1、 延迟焦化基本知识讲座目 录一 、 延 迟 焦 化 工 艺 简 介1、 焦 化 工 艺 简 介2、 焦 化 原 料3、 焦 化 产 品二 、 *公 司 延 迟 焦 化 装 置 的 建 设 背 景三、*公司延迟焦化装置简介1、 原 料 换 热 部 分2、 加 热 炉 部 分3、 焦 炭 塔 部 分4、分馏塔部分5、 焦 炭 塔 的 吹 汽 放 空 部 分6、 冷 切 焦 水 处 理 部 分7、 焦 化 富 气 的 压 缩 吸 收 部 分四、延迟焦化反应机理五 、 影 响 焦 化 热 转 化 反 应 的 因 素1、 原 料 性 质2、 循 环 比3、 反 应 压 力4、 反 应 温 度六、*公司延
2、迟焦化装置新技术应用情况七 、 焦 化 工 艺 技 术 及 特 点一 、 延 迟 焦 化 工 艺 简 介1、 焦 化 工 艺 简 介延 迟 焦 化 装 置 是 以 渣 油 或 类 似 渣 油 的 污 油 、 原 油 为 原 料 ，通 过 加 热 炉 快 速 加 热 到 一 定 的 温 度 （ 500OC 左 右 ） 后 进 入 焦炭 塔 ， 在 塔 内 适 宜 的 温 度 、 压 力 条 件 下 发 生 裂 解 、 缩 合 反 应 ，生 成 气 体 、 汽 油 、 柴 油 、 蜡 油 、 循 环 油 组 分 和 焦 炭 的 工 艺 过程 。 延 迟 焦 化 是 使 焦 化 的 结 焦 反 应
3、不 在 加 热 炉 中 进 行 ， 而 是使 之 延 迟 到 焦 炭 塔 中 进 行 。 延 迟 焦 化 工 艺 由 于 其 工 艺 简 单 、投 资 低 、 操 作 费 用 低 等 特 点 得 到 各 石 油 化 工 公 司 的 重 视 。 一般 情 况 下 新 建 和 扩 建 延 迟 焦 化 装 置 的 主 要 目 的 是 ：（ 1） 处 理 炼 油 厂 过 剩 而 无 出 路 的 减 压 渣 油 ；（ 2） 减 少 重 油 催 化 裂 化 的 掺 渣 比 例 ， 提 高 催 化 汽 油 、 柴油 的 质 量 ；（ 3） 提 高 作 为 优 质 乙 烯 裂 解 原 料 -焦 化 石 脑 油
4、 的 产 量 ；（ 4） 增 产 高 十 六 烷 值 柴 油 ， 提 高 炼 油 厂 的 柴 汽 比 ；（ 5） 增 加 中 间 馏 分 焦 化 蜡 油 ， 为 催 化 裂 化 及 加 氢 裂 化 提供 原 料 ；（ 6） 利 用 焦 化 干 气 作 为 制 氢 装 置 的 原 料 ；（ 7） 提 供 冶 金 行 业 使 用 的 石 油 焦 。原 料 在 加 热 炉 加 热 后 在 焦 炭 塔 反 应 ， 焦 炭 塔 两 个 并 联 间断 操 作 ， 一 个 在 生 焦 ， 另 一 个 则 在 除 焦 ， 一 般 18 24 小 时切 换 一 次 。2、 焦 化 原 料焦 化 装 置 的 原
5、料 比 较 广 泛 ， 主 要 有 减 压 渣 油 ， 常 压 渣 油 ，沥 青 ， 催 化 油 浆 ， 乙 烯 裂 化 焦 油 和 类 似 渣 油 的 污 油 、 原 油 等 ,是 炼 油 厂 最 重 的 油 品 ,很 难 通 过 其 他 装 置 进 行 加 工 。焦 化 装 置 对 原 料 的 要 求 不 太 苛 刻 ,通 常 要 求 焦 化 进 料 的含 盐 量 535 ） 。表 2 单 程 和 低 循 环 比 对 蜡 油 和 炉 进 料 油 影 响循 环 比项 目 名 称0.0 0.1 0.2 0.4产 品 收 率 m%富 气 7.93 8.22 8.53 9.01汽 油 12.60
