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1中国石化青岛炼油化工有限责任公司250万吨/年延迟焦化装置设计和运行总结2009年11月21、前言-------------------------------------------32、装置概况-------------------------------------43、工艺技术特点-------------------------------64、装置运行情况------------------------------255、装置问题及处理----------------------------326、进一步改进的建议-------------------------357、结束语----------------------------------------40目录31、前言1.1、据统计（本人统计非官方）国内已建和在建的延迟焦化装置有100套左右，总加工能力接近1亿吨，其原料有渣油、燃料油、油浆、煤焦油、沥青和污油等。1.2、国内焦化装置规模最大的是惠州420万吨/年延迟焦化装置，采用的是美国Foster-Wheeler公司的技术，‘两炉四塔’工艺路线，焦炭塔直径达到9.8米。1.3、国内焦化装置规模排第二位的是青岛炼化的250万吨/年延迟焦化装置，采用的是国内自主开发的劣质渣油延迟焦化技术。42、装置概况2.1、装置设计规模为：250万吨/年2.2、加工原料为：常减压装置经减压深拔的大于562℃的沙轻:沙重(5:5)混合原油的减压渣油2.3、主要产品有：干气、液化气、汽油、柴油、蜡油和焦炭2.4、装置由：加热生焦系统、分馏系统、冷焦除焦系统和吸收稳定系统组成52、装置概况2.5、装置设计采用‘两炉四塔’的工艺路线2.6、装置的占地面积为：220×185=40700平方米2.7、装置设计能耗为:26.17(万千卡/吨原料)（未扣除加工外来相当200万吨/年焦化产生气体的消耗）2.8、2008年5月装置开工投产一次成功，装置自开工至今已经安全平稳运行一年半，各项技术指标均达到设计要求。6加工的原料为562℃减压深拔的渣油：1）密度大，为1.0367g/cm3。2）残炭高，达到26.5%。3）硫含量高，为5.3%。4）胶质和沥青质含量高，分别为28.4%，15.7%。5）重金属镍、钒含量高，分别为49.7ppm，154.9ppm。6）沥青质和残炭的比为：0.59，具有产生弹丸焦的特性。其中密度、残炭、沥青质、硫含量都属于国内焦化已加工原料单项最高的，是目前国内焦化装置已加工原料最劣质的渣油。3、工艺技术特点3.1、加工的原料劣质化7资料报道易产生弹丸焦的条件为：原料中的沥青质和残炭的比值大于或等于0.5时，容易产生弹丸焦。原料的API小于或等于7.0时，很可能产生弹丸焦。原料的API为8-9时，可能产生弹丸焦。本装置设计原料的沥青质和残炭的比值为0.59，API为5.0，属于容易产弹丸焦的原料。为防止弹丸焦产生，保证装置安全操作，设计循环比采用了0.4，使进加热炉进料的沥青质和残炭的比值降低到0.5以下，API大于9.0，同时考虑到原料性质的波动，主要设备的设计满足循环比在0.2-0.6之间操作。3、工艺技术特点3.2、优化循环比的设计8本设计在试验研究报告的基础上，把循环比由研究报告推荐的0.6降低到0.4，焦炭塔顶操作压力由0.17MPa(g)降低到0.15MPa(g)，加热炉出口温度由495℃提高到498℃，设计预计生焦率将由39%降低到37%左右，提高液体收率约2%。3、工艺技术特点3.3、最大可能提高液体收率91）焦炭塔塔径采用φ9400mm，切线高度27米，属国内体积最大的焦炭塔。2）国内首次在焦炭塔使用1.25Cr-0.5Mo-Si（SA387-11-1）钢板，比（SA387-11-2）钢板更耐热疲劳，更适合焦炭塔的使用工况。