延迟焦化技术发展

延迟焦化技术发展一、延迟焦化发展1、国外延迟焦化发展全世界焦化装置总加工能力为2.44亿t/a全世界共有674个炼厂，其中147个炼厂设有焦化装置全世界焦化装置总加工能力为2.44亿t/a占原油蒸馏总加工能力的5.93%美国居世界首位,加工能力为1.29亿t/a中国（不包括台湾省）居世界第二位,加工能为14.63Mt/a其次依次为印度、墨西哥、委内瑞拉和阿根廷等世界焦化装置加工能力世界焦化150160170180190200210220199019921994199619982000200220042006年Mt/a2.延迟焦化工程技术进展大型化装置规模大型化焦炭塔的大型化灵活性原料产品操作性美国Lummus公司的操作条件美国URS公司的优化焦化技术美国Cokertech公司的最大焦化技术循环周期安全性2.1大型化1930年,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8,200mm～8,500mm某些9,200×36,600mm的焦炭塔已在运转•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的焦炭塔12,200mm×30,000mm•印度信任公司的6.70Mt/a延迟焦化装置，有8个直径为8,840mm的焦炭塔•FW公司已完成5套装置18座8,530mm的焦炭塔设计，相继在2002年前后投产•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炉四塔，每个焦炭塔为9,000mm×39,000mm，重476t•美国FW公司将要设计9,750mm×42,672mm（总高）的焦炭塔•美国FW公司有可能设计12,192mm的焦炭塔2.2灵活性2.2.1原料•能处理包括直馏（减粘、加氢裂化）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煤的衍生物、催化裂化油浆、炼厂污油（泥）等60余种原料•处理原料油的康氏残炭为3.8w%～45w%.2.2.2产品•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•延迟焦化工艺生产的石脑油、柴油馏分和蜡油馏分必须进一步加氢处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美国FosterWheeler/UOPLLC公司SYDECTM的原料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,°API2.615.2-0.7硫,wt%4.40.70.5CCR,wt%23.316.7/操作方案最大馏分油阳极焦针焦产品产率，wt%气体8.77.79.8石脑油10.019.98.4瓦斯油50.346.041.6焦炭31.026.440.2美国Fosterwheeler公司/Conoco公司•美国Fosterwheeler公司和Conoco公司为了提高液收，降低焦炭产率，在新设计的装置上通常采用低压（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质量价值不高。在考虑用哪种循环操作时应考虑下游接受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，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美国FosterWheeler公司和Conoco公司项目超低循环真正零循环增加值干气，lv％（FOE）5.805.78+0.02C3/C4，lv％7.277.07+0.20石脑油，lv％13.3412.41+0.93LCGO，lv％32.5430.48+2.04HCGO，lv％24.0227.83-3.81焦炭，m%32.7331.43+1.30美国FosterWheeler公司和Conoco公司超低循环真正零循环增加的重瓦斯油馏分比重，API12.7811.554.35S，m%2.582.552.37N，wppm530350873806CCR，m%0.532.4313.70C7不溶物，m%432200011300Ni+V1.03.820.4馏程，℃10％，v％387390体积平均沸点50％，v％462478579EP，℃578616/watsonK值11.1311.1211.072.3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回收原料加热炉系统能量和减少加热炉负荷最大可能的利用空冷，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、温度和循环比等等美国Lummus公司的操作条件•美国Lummus公司的设计是通过控制位于焦化分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•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•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美国URS公司的优化焦化技术（Opticoking)•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。额外加入的油气流瞬时气化使操作者能够稳定焦炭塔压力，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•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2.4安全性•在工艺设计阶段，要准备工艺危险分析文档、确定装置布置、足够的维护和安全通道、工艺装置有关安全要求等。