6、13.86 14.31 15.70柴 油 24.08 24.31 25.67 27.51蜡 油 28.34 26.55 22.53 17.68焦 炭 26.50 27.06 28.96 30.10蜡 油 性 质密 度 d20 g/cm3 0.9612 0.9595 0.9593 0.9571粘 度 V100 mm2/s5.97 4.907 4.903 3.358康 残 m% 1.90 1.28 0.86 0.78干 点 510 484 479 465炉 进 料 ： 密 度 d20 g/cm3 1.0000 0.9994 0.9963粘 度 V100 273.6 191.5 82.39mm2/s
7、康 残 m% 17.1 15.6 13.4沥 青 质 m% 5.70 5.30 4.10从 表 2 可 看 出 ：（ 1） 单 程 和 低 循 环 比 下 液 收 高 ， 焦 炭 收 率 低 ,蜡 油 收 率高 ， 但 柴 油 收 率 低 、 汽 油 收 率 略 低 。（ 2） 单 程 和 低 循 环 比 下 蜡 油 变 重 、 变 稠 。（ 3） 低 循 环 比 下 焦 化 炉 进 料 油 性 质 变 差 ， 特 别 是 康 残 和沥 青 质 含 量 提 高 ， 必 然 会 影 响 到 焦 化 炉 运 行 周 期 ，2.2 大 循 环 比 （ 0.60 1.0） 操 作大 循 环 比 （ 0
8、.60 1.0） 操 作 ， 尽 量 提 高 焦 炭 塔 进 料 中 芳香 烃 含 量 和 降 低 沥 青 质 含 量 ， 降 低 残 炭 。 当 要 求 多 产 汽 柴 油和 焦 化 蜡 油 无 去 路 或 原 料 中 沥 青 质 含 量 太 高 时 ， 则 应 全 循 环或 大 循 环 比 操 作 。表 3 大 循 环 比 对 蜡 油 和 炉 进 料 油 影 响循 环 比项 目 名 称0.3 0.6 0.4 0.9产 品 收 率 m% 原 料 A 原 料 B富 气 8.63 9.58 7.51 9.43汽 油 13.44 15.76 13.23 16.67柴 油 34.16 39.52 3
9、5.28 43.26蜡 油 16.08 6.79 19.08 3.82焦 炭 27.69 28.85 24.9 26.82蜡 油 性 质密 度 d20 g/cm3 0.9753 0.9528 1.028 0.9705粘 度 V100 mm2/s 8.45 4.07 6.80 5.85康 残 m% 1.76 0.38 0.6 0.4干 点 500 480 490 465炉 进 料 性 质密 度 d20 g/cm3 0.9983 0.9995 0.990粘 度 V100 mm2/s 140.5 122.2 37.85康 残 m% 13.8 10.7 7.72沥 青 质 m% 7.2 3.7 2.6
10、0由 表 3 可 见 ， 大 循 环 比 操 作 时 ， 蜡 油 收 率 下 降 较 大 ， 蜡油 产 品 和 加 热 炉 进 料 均 得 到 改 善 。3、 反 应 压 力反 应 压 力 一 般 是 指 焦 炭 塔 顶 的 压 力 ,反 应 压 力 对 焦 化 产品 分 布 有 一 定 影 响 ,压 力 升 高 ,反 应 的 深 度 增 加 ,气 体 和 焦 炭的 收 率 增 加 ,液 体 收 率 减 少 ,焦 炭 的 挥 发 份 提 高 .反 之 压 力 降低 ,反 应 的 深 度 减 少 ,气 体 和 焦 炭 的 收 率 减 少 ,液 体 收 率 增 加 ,焦炭 的 挥 发 份 降 低
