/减粘 228 11752 1721 125 8502 22323 26焦化 11674 3500 4945 343 6079 26541 31脱沥青 1472 239 203 83 390 2382 3加氢固定床 2595 775 156 3073

5、5418 12022 14沸腾床 530 411 1269 120 255 2584 3浆液床 20 20 0RFCC 4321 3541 1461 1654 9526 20498 24合计 20810 20223 9771 5392 30165 86367 100占原油能力,% 24 15 30 22 19 20*截止 2003 年 3 月所有运行和再建装置据油气杂志（Oil&Gas Journal）统计，截至 2005 年 1 月世界原油加工能力已达到 41.5 亿吨年，焦化能力为 2.49 亿吨年，世界原油加工能力和焦化能力的增长主要集中在亚洲地区。2、国外焦化工艺技术状况焦化是一个非催

6、化热加工过程，与其它催化重油加工工艺（如重油催化裂化、渣油加氢处理等）相比，具有加工成本低、原料适应性强的优势。特别是炼油企业加工大量的高硫、高氮、高金属、高沥青质含量的劣质渣油时，如果采用催化加工路线，渣油中的胶质、沥青质很容易吸附在催化剂表面结炭，造成催化剂失活；渣油中的金属元素在催化剂上沉积，破坏催化剂结构，造成催化剂中毒。另外环保对汽油中硫含量、烯烃含量要求越来越严格，采用渣油催化裂化生产的汽油很难满足汽油质量指标。如果采用焦化处理，渣油中的重金属几乎全部浓缩在焦炭中，焦化液体产品中硫、氮、沥青质含量也远小于渣油，为进一步催化加工创造了条件。在焦化过程中，当一个焦炭塔充满焦炭后，原料被

7、切到另外一个空塔，原来充焦老塔进行冷却除焦。 一般设计焦化周期为 3236 小时，1618 小时充焦，1618 小时用于除焦。典型的 1 6 小时除焦周期时间分配是吹汽 1.5 小时、3急冷充水 5.5 小时、排水 1.5 小时、拆头盖 0.5 小时、水力钻孔和切焦 2.5 小时、装头盖和试压 1 小时、预热 3.5 小时。为扩大焦化装置处理能力，有些装置采用更短甚至 12 小时的除焦程序。限制单系列延迟焦化处理能力的因素是焦炭塔的大小，焦炭塔的直径最大为 30 英尺（9.14 米） ，高度 120 英尺（36.5 米） 。新建的焦化装置处理能力规模已超过 90,000 桶天（450 万吨/年

8、） 、石油焦产量达 5,000 吨/ 天（175 万吨/年） 。最大的一炉两塔的处理能力为 45,000 桶/天、焦炭产量为 2,500 吨/ 天，更大的处理量需要多系列焦化装置。为提高液体产品收率，延迟焦化通常采用较低焦炭塔操作压力（0.103MPag） ，但在旧装置改造扩大处理量时，通常采用较高的焦炭塔压力（0.275MPag）以便控制焦炭塔油气线速。自从 1929 年美国 Standard Oil Company of Indiana 建成第一套延迟焦化装置以来，有关延迟焦化的技术革新就从未停止过。尽管目前延迟焦化技术已经比较成熟，但焦化的专利商及炼油公司仍在不断改进技术以便改善产品分布

9、、提高处理量、降低焦炭收率、提高自动化控制水平和安全性、减少污染。目前世界上焦化技术主要专利商有 ABB Lummus，Conoco/Bechtel，Foster Wheeler, Kellog Brown&Root，Lurgi 和 Petrobras。2.1 Foster Wheeler 选择收率的延迟焦化工艺（ SYDECTM）Foster Wheeler（FW）公司 SYDECTM 工艺是调整产品收率的延迟焦化工艺。为得到最大的液体产品收率，FW 建议增加加热炉注汽量、降低焦炭塔压力。焦炭塔的操作压力范围为 103689kPa，压力进一步下降需要将焦炭塔顶管线的闸阀更换为大直径球阀。SY

