晁可繩`延遲焦化設計的考慮1

1、延遲焦化裝置的設計考慮晁可繩中國石化工程建設公司（北京市 100011）摘要： 隨著原油品質日趨惡化，許多煉油廠都選擇延遲焦化工藝作為重油深度加工的方法。目前，延遲焦化工藝已在最大餾份油生產、安全、環(huán)保、焦炭處理、和設計靈活性方面有了顯著改進。本文討論了對我國延遲焦化裝置的設計考慮，如：原料的多樣化、產品要求、焦化加熱爐的長周期運行、焦炭塔大型化、分餾塔結構、水力除焦、連鎖控制、焦化污油和煉廠的油漿利用等。并提出了將來設計的考慮趨勢。關鍵詞： 延遲焦化 設計 加熱爐 焦炭塔 分餾塔 原料 產品 環(huán)境保護 連鎖控制 延遲焦化工藝是高脫碳率的輕質化加工手段，具有對原料適應性強、轉化率高、工程投資較

2、低、經濟效益回報率較高等優(yōu)點，所以至今仍是全世界廣泛采用的主要深加工手段，比較適合于我國當前發(fā)展中的經濟現狀。美國石油時代雜志指出：新一代煉油工藝包括三項內容，即渣油催化裂化、延遲焦化和靈活焦化、渣油加氫。由于延遲焦化工藝過程因為技術成熟、原料適應性強、產品靈活性大、操作可靠性高、投資和操作費用相對較低，在21世紀將得到進一步發(fā)展和應用。由于我國加工的原油來源于國內外不同地區(qū)，其中進口原油的比例逐年遞增，出現加工原油日趨變重、變劣及多樣化的態(tài)勢。作為主要重油改質工藝的延遲焦化正面臨著新的課題和挑戰(zhàn)。如何針對不同的原料、產品要求和適應市場經濟效益變化的形勢，設計高適應性的延遲焦化裝置？如何設計出

3、在安全、環(huán)保、先兆工藝控制、長周期運行、最大液收或輕油收率等方面具有顯著特點的延遲焦化裝置？以下從不同的角度談談延遲焦化工藝設計中應考慮的趨勢，以供商榷和參考。1. 對原料多樣化的設計考慮由于我國延遲焦化裝置原料性質的多樣化、多變性以及延遲焦化裝置在煉油廠的地位由“垃圾桶”向實現“零液體排放”的“廢料加工廠”轉變，迫使延遲焦化裝置在工藝方案、過程參數控制自動化、機械和設備選型、“三廢”處理和利用以及防腐措施等各方面，都應“對癥下藥”、“量體裁衣”地進行優(yōu)化設計，以滿足裝置清潔、安全、高效的市場要求，使裝置實現“長、滿、優(yōu)、穩(wěn)、省”的良好生產。 對不同的焦化原料性質和產品分布的要求，應采用不同的

4、焦化工藝控制流程和操作參數，相應地在機械、設備和加熱爐的設計中采用不同的結構和型式，實現選擇性優(yōu)化設計。1.1 不同原料的性質差異原料的特性因數不同，則它的臨界分解溫度范圍也不同，特性因數增大，則臨界分解溫度降低。實質上反映出成膠體懸浮狀相平衡的四組成比例結構不同，而在焦化料流經焦化加熱爐和焦炭塔過程中，在給定的循環(huán)比下，隨著溫度和停留時間增加，隨著反應中烴分壓的變化，導致焦化料的四組成比例結構發(fā)生迅速變化，造成固有的和隨著操作條件變化而產生的介質穩(wěn)定因子sf發(fā)生變化。根據膠狀溶液理論和三相平衡圖，用穩(wěn)定因子sf來描述與介質四組成和康氏殘?zhí)康年P系式是： sf=a+r/scr ( 1 ) as=

5、cr+cr2 ( 2 )其中： a芳烴,m% r膠質,m% s飽和烴,m%cr康氏殘?zhí)?m% as瀝青質,m%、不同渣油修正系數公式（1）和（2）說明：焦化原料的熱穩(wěn)定性與其四組成的比例結構和殘?zhí)恐涤嘘P，當瀝青質和飽和烴（尤其是蠟含量）比例增加，則使介質熱穩(wěn)定性下降，反之當芳烴和膠質比例增加、瀝青質