11、.为 了 提 高 装 置 的 经 济 效 益 ,通 常 采 用 低 压 设计 和 操 作 . 采 用 低 压 操 作 可 改 善 焦 化 产 品 分 布 ， 在 国 内 外 已普 遍 认 可 ， 国 内 焦 炭 塔 顶 操 作 压 力 一 般 为 0.15 0.20Mpa，国 外 最 低 的 达 到 0.1 0.15Mpa。 压 力 降 低 一 般 可 提 高 蜡 油 的收 率 ， 但 是 压 力 太 低 焦 炭 塔 内 泡 沫 层 升 高 ,焦 粉 易 携 带 并 易产 生 弹 丸 焦 ,另 外 增 大 了 焦 炭 塔 的 气 体 体 积 流 量 ， 势 必 使 焦 炭塔 的 塔 径 加 大
12、 ， 使 分 馏 塔 的 塔 径 加 大 ， 使 压 缩 机 和 塔 顶 冷 凝系 统 的 负 荷 增 加 ,装 置 的 投 资 增 加 ， 因 此 应 综 合 设 备 投 资 、 操作 费 用 和 产 品 分 布 等 因 素 确 定 适 宜 的 操 作 压 力 。表 4 操 作 压 力 对 焦 化 蜡 油 收 率 和 质 量 影 响名 称0.172MPa/循 环 比0.050.103MPa/循 环 比0.25变 化收 率 m% 25.7 35.2 增 加干 点 493 571 提 高密 度 d20 0.943 0.9632 变 重康 残 m% 0.35 0.8 1.0 增 加Ni+V mg/
13、g 0.5 1.0 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 。4、 反 应 温 度反 应 温 度 一 般 是 指 加 热 炉 辐 射 炉 管 的 出 口 温 度 ,这 一 温度 的 变 化 直 接 影 响 着 焦 炭 塔 内 的 反 应 温 度 和 反 应 深 度 ,从 而影 响 到 产 品 分 布 和 产 品 质 量 。 温 度 低 ,焦 化 反 应 深 度 不 足 ,产
14、品 收 率 低 ,焦 炭 挥 发 份 高 。 温 度 太 高 反 应 过 深 ， 使 汽 油 和 柴油 继 续 裂 化 ， 降 低 汽 油 和 柴 油 的 收 率 ， 增 加 气 体 收 率 ， 焦 炭变 硬 ， 使 除 焦 困 难 。 反 应 温 度 的 确 定 一 般 和 原 料 性 质 有 关 。提 高 焦 化 温 度 可 增 产 液 体 产 品 收 率 ， 但 基 于 焦 化 反 应 的 特 点 ，反 应 温 度 （ 炉 出 口 温 度 控 制 ） 调 整 的 幅 度 是 很 窄 的 ， 温 度 过高 会 导 致 提 前 结 焦 ， 堵 塞 炉 管 、 转 油 线 结 焦 ， 影 响
15、开 工 周 期 ，同 时 易 生 成 硬 质 石 油 焦 ， 使 除 焦 困 难 ； 温 度 过 低 导 致 热 量 不足 反 应 深 度 不 够 ， 轻 油 收 率 降 低 ， 焦 炭 挥 发 分 增 大 或 产 生 焦油 。 一 般 情 况 下 是 根 据 原 料 性 质 确 定 最 佳 的 操 作 温 度 ， 通 常焦 化 炉 出 口 温 度 为 495 505 ， 为 防 止 炉 管 结 焦 ， 芳 烃 含 量和 沥 青 质 含 量 的 比 值 较 大 时 宜 采 用 较 高 的 炉 出 口 温 度 ， 反 之 ，宜 采 用 较 高 的 炉 出 口 温 度 。焦 炭 塔 顶 温 度 、