10、DECTM 焦化加热炉可以是单面或双面辐射型式，加热炉负荷可以使焦炭塔的入口温度提高到 510oC，采用 FW 的在线清焦技术加热炉的运行周期达到一年以上。SYDEC TM 装置以超低循环比或零循环比操作以便提高液体收率，在超低循环比操作时，在分馏塔底使用一个喷淋洗涤室替代分馏塔盘或填料避免塔盘结焦。在零循环比操作时，即使急冷产生的液体也收集作为重焦化蜡油，这些液体不会作为循环油返回加热炉（见图 1） 。两种操作方式的产品分布及重焦化蜡油性质比较见表 3（焦炭塔顶压力 103kPa）, 零循环比操作焦炭收率降低了 1.3w%，重质焦化蜡油收率增加了 3.81%。重焦化蜡油的质量下降了，比4重、

11、残炭、C 7 不溶物、金属含量和馏程均有增加。增加部分的重焦化蜡油残炭是 13.7 w%， oAPI 为 4.35，可见循环少量的重焦化蜡油可以明显改善重焦化蜡油的质量，特别是重焦化蜡油进加氢裂化时，炼厂应根据焦化蜡油质量决定采用那一种操作方式。加热炉焦化塔原料急冷油分馏塔重焦化蜡油洗涤油循环油图 1 Foster Wheeler 零循环操作示意图表 3 超低循环比和零循环比焦化产品收率及重蜡油性质对比超低循环比 零循环比产品分布干气， %(FOE) 5.80 5.78C3/C4， % 7.27 7.07石脑油， % 13.34 12.41柴油， % 32.52 30.48蜡油， % 24.0

12、2 27.83石油焦， w% 32.73 31.43蜡油性质重度， oAPI 12.78 11.55密度(20 oC)，g/cm 3 0.9844 0.9928硫， w % 2.58 2.55氮， g/g 5303 5078残炭， w% 0.53 2.43C7 不溶物， g/g 432 20005Ni+V, g/g 1.0 3.8T10, oC 387 390T50, oC 462 478干点， oC 578 616FW 在焦炭塔底安装一个特殊的阀门缩短焦炭冷却和排水过程，加速除焦过程，使生焦周期缩短到 16 小时。SYDEC TM 的另一个技术特点是有自动拆头盖机专利，操作工在与焦炭塔保持安

13、全的距离下遥控液压设备升降焦炭塔底盖和斜槽，采用滑车组合可以安全地将底盖移开。石油焦处理可以采用焦炭池或脱水仓型式，FW 的脱水仓有两种型式浆液传输和重力传输。FW 延迟焦化在线咨询软件（FWDCOA）为操作人员提供在线指导，优化焦化操作避免事故发生，这些信息有助于提高焦化处理量、优化焦化换塔周期、指导消泡剂注入、缩短冷焦时间、减少分馏塔的波动、延长加热炉运行周期、预测设备的状态等，也可以避免焦炭塔冲塔、冷焦不充分和仪表故障。FWDCOA 同时收集集散控制系统、历史数据库以及 Laboratory Information Management System(LIMS)系统数据，并自动收集储存

14、12 小时的历史数据；它可以以任何速度进行历史操作回放以便解决问题或用于其他人员学习。通过比较实测值和模型数据检测收集数据的精确度，然后对数据进行分析确定该装置是否存在问题以及是否需要改变操作。收集到的数据通过三层智能信息系统FW Inform 传送给操作人员。第一层信息是对问题提供一个简短信息和建议；第二层是提供比较详细的信息，包括有关问题是如何发现和纠正的；第三层是提供一个超级链接到 FW 标准装置操作过程的文档。 如果操作人员确认FWDCOA 诊断是准确的，即可让系统自动进行必要的修改。在 2002 年初，FW 延迟焦化装置投资大约是$25004000bpsd( 相当于100 万吨/年装

15、置的投资 50008000 万美元)。每加工一吨原料消耗 19x104kcal 燃料、22.68 度电和 0.86t 冷却水，产生 114kg 蒸汽。2.2 ConocoPhillips/Bechtel 馏分油循环ConocoPhilllips 的馏分油循环焦化专利技术是在分馏塔底安装一个抽出盘抽出所有的重焦化蜡油，通常称为闪蒸区蜡油或自然循环油，常规工艺的循环6油被更轻的焦化馏分油（315426 oC）替代作为循环油进加热炉。这样降低了进焦化反应塔中的重蜡油量，提高了重蜡油的收率，最终结果是焦炭收率降低、液体产品收率增加。一般情况下重焦化蜡油直接进催化裂化装置，如果重焦化蜡油进加氢裂化，它必