3）焦炭塔裙座过渡段采用了整体锻件结构，减少由于热疲劳引起裙座裂纹开裂现象的发生，为缩短生焦周期提供了有利条件。4）焦炭塔顶油气出口设计了带有雾化喷头的四通结构的专利设备（防焦器专利申请号200710118743.9），改善了急冷油在油气管线中的分布，提高了冷却效果，节省了急冷油量，减缓了油气出口的结焦程度，同时四通结构更便于油气管线机械清焦。3、工艺技术特点3.4、优化焦炭塔系统设计103、工艺技术特点油气出口防焦器115）采用了‘大型络钼钢塔器背带式保温结构’（专利号ZL01243629.1）提高了保温效果。6）每个焦炭塔设计了三点中子料位计，通过观察泡沫层的位置，做到适时适量的注入消泡剂，同时采用了低硅消泡剂，使焦化石脑油和柴油中的硅含量分别小于2μg/g和1μg/g。7）国内首次工业应用了液压式自动底盖机，同时开发并应用了“焦炭塔底部进料器”（专利号在ZL200720169785.0）。实现了采用自动底盖机后仍然轴向进料，保证了进料的平稳性和焦炭塔受热的均匀性。3、工艺技术特点3.5、优化焦炭塔系统设计123、工艺技术特点比较进料方式液相的浓度分布水平侧向带导流单管进料水平侧向带导流双管进料131）加热炉采用了双面辐射、高冷油流速、多点注汽、在线清焦和防炉管结焦等新技术。2）设置加热炉的烟气余热回收系统，引风机和鼓风机的电机采用了变频调速，为防止烟气露点腐蚀，采用了热风循环技术，加热炉的热效率达到91%以上。3）火嘴采用扁平焰低NOx火嘴，减少环境污染。4）为保证加热炉的安全长期运行，在加热炉区的工艺控制中采用了安全联锁自动控制系统。3、工艺技术特点3.6、优化加热炉系统设计141）分馏塔采用高效BJ导向专利浮阀塔板，塔板操作弹性大，对液体流动具有导向作用，避免塔板死区，能够减少雾沫夹带，其导向孔直接作用在清液层上，不仅降低液相梯度，更可有效减少塔盘结焦和积盐，优化分馏塔操作工况。2）分馏塔脱过热段采用新开发的换热档板，换热挡板设置齿形堰，使得挡板具有液体存储和平衡功能，改善了分馏塔脱过热段的换热效果及流场稳定性，且能够适应焦化操作的波动性。3、工艺技术特点3.7、优化分馏塔系统设计153、工艺技术特点对换热板进行了CFD分析换热板的气体流场分析换热板的的液体浓度分布163）设柴油、中段、蜡油、循环油和原料的换热器，尽可能的利用分馏塔的过剩热来加热原料，提高热利用率。同时便于分馏塔取热比例的调整和换后渣油温度的控制。4）分馏塔下段流程采用蜡油下回流、循环油上回流和循环油下回流喷淋三级洗涤，解决了蜡油及以上产品的焦粉携带问题，便于调节塔底温度和循环比，提高循环油和蜡油的分离度。为防止循环油集油箱焦粉沉积，集油箱设计为倾斜结构，并内设搅拌和冲洗设施。3、工艺技术特点3.7、优化分馏塔系统设计173、工艺技术特点分馏塔下段流程设计焦化油去加热炉高温油气原料油蜡油重蜡油图-7185）分馏塔底原料进料和塔底循环油返回均设计了环形管进料搅拌分布器，使分馏塔底油充分搅拌，不但使低温渣油和高温循环油混合更均匀，而且防止了塔底焦粉的静止沉降，避免了因分馏塔底结焦而停工的事故发生。3、工艺技术特点3.7、优化分馏塔系统设计塔底搅拌措施的流场分析塔底温度分布191）焦化部分和吸收稳定部分热联合，焦化分馏塔中段回流、蜡油回流作为吸收稳定重沸器热源；脱吸塔设置中间重沸器，采用稳定汽油作为热源，充分利用了稳定汽油的低温位热量；2）利用分馏塔顶油气、塔顶循环回流、柴油、蜡油和稳定汽油的低温位热量与除盐水换热，进一步利用装置内的低温位热量，大大降低了装置能耗；焦化部分（不含压缩吸收）的能耗降低到17万千卡/吨原料以下，达到国内先进水平。3、工艺技术特点3.8、降低装置能耗201）采用塔式油吸收密闭放空技术，减少焦炭塔吹汽对环境的污染，以利于油气分离，污油回炼。2）设置污泥回炼系统，利用换塔后焦炭的余热来加热污泥，使其中的水、油和固体杂质得到分离。3）分别设轻、重污油回收系统，同时设重污油罐和轻污油罐分别收集装置内设备排污及装置外来污油，在焦化装置内回炼，实现污油零排放，改善了装置内部环境。