16、 压 力 和 循 环 比 对 产 品 收 率 的 影 响 可 定 性的 见 图 3：图 3 焦 炭 塔 顶 温 度 、 压 力 和 循 环 比 对 产 品 收 率 的 影 响 图六、*公司延迟焦化装置新技术应用情况超稠油延迟焦化装置自开工以来，通过对装置操作参数的不断摸索和优化，实现了装置长周期、平稳运行，保证了装置加工的原料和产品方案的灵活调节，并逐渐提高了装置的各项技术经济指标。在装置实际运行过程中既克服了辽河超稠油直接进行延迟焦化加工的难点，同时也突出了辽河超稠油直接进行延迟焦化技术的先进性。1、原料预处理和顶循回注技术辽 河 超 稠 油 盐 含 量 、 钙 含 量 很 高 ， 直 接
17、作 为 延 迟 焦 化 装置 的 原 料 不 仅 会 影 响 焦 炭 的 灰 分 指 标 ， 而 且 原 油 中 钙 盐 、 钠盐 会 在 加 热 炉 炉 管 内 结 垢 影 响 装 置 的 长 周 期 运 行 ， 因 此 在 焦化 装 置 内 设 置 电 脱 盐 系 统 进 行 深 度 电 脱 盐 、 溶 剂 脱 钙 ， 脱 除超 稠 油 中 的 钙 盐 、 钠 盐 。本套电脱盐系统由江苏长江（扬中）电脱盐设备公司设计制造，由两个卧罐串联组成，每个罐容积为 244m3，规格为400018000。通过加注适量的脱钙剂和水，可以有效地脱除原油中的金属离子，使焦炭的灰分稳定在 0.50.7%，焦炭
18、质量在 1B 级以上。电脱盐系统在加注脱钙剂前后操作条件没有太大的变化，但焦炭质量有明显提高，这说明脱钙剂的加注对电脱盐系统运行效果影响较大，直接影响焦炭的质量。为提高原油脱盐和换热效果，采取将部分焦化顶循环油回注至电脱盐前原油中的措施，有效地降低原油的密度和粘度，提高了电脱盐系统的运行水平。2、 大 循 环 比 操 作装 置 设 计 循 环 比 为 0.74（ 相 对 于 分 馏 进 料 ） ， 目 的 是 通过 对 原 料 的 稀 释 降 低 加 热 炉 进 料 的 残 炭 ， 减 少 炉 管 结 焦 ， 同时 提 高 汽 柴 油 的 收 率 ， 降 低 蜡 油 的 收 率 。 在 实 际
19、 运 行 过 程 循环 比 控 制 在 0.5 0.6。装 置 循 环 比 为 0.55 时 与 循 环 比 为 0 时 相 比 ， 加 热 炉 进料 的 残 炭 、 胶 质 和 沥 青 质 含 量 明 显 降 低 ， 尤 其 是 残 炭 的 降 低有 效 抑 制 了 加 热 炉 炉 管 的 结 焦 倾 向 ， 实 践 也 证 明 了 加 热 炉 炉管 未 发 现 结 焦 的 迹 象 。3、优化加热炉操作超稠油延迟焦化装置加热炉采用的是国内先进的多管程双面辐射、高流速、高表面平均热强度炉型，采用多点注汽技术，注汽的优点是不易发生汽阻，提高注入点温度，减少辐射热负荷，降低辐射管表面平均热强度，提
20、高进料线速，减少加热炉炉管结焦；加热炉火嘴采用扁平焰低 NO 火嘴减少环境污染。采用在线清焦及双面烧焦技术，可实现不停工清焦。 加热炉是延迟焦化装置的关键设备之一，其运转的好坏，直接影响到装置的开工周期。因此延长加热炉的运行周期和提高加热炉的热效率非常重要。影响加热炉运行周期的主要因素是加热炉炉管结焦问题。注汽量和原油脱盐效果是影响焦化加热炉结焦的关键，通过注汽量的摸索和优化，最终确定对流室入口、辐射室入口和辐射室的注汽比例是 8：9：8，总注汽量占原料的 1.5%，同时加强电脱盐系统的操作，保证脱盐的效果。燃料气手阀全部打开，主要通过 DCS 压控阀和四路温控阀来控制加热炉温度，增加了加热炉