16、须过滤除去蜡油中焦粉。ConocoPhillips 采用一种专利金属盘过滤器过滤直径大于 25m 的颗粒。分馏塔闪蒸区加装分馏塔盘、喷淋洗涤油降低焦化蜡油中固体夹带和重蜡油金属含量。ConocoPhillips 和 Bechtel 于 1994 年结成合作伙伴共同开发延迟焦化技术，该技术包括以下特征： 零或最小自然循环比 馏分油循环 优化焦炭塔压力 较高的焦炭塔操作温度 较短焦炭塔生焦时间（11 小时和 20 小时焦化操作） 延长焦炭塔寿命Conoco-Bechtel 完全零循环比工艺在新建和改造装置上均可实施，分馏塔下部冷凝的重焦化蜡油从重蜡油抽出塔盘抽出，经过滤器过滤除去焦粉后出装置，而轻

17、焦化石脑油、馏分油作为循环油和新鲜料混合。这一措施避免了焦粉在分馏塔底的沉积，同时在蒸发段可使用大量洗油避免分馏塔内部结垢。与传统延迟焦化工艺相比（见表 4） ，Conoco-Bechtel 工艺的焦炭收率降低大约 10左右，除了循环部分的馏分油收率降低之外，其它馏分油收率增加，这就使炼厂能灵活地调节它们的产品分布。由于采用馏分油循环，提高了炉管线速、缩短了停留时间，可以延长加热炉操作周期，提高焦炭塔温度。如果焦炭塔体积是扩能瓶颈的话，采用馏分油循环降低焦炭收率可以提高装置的处理量。表 4 Conoco 焦化技术*与传统工艺对比产品 传统工艺 Conoco-Bechtel 差值C4 以下组分

18、9.2 10.4 +1.2C5168 oC 11.3 11.6 +0.3168343 oC 21.9 16.3 -5.6343 oC 25.4 32.9 +7.57石油焦 32.2 28.8 -3.4*装置处理能力 112x104t/a(20000bpsd)，塔顶压力 104kPa。原料：阿拉伯重质渣油，切割点 566 oC，3.5 oAPI，残炭 23.2w%Conoco-Bechtel 提供了一个更安全的除焦系统，采用敞开口的斜槽替代传统的箱式斜槽，这样在石油焦发生塌陷时有助于及时消除石油焦的冲击，使石油焦迅速流入焦炭池中。当然该技术还包括许多安全和环境的措施，如自动拆卸头盖系统、安全联锁

19、系统、石油焦引导通道、钻杆脱落制动器以及油气密闭处理系统。为客户专门定制焦化方案会带来较高的或不可预见的投资，降低装置的竞争优势。ConocoBechtel 提供标准的焦化方案，标准焦化装置有两个系列：一个两塔 20,000bpsd（112x10 4t/a）和四塔 40,000bpsd（224x10 4t/a） 。这些设计有一定的灵活性可以适应不同的土地布局。使用标准装置建设周期和投资可以减少 30左右。标准装置的投资回报率（ROI）至少比定制传统焦化工艺要高50以上。Conoco-Bechtel 报道建设了世界上最大的焦炭塔直径是 30 英尺（9.14m） ，两塔的处理能力是 34,500

20、桶天(193x10 4t/a)，该装置用来配合炼厂加工重质 Maya 原油。2002 年初期，Conoco 和 Hyprotech 签署一个 5 年协议建立一个技术联盟使炼厂的效率得到最大化。Conoco 使用 Hyprotech 的工程模拟软件优化油气生产和炼厂产品加工。2.3 ABB Lummus ABB Lummus 延迟焦化专利技术已在 60 多个装置上应用，装置的规模在75200 万吨/ 年之间。其延迟焦化技术不断改进以期达到以下目的： 最大的液体产品收率和空冷 最小的焦炭收率和水冷 优化能量回收、焦炭塔设计和原料预热焦化操作参数选择是满足以上目的的关键因素。焦炭塔低压操作可以提高馏