3、工艺技术特点3.9、降低环境污染214）冷、切焦水处理系统设计采用无污染的密闭循环流程，对冷焦全过程进行密闭循环处理，并从冷焦水中回收污油回炼，减少占地和环境污染。主要包括以下技术：3、工艺技术特点3.9、降低环境污染采用密闭的旋流除油技术；采用空冷间接冷却，避免水中硫化物挥发到大气中，对环境造成污染；采用沉降罐进行隔油和储存冷焦水；设置污油罐回收污油进行回炼；冷焦水罐顶设置脱臭设施。22保证卸盖操作的安全性、提高除焦系统的自动化水平、降低除焦操作工的劳动强度，而且为发展劣质渣油高温深度裂解、降低循环比操作、缩短生焦周期、提高液体收率的延迟焦化工艺技术创造有利条件。3、工艺技术特点3.10、国内首次工业应用焦炭塔底自动卸盖机全自动底盖机231）焦化转油线总管为单炉多路辐射出口对称汇合而成，管系各分支汇入总管时选用Y型三通结构，为吸收炉管膨胀，炉外工艺管道炉口附近采用柔性支撑，避免随各路流量温度的变化引发管系汇合处的局部晃动。2）焦炭塔顶油气管道竖向膨胀补偿弯由焦炭塔构架顶平台外侧改至构架底部，阀组也由原构架底部靠近焦炭塔侧朝管架方向做了较大移动，不仅有效消除了传统管系上部胀弯空间受限的瓶颈，同时也有效地缓解了焦炭塔上部管道因风载及管内介质流量变化所引起的晃动。3、工艺技术特点3.11、改善高温管道的配管方式243、工艺技术特点焦化炉出口各分支汇合处Y型三通油气管道竖向膨胀补偿弯25装置于2008年5月5日成功切换四通阀，一炉两塔开工正常；5月26日两炉四塔开工正常，转入正常生产，装置一次开车成功。开工以来装置平稳运行一年半，平均负荷率达90%，液体收率达59%，全装置平均能耗25.65kg标油/吨原料。4、装置运行情况26焦化实际加工的原料密度大于设计值，粘度也很高，主要是因为焦化设计原料为沙轻：沙重=5：5的混合原油的渣油，而实际为沙中：沙重=5：5掺炼伊重、索鲁士混合原油的渣油。加工原油变重，使焦化原料的密度和粘度都有所上升；但硫含量、残炭值和沥青质含量均较设计值低，总体上原料性质要略好于设计值。密度为：1.050g/cm3。残炭为：25.54%。硫含量为：4.52%。沥青质为：12.73%。粘度100℃：6587mm2/s沥青质/残炭0.494、装置运行情况4.1、原料性质271）装置标定期间，操作循环比为0.4，石油焦收率在35%左右，与设计的36.5%有一定的差距，主要是焦化原料的残炭值和沥青质含量比设计的低。2）生焦率与残炭值的比为生焦系数，设计生焦系数为1.38，标定生焦系数为1.39，标定值和设计值基本相当，略高可能是由于掺炼催化油浆所导致。3）由于加工渣油性质较重，与设计比，装置干气产率较高；蜡油收率偏低，而汽柴油收率略高。4、装置运行情况4.2、物料平衡281）操作人员自开工以来一直在摸索，以实现焦化装置在开工周期、液收、能耗最优化，操作数据表明装置循环比控制在0.15~0.20是比较理想的。2）循环比由0.4降低到0.15，生焦率由35%左右降低到32%左右，约降低3个百分点。降低循环比后，从加热炉出入口压差和炉管管壁温度升高趋势来看，加热炉的结焦速度仍然比较缓慢，加热炉的长周期运行是可以实现的。4、装置运行情况4.3、优化操作条件降低焦炭产率29通过优化操作和加强管理，装置总能耗最低降至22.22kg标油/t原料，焦化部分（不包括吸收稳定系统和气压机）能耗降至16.82kg标油/t原料。采取的主要措施有：1）对所有循环水换热器进行优化调整。2）在满足稳定塔底热源和合理的原料换热终温的条件下，尽可能的发生1.0MPa蒸汽。3）冷焦水系统补水全部利用回用水。4）装置内的凝结水全部回收，对跑冒滴漏的地方进行集中处理。4、装置运行情况4.4、优化操作降低能耗305）采用热出料，停用柴油空冷器、蜡油空冷器。6）低温热利用后，空冷器及时启停节约电耗。7）贫吸收柴油和稳定塔进料通过泵跨线实现进料，节约用电。8）优化操作条件，停用稳定塔底重沸器的加热蒸汽。9）严格控制加热炉