21、操作平稳率，提高了加热炉热效率。通过八个多月的运行，加热炉各主要控制指标都很好，炉膛温度和炉管压降没有明显上升态势，蒸汽过热和冷风预热温度保持在较高的水平，热效率保持在 9091.5（设计 90） 。现场 128 套火嘴和长明灯全部燃烧，各火嘴燃烧状况良好，短火焰、齐火苗，火焰呈淡蓝色，未出现火嘴结焦、火焰舔炉管或者炉墙等不正常现象。4、防止油气大管线和分馏塔底结焦在 常 规 延 迟 焦 化 装 置 中 ， 油 气 大 管 线 和 分 馏 塔 底 也 是 常常 发 生 结 焦 的 部 位 。 为 了 减 轻 油 气 大 管 线 和 分 馏 塔 底 的 结 焦 ，辽 河 石 化 超 稠 油 延
22、迟 焦 化 装 置 在 设 计 时 采 用 分 馏 塔 蜡 油 下 回流 洗 涤 和 循 环 油 上 、 下 喷 淋 洗 涤 技 术 ， 减 少 蜡 油 中 焦 粉 含 量 ；分 馏 塔 底 油 采 用 部 分 循 环 技 术 及 在 线 过 滤 除 焦 粉 技 术 ， 减 少塔 底 结 焦 ； 焦 炭 塔 顶 到 分 馏 塔 油 气 管 线 采 用 中 段 回 流 油 作 急冷 油 ， 防 止 管 线 结 焦 。在实际运行过程中还采取了分馏塔低温度和低液位控制，降低油品停留时间，预防分馏塔底和加热炉炉管结焦；小吹汽时降低吹汽用量，提高吹汽时间，在达到同一效果的情况下，尽量降低塔内气速，避免大
23、量焦粉携带到分馏塔内等措施。通过上述措施的实施，从 2004 年 9 月份至今油气大管线只在 2005 年 3 月份清焦一次，目前运行状态良好，焦炭塔顶与分馏塔顶压差没有上升，至今未发现分馏塔底有结焦的现象。5、焦炭塔焦 炭 塔 采 用 顶 部 为 椭 圆 封 头 的 设 计 ， 在 不 增 加 焦 炭 塔 法兰 面 高 度 的 条 件 下 尽 量 增 加 切 线 高 度 ， 提 高 焦 炭 塔 容 积 。 焦炭 塔 锥 体 段 采 用 整 体 锻 件 结 构 ， 可 以 为 缩 短 生 焦 周 期 创 造 良好 条 件 ； 焦 炭 塔 顶 到 分 馏 塔 的 大 油 气 管 线 采 用 注
24、急 冷 油 技 术 ，防 止 管 线 结 焦 ； 焦 炭 塔 采 用 无 堵 焦 阀 暖 塔 工 艺 流 程 ， 可 缩 短焦 炭 塔 的 预 热 时 间 ； 焦 炭 塔 在 必 要 时 使 用 消 泡 剂 ， 以 提 高 焦炭 塔 的 利 用 率 ；加 工 不 同 种 原 料 ， 生 焦 率 会 有 所 不 同 ， 在 处 理 量 过 大 或者 原 料 生 焦 率 较 高 时 ， 焦 炭 塔 空 高 会 下 降 ， 焦 炭 塔 内 泡 沫 层的 有 效 控 制 就 显 得 尤 为 重 要 ， 因 为 过 高 泡 沫 层 会 导 致 焦 炭 塔顶 油 汽 线 的 结 焦 倾 向 加 大 ， 过 高 的 泡 沫 层 还 会 造 成 油 气 中 的固 体 物 含 量 较 多 ， 导 致 分 馏 塔 底 及 塔 内 油 品 中 固 体 物 含 量 较多 ， 会 造 成 加 热 炉 辐 射 炉 管 及 分 馏 塔 底 部 高 温 段 塔 盘 的 结 焦 ，从 而 影 响 装 置 长 周 期 安 全 运 行 。 通 过 充 分 利 用 焦 炭 塔 内 的r 料 位 计 ， 实 现 在 线 观 测 塔 内 料 位 情 况 ， 及 时 调 节 消 泡 剂 注 入