21、分油收率、降低石油焦收率，但增加了焦炭塔油气线速，使处理量降低。焦炭塔的压力范围为 1590psig(103620kPa), 压力越低、效果越明显（参见表5） 。8表 5 焦炭塔压力对焦化产品分布影响（高残炭原料）中等压力 低压干气液化气 基准 4.3%石脑油 基准 3.5%LCGO 基准 3.4%HCGO 基准 3.7%石油焦 基准 4.7%焦化加热炉可以是单面辐射，即加热炉管的一面接受辐射热，或新的双面辐射炉，加热炉管两面接受辐射热。Lummus 认为双面辐射加热均匀可以有效延缓加热炉结焦、延长加热炉运转周期。由于具备在线清焦手段，Lummus 焦化工艺可以采用较高的加热炉出口温度 900

22、950 oF(482510oC)。在在线清焦过程中向部分炉管注入蒸汽或冷凝介质进行除焦时，其它炉管仍在生产，装置不需要停工检修。随着加热炉管的快速升温冷却，在线清焦的加热炉管内部的焦剥落被随后蒸汽吹扫到焦炭塔中。焦化循环比可以在 0100变化。低循环比有利于提高液体产品收率、降低焦炭收率；低循环比操作时增加分馏塔洗涤段塔盘，这些塔盘用于除去液体产品中的焦粉，使重焦化蜡油适合下游装置加工。Lummus 也提供先进过程控制技术软件包用于调整操作条件、保证产品质量和优化产品收率。该控制系统包括一个焦化模型去预测产品收率和焦炭塔生焦速度。Lummus 认为他们的焦化技术具有以下特征：技术特征 操作好处

23、大量的工业和中试数据；预测模型 优化操作条件和产品分布API 污油处理技术 污油处理能力专利焦池/焦炭塔框架设计 降低投资和维护费用环境友好设计 减少气体和废物排放最新的焦炭塔机械设计 延长各种规模焦炭塔寿命9更加可靠的联锁和自动化技术 增加操作的安全性2000 年一个加工 112x104t 减压渣油/a（20,000bpsd）生产燃料焦的延迟焦化装置美国海湾投资价$4000/bpsd，包括了气体回收部分。2002 年第一季度，投资为$4173bpsd。一般加工一吨原料需要消耗 23x104kCal 燃料、24.5 度电、4.28t 冷却水同时生产 57kg 蒸汽。2.4 Kellogg Br

24、own & Root（KBR）KBR 延迟焦化技术可以适合不同的工艺条件，焦炭塔压力可以维持在103kPa，加热炉出口温度最高可达 510oC 和零循环比。降低压力操作必然使富气压缩机负荷增加，并需要对焦炭塔、分馏塔等连接管线进行改造。KBR 的自动头盖拆卸系统有条件使生焦周期缩短。 KBR 提供两种操作压力的延迟焦化技术，高压 172 kPa(25psig)，低压设计103kPa(15psig)，图 2 是两种压力操作的压力分布图，装置降压的主要限制因素是分馏塔顶富气压缩机结构和驱动设备功率。如果装置在 103kPa 操作时，为减少压力降，焦炭塔顶油气管线直径通常不小于 0.61 米。对于同

25、一种渣油原料，其不同操作压力下的焦炭塔状态见表 6。1 7 2k P aM P a1 48 3k P a1 . 3 81 . 3 8焦炭塔蒸馏塔空冷器湿瓦斯气粗石脑油柴油蜡油渣油原料去加热炉蒸汽1 0 3图 2 Kellogg 公司焦化压力分布表 6 两种压力下焦炭塔状态原 料 减压渣油 CCR23 减压渣油 CCR15焦炭塔压力， kPa 172 103 172 103新鲜原料， 104t/a 130 130 140 12010焦炭塔直径， m 8.4 8.4 8.4 8.4实际线速/允许线速 0.87 1.0 1.0 1.0焦化生焦周期， h 18 18 18 18生焦高度， m 33.5

26、 33.2 28.5 25.9瓶颈 生焦周期 线速 线速 线速2002 年初，KBR 加工延迟焦化装置的海湾投资价$32684357/bpsd（相当于 100x104t/a 的投资为$5,888x10 47,850x10 4） 。每加工一吨原油需要消耗 17 .4x104kcal 燃料、18.9 度电以及 42.8kg 蒸汽和 6.4t 冷却水。3 延迟焦化技术进展3.1 新的焦炭塔设计延迟焦化装置的焦炭塔要不断经受骤冷和骤热的变化。特别是在水冷过程中，环绕焦炭塔焊缝的金属刚性增强，导致焊缝周围硬度较低的金属鼓胀、变薄甚至产生裂缝。然而径向焊缝却不会发生此类问题。芝加哥 Bridge Iron