在完成工艺配管和设备简图后，应启动HAZ0P（危险的可操作性分析）分析，焦炭塔和加热炉区域必须进行HAZ0P分析•焦炭塔塔底（顶）法兰的自动卸盖系统•环境保护在美国和世界各国的装置设计应符合美国EPA（环境保护署）和该国和该地区的环保法规、OSHA（职业安全和健康）及地方、客户等等的种种标准规范•职业健康和安全JHA工作危害分析SCL安全检查2.4.1焦炭塔塔底（顶）法兰的自动卸该系统•卸盖系统是指焦炭塔底底（顶）盖的自动卸盖系统，实行遥控以达到保护操作人员的安全。•顶盖不像底盖那样有着温度梯度和热焦、高温水问题，目前顶盖也采用自动化的卸盖系统。•自动卸盖系统包括卸盖设施及相应的水力系统和控制器组成。主要有法兰拆装系统，进行管线切断及对直系统、套管溜槽、操作车和水力装置等部分•顶盖系统在切焦平台操作台遥控操作•卸盖系统自动化保证焦炭塔操作安全性和减少焦炭塔的操作周期2.4.2环境保护•延迟焦化装置的污染源类型污染源气体加热炉的燃料气安全阀和工艺控制阀的排放气短时排放焦炭处理过程的焦粉污染液体分馏塔顶的含硫污水焦炭塔吹气和冷却的水和污油，焦炭塔切割水设备冲洗／排放的重／轻质污油含油污水排放焦池排放水不合格产品地表水固体焦粉噪音加热炉、气体压缩机、焦炭切割泵、空冷及控制阀美国Lummus公司延迟焦化装置实施的环境保护设计污染源解决办法污油循环或送至装置边界线之外酸性水处理和循环焦化装置废水装置内循环烃类液体洗涤／排放最大量地回收油／在装置内循环、重（轻）污油系统含烃液体至含油污水减少油类排放焦粉至含油污水固体／液体分离器放空塔气体送至火炬或压缩机入口处加热炉污染高效率的加热炉、低NOx喷嘴、在线清焦、加热炉的机械清焦、加热炉的机械清焦切焦时塔顶气相通风、从顶部冷却泄漏污染减少泄漏源、双端面机械密封、过滤流体焦粉污染从工艺过程中脱除焦粉、减少焦炭处理、尽量采用密闭式焦炭处理系统、润湿焦炭以防止焦粉飞扬3.延迟焦化工艺设计的改进美国Lummus公司延迟焦化装置关键的设计特点项目早期的设计目前的设计操作压力0.17～0.25MPa0.1MPa焦炭塔卸盖系统手动自动四通阀手动旋塞阀电动球阀蒸汽吹扫阀楔形旋塞阀／手动球阀／楔形旋塞阀／楔形闸阀手动或自动焦炭塔和框架布置好有所改进，降低投资焦化加热炉单面辐射加热炉双面辐射加热炉焦炭塔直径最大8.23米可高至9.14米焦炭塔安全联锁无广泛应用安全设计80年代广泛应用环境保护轻／重焦化蜡油符合80年符合最近的燃料油标准代标准设置放空塔污油至含油污水系统轻／重污油分离系统平面布置好已改进，更好实现维修方便和安全操作通道焦炭塔暖塔／切换就地控制室3.2焦炭塔的设计和框架结构•焦炭塔的设计中要充分考虑焦炭塔的加热／冷却的周期，保证焦炭塔的寿命。优化焦炭塔设计，考虑焦炭塔操作周期、操作条件、原料处理量、焦炭产率以及焦炭塔的数目的大小•美国Lummus公司综合考虑了降低焦炭塔的投资，采用当今焦炭塔在工业可利用的最大尺寸的技术以及未来装置加工能力的提高和更多劣质焦炭的产生等的因素下，设计的焦炭操作周期为≤18小时•缩短焦炭塔的生焦周期，要考虑到焦炭塔壳体／裙座连接处的应力，采用有限元分析方法，将应力减至最小。设计还包括保温热盒，采用全焊透的自补强的开口，不要补强圈•焦炭塔的框架设计一是要方便操作和维修，其次要优化高度•焦炭塔框架高度主要取决于焦炭塔的基础（基础底面－顶面）高度，焦化冷凝罐的高度和焦炭塔本身的高度。焦炭塔基础高度取决于溜槽、焦池的设计要求3.3加热炉设计•双面辐射加热炉:炉管热量分布更均匀，降低峰值温度，降低最大热强度，提高平均热强度并可减少总的辐射面积，从而实现延长加热炉操作周期。设计中采用的安全联锁，可以使加热炉因工艺操作紊乱或仪表故障而造成非计划停工时起到保护加热炉的作用在线清焦和在线剥焦（pigging）设计的应用可延长加热炉操作周期。在实施在线清焦时应注入冷凝液以急冷加热炉对流管至设计温度。分馏系统设计应考虑在线清焦时额外蒸汽量3.5焦炭处理系统•焦炭处理系统设计要考虑:投资设备维修平面布置装置输出焦炭的方法等因素•焦炭处理系统有：将焦炭直接排放到设斗式合瓣吊车的焦池以回收焦炭的铁路装载法;直接将焦炭排至有前部装车的焦池或焦台系统以及水力仓（Hydrobin）系统，即在铁路装载法的污水坑和澄清系统之间，增加一个水力仓系统进一步进行焦炭脱水工艺方法循环流化床锅炉CFB气化炉IGCC水泥技术特点高循环比，低温燃烧半氧化，高温气化立式窑燃烧产品蒸汽、发电合成气制氢、氨、尿素、甲醇、产蒸汽、电力水泥工业化开始时间80年代80年代－经济指标电站规模，MW投资，106＄单位投资，＄·kW-1发电成本，＄·kWh-1120275163286136010400.0450.0326120275239384201013800.04490.0317-脱硫率，％9090～9580～85优点燃烧效率高，热利用率高，设备腐蚀少，脱硫效果好产品利用面较广，环保效果好投资小，成本低缺点石灰石用量大,需设专门处理系统；占地面积大，投资较高，机械磨损大设备投资高，不宜在较小规模下应用规模小，地区分散，需与煤配合使用，脱硫较差二、国内技术发展概况1、工艺–工艺技术1、工艺流程现状：目前，国内传统流程、改进流程和可灵活调节循环比流程。可调循环比流程–可灵活调循环比流程特点•可实现低循环比和馏分油循环•分馏塔底介质为循环油，降低了塔底结焦•蜡油的质量（残炭指标）较好•辐射进料泵温度为295－330℃，降低了泵操作的苛刻度•对已有装置改造可提高装置处理能力•“可调循环比焦化工艺流程”的循环比是通过循环油泵抽出分馏塔底循环油，在流量控制下混入加热炉进料缓冲罐后实现的，这种流程的特点是：采用分馏塔底循环油（相当于重蜡油馏份）代