27、公司为避免该问题提出了新的焦炭塔设计概念，即钢板的长边径向布置，避免了环绕焦炭塔柱体焊缝。当然用于建造旧式焦炭塔的材料和焊接技术同样适用于这一新的发明，这一技术既可以用于新塔制造，也可以用于旧塔改造。这种新型焦炭塔在 2000 年已得到工业应用，BP 公司有四个旧塔改造也选用了该技术。3.2 旋流分离器Krebs 公司研制了旋流分离器用于延迟焦化的水处理系统，脱除水中的固体和焦粉，这可以减少对切焦水泵、阀门及管线的腐蚀。进料物流产生的离心力使固体颗粒甩向旋流器的外壁，经过分离后的水循环使用。据 Krebs 介绍，旋流分离器需要较低的投资、建设及维护费用，并且容易操作。3.3 焦化先进控制系统延

28、迟焦化装置的计算机先进控制系统近年来已受到广泛重视和应用，几家公司开发的系统各具特色，详见表 7。表 7 焦化先进控制系统发展状况开发商 系统/目标 控制特征 经济性 应用情况11ABB Simcon 先进控制系统/最大处理量和液收 专有焦化模型根据原料性质和操作条件预测焦化产品收率. 神经网络模型推测各馏分质量 多变量预测模型调节操作变量对于 150万吨/年装置, 50150万美元/年.已有几家使用Aspen Technology,Inc多变量控制/改进产品产量和质量,提高处理量 控制加热炉、焦炭塔、分馏塔及气体回收 40 个操纵变量、10 个前馈变量和 80 个控制变量每桶获利1530 美

29、分30套装置C.F. PicouAssociates先进控制/提高装置稳定性和产品质量,提高处理量 基于原料性质及操作变量预测焦炭塔液位 加热炉约束条件控制 主分馏控制产品产量和干点液收增加12，处理量增加5。8 套装置Honeywell 严格的多变量预测控制系统/稳定产品质量、优化热量回收、提高处理量 使用在线分析仪和操作变量预测产品质量 加热炉进料最大化 采用动力学模型每桶效益1025 美分,处理量提高 15%17套装置3.4 提高处理量和液收技术增加馏分油收率和减压渣油处理量是提高延迟焦化装置效益的两个关键因素，延迟焦化处理量经常受油气线速制约或焦炭产量制约。油气线速制约模式是指焦炭塔的

30、油气线速太高，造成焦粉夹带比较严重。焦炭产量制约模式是指生焦量超过焦炭塔体积所容许的处理量，焦炭塔空高已达到或小于防止泡沫夹带所允许的最小空高。在油气线速制约的情形下，提高馏分油收率与提高处理量发生矛盾。为了使装置的效益最大化，必须调整操作参数优化馏分油收率和石油焦产量。压力、温度和循环比的改变对馏分油和石油焦收率的影响见表 8。表 8 操作参数对焦化产品收率的影响12产品收率影响操作参数改变装置调整馏分油 石油焦焦炭塔温度升高升高加热炉出口温度。通过加热炉材质升级或使用在线清焦技术保证加热炉运转周期。增加 焦炭挥发分降低、石油焦收率降低。除焦操作中焦粉量增加。促进弹丸焦形成和加剧焦炭塔泡沫夹

31、带。操作压力升高油气线速制约的脱瓶颈措施：1、 分馏塔内安装低压降气液接触设备。2、 增加分馏塔顶冷却负荷，降低压缩机负荷。降低 增加焦炭收率。抑制弹丸焦生成，延缓泡沫形成和夹带。降低重质焦化蜡油循环量在分馏塔下部有足够的液体洗涤焦化油气，或采用特殊的塔盘及喷淋设施的情况下尽可能降低循环比。增加 重焦化蜡油的干点、残炭和金属含量升高。加工劣质原料有可能形成弹丸焦（加芳烃组分可以避免）馏分油循环替代自然循环油从焦化分馏塔抽出过滤凝缩重焦化蜡油，循环沸点较低的石脑油或馏分油去加热炉。增加 降低焦炭收率。焦化加工能力可以通过改进除焦操作、缩短焦化生焦周期来增加。缩短老塔处理时间的一个办法就是缩短焦炭

32、塔预热时间、也可以通过加快水冷过程以及试压过程；其它常用的方法还有加快头盖自动拆卸系统，例如 Fluor Daniel 使用新型无螺栓设备加快头盖拆装过程。另外一种可能的办法是省去排水过程，在焦炭塔装满水的情况下直接拆除头盖。表 9 是调整 4 个除焦步骤可能引起的问题，应该引起较大的重视。表 9 除焦步骤调整可能引起的问题步骤 潜在问题 后果及措施水冷 水冷不充分会导致焦炭存在“热点”（局部过热）和残留油，容易带来尽早开始水冷，但由于高温和压力的不同，有可能在塔体和锥体产生鼓包13安全事故。 或裂纹。排水 排水不完全，残留的热水可能带来安全问题。采用完全自动的底盖拆卸系统水力除焦 加快切焦使

33、焦炭颗粒大小发生变化预热 预热温度过低会导致 1、到分馏塔的油气量太少，馏分产品不合格；2、由于热冲击导致塔体弯曲或开裂使用电动球型四通阀，减慢四通阀切换过程。3.5 掺炼污油和 FCC 油浆焦化装置加工炼厂废油（水处理厂来的污油） ，一般是在冷焦过程中加入。在生焦过程中加入污油，如果污油的水含量大于 5，容易造成泡沫夹带和塔盘损坏，因此加工污油必须采取措施，例如离心分离尽可能除去污油中的水分，脱水过程同时除去水中的氯化物，避免分馏塔的腐蚀，一项专利脱水方法就是在冷焦开始阶段将含水污油注入到焦炭塔内。Agip Petroli 在 Gela 炼厂焦化装置处理过废油。在除焦的初始阶段，将废油从焦炭

34、塔顶注入到 430oC 焦层顶部，轻油和水挥发、而重渣留在焦炭上。Agip 认为该技术是成功的，因为石油焦的质量未受影响，同时也没有带来任何环境问题。尽管 Agip 加工废油取得成功经验，但有时也会遇到以下问题：潜在问题 补救措施废油加入时间过长，塔顶温度太低造成开头盖时气味过大在 288oC 以下停止注废油。排水泵被污油杂质堵塞 在泵前安装过滤网或在线研磨机。污油注入量过大，底盖打开时温度太低造成污油流失。监测污油的注入量。有些炼厂在焦化原料中掺入部分催化裂化澄清油，可以提高石油焦的各向异性，使其接近海绵焦或针状焦，避免弹丸焦形成。焦炭塔注入油浆量大约在1020。尽管掺炼油浆有一些好处，但也

35、会带来一些问题：如果催化剂粉末没有除去，焦化加热炉的运行周期可能会缩短，石油焦的灰分超过顾客所要求的指标；此外掺炼油浆可能导致循环物料的可裂化性能降低，使部分油浆在加14氢处理、催化裂化和焦化装置中循环，导致炼厂加工能力降低。3.6 弹丸焦形成及影响弹丸焦是由于原料中沥青质含量过高从液体原料沉淀分离快速结焦形成的,弹丸焦一般是 25mm 小球，这些小球比较松散的粘结在一起形成直径在 25cm的大球。弹丸焦的形成主要是由原料性质所决定，具有高残炭（22%） 、高沥青质（15%）和较低胶质含量的原料易于形成弹丸焦。原料中杂原子、金属含量以及产地与弹丸焦形成密切相关。阿拉伯重油、Maya、委内瑞拉和

36、高氮含量的加利福尼亚原油的减压渣油都容易形成弹丸焦。加入 FCC 油浆增加沥青质的溶解性有助于减少沥青质的沉淀。操作条件也会影响弹丸焦形成。降低加热炉出口温度有利于减缓弹丸焦形成；同时循环比和焦炭塔压力增加阻止原料的快速气化，降低了弹丸焦前躯体在液体中的浓度及反应速度，不利的是这些改变都会增加焦炭产量降低液体收率。弹丸焦形成引起很多问题，在除焦的冷焦阶段，急冷水从弹丸焦的孔隙中穿过，在焦炭塔内形成“热点” （hot spot） ，在钻孔时冷水和这些热点接触造成焦层焦炭的过热蒸汽喷发。为避免此问题，焦炭塔充满水后浸泡一段时间；另一种办法就是加大急冷前的吹汽量，蒸汽通过焦层向上移动避免了残留在塔内

37、部分重油的倒流，油品倒流堵塞部分通道容易形成“热点” 。由于弹丸焦比较松散的结构，在钻孔阶段焦炭容易塌陷损坏钻头及钻杆。这一问题通过采用适当的切焦技术和速度得到缓和；另外一个问题就是由于焦层塌陷堵塞排水孔；焦层塌陷还会造成焦炭处理设备损坏。这些问题可以通过增加焦炭塔底部焦炭的密度进行避免；也可以通过掺炼部分油浆或换塔后降低焦化加热炉出口温度解决。3.7 延长焦化加热炉运行周期国际上普遍认为影响加热炉操作周期的因素和解决措施见下表 10。表 10 影响加热炉运行周期因素炼厂 典型运行周期 影响因素 采取措施Lyondell 9 个月 由于进料泵产生气蚀造成进料波动。降低原料中轻组分含量。15Ma

38、rathon Oil 两套装置：一套是 6个月；二套是 10 个月对重质原料。原料质量。炉管表面热强度不均。降低热强度。调节蒸汽速度。使用抗垢剂（特殊溶液） 。Star Enterprise在线清焦间隔是 46个月。使用炉管清理器的检修周期为 4 年。- 维持加热炉管的高线速。Texco 14 个月 加热炉蒸汽量太低、原油的饱和烃含量过高。降低原料中的饱和烃含量。3.8 焦化加热炉管清理技术清管器清理加热炉管技术是使用带有钢支撑橡皮球在 1020 巴（表压）水压下沿管内来回运行。Koch 公司在装置检修时采用炉管清理技术效果很好，与在线清焦不同，清管器清理炉管可以将一些盐垢同时除去。一些炼厂由

39、使用蒸汽和空气清焦改为清焦器除焦后，可以将加热炉管内所有的无机盐沉积物全部除去，再开工时压降明显降低，加热炉进料处理量可以增大，加热炉连续运行 14 个月。Texaco 使用内孔表面检查仪确认炉管内部清洁且没有损伤。Husky尝试了使用清管器、蒸汽空气以及机械涡轮清焦后发现，蒸汽空气清理不干净，机械涡轮清理效果也不好且造成炉管内壁损伤，所以 Husky 一直使用清管器，效果良好。3.9 消泡剂使用几乎所有延迟焦化装置都使用消泡剂（通常是硅油）抑制焦炭塔的泡沫层高度，增加最大的焦炭容量。一些硅化合物会发生气化进入焦化液体产品中，必须考虑含焦化产品中硅化合物对加氢过程的影响。消泡剂一般与焦化蜡油或

40、焦化柴油混合后由泵送到焦炭塔顶以避免泡沫形成，为了得到良好消泡效果，消泡剂一般要和稀释油混合，混合在一个带搅拌器的16罐中进行，由计量泵输送控制消泡剂注入量。消泡剂注入口应尽可能远离焦炭塔顶油气出口，以防消泡剂夹带到分馏塔；同时消泡剂注入口应与焦炭塔壁保持 0.51 米距离，避免消泡剂沿壁流下过程中分解。工业使用的消泡剂主要是 60k,100k 和 600k 厘沱二甲基硅氧烷。如果消泡剂被油气夹带量过大，使用低粘度消泡剂有利于降低成本。如果消泡剂能完全到达泡沫层，使用高粘度消泡剂可以保持较好的消泡效果。有些公司在试图开发无硅消泡剂以减轻硅对后序加氢催化剂的影响，BetzDearborn 用无硅

41、消泡剂进行试验后发现，只有在较高注入量的情况下，才能起到消泡效果，较大成本使该剂无法工业应用。3.10 焦化分馏塔使用填料在焦化主分馏塔使用结构规整填料可以提高处理量降低压降，现有分馏塔改造成规整填料，处理量可以提高 1530；传统塔盘换成填料，压降降低0.10.15psia(0.71kPa)。工业上使用规整填料可以减少焦化蜡油中焦粉含量，在重蜡油回流段使用规整填料可以增加分馏塔处理能力。如果对焦化产品有严格的质量要求，使用栅格填料可能是最佳选择。由于栅格填料机械性能好，不受分馏塔结垢影响。但对产品质量要求不高，且采用零循环比操作，在焦炭塔底采用喷淋室结构更好。如果塔底塔盘没有足够湿润，容易造

42、成塔盘结垢，规整填料和栅格很难完好无损地清理干净。3.11 渣油原料的沥青质和残炭含量控制原料的沥青质和残炭含量是避免焦化装置大面积结垢、延长加热炉操作周期的关键。降低焦化原料沥青质含量的技术就是对原料进行溶剂脱沥青处理，是否脱沥青取决于沥青是否有合适的用途。一般脱油沥青可以用来调制燃料油或用来生产氢气以及发电。加工高残炭原料引起泡沫层过高、加热炉结焦以及形成弹丸焦。3.12 焦炭颗粒物的污染在石油焦储藏、处理、运输过程中，石油焦的细粉都会对环境造成破坏。可采取以下措施降低石油焦对环境的污染。石油焦处理 储存 运输 轨道车直接装运。 洒水使焦炭保持湿润。 密闭装卸系统。17 使用管道密闭传送带

43、。 在焦炭传送带上喷洒含化学添加剂的水。 将石油焦密闭储存。 使用袋式集尘室回收装卸时的灰尘。 用帆布覆盖运焦车。 往石油焦上洒水。3.13 焦化装置结垢和腐蚀经验表 11 焦炭装置结垢和腐蚀经验公司 问题 地点 原因 解决措施氯化铵沉积腐蚀分馏塔顶冷凝系统塔顶温度太低 无BetzDearborn缩合反应结垢分馏塔 向分馏塔送原油、污油及回收油无BP Amoco 结垢 汽油再沸器 使用高温高压蒸汽 过热蒸汽降温到饱和蒸汽CITGO 腐蚀及结垢 分馏塔顶冷凝系统未查出 无腐蚀 分馏塔顶 塔顶温度太低 水洗Conoco烯烃聚合结垢汽油分离再沸器的壳层再沸器温度太高 降温、使用阻聚剂3.14 塔顶油

44、气管线清理影响塔顶油气管线结焦的因素有原料性质、急冷程度、操作条件以及焦化装置设计。焦炭塔出口温度一般在 430440 oC， ，向塔顶油气线注焦化蜡油降温到 420oC，尽可能减少二次裂化反应。如果急冷不充分，就会在管线结焦必须定期清理，如果冷却温度过低，造成分馏塔底冷凝油过多，循环比增大。油气线速过高，造成泡末焦粉夹带，也会加快油气管线的结焦。Shell 公司一般在47 个月清理一次焦炭塔以及靠近出口部位油气管线，整个管线的清理在加热炉除焦时进行。4 结论181、 延迟焦化仍然是渣油主要加工手段之一，其加工能力 2003 年达到 2.6 亿吨/年，美国仍以延迟焦化为渣油加工的主要手段，其能

45、力占世界焦化总能力的 40左右。2、 国外延迟焦化一炉两塔处理规模一般在 100170 万吨/ 年左右，焦炭塔直径一般在 8.49.2 米，焦炭塔塔径过大会造成冷焦不充分、水力除焦有困难，更大处理量的延迟焦化装置需采用多系列操作。3、 提高焦化液体产品收率仍然是焦化发展的主要趋势，各专利商都开发了低压、高温、小循环比甚至零循环比的延迟焦化技术；Conoco 公司采用馏分油循环技术，降低石油焦收率提高液体产品收率。4、 扩大焦化处理能力是增加焦化效益的重要手段，为此各专利商及相关工程公司采用加热炉在线清焦技术、抑制塔顶油气线结焦技术减少装置停工检修；采用自动头盖拆卸系统等自动化手段，缩短除焦时间，加快焦炭塔切换周期。5、 采用密闭吹气放空系统减少废气排放，采用脱水仓等除焦方式减少焦炭粉尘对环境的污染。6、 使用先进控制系统，可以根据原料性质实时在线优化操作条件，提高焦化装置处理量，避免焦化非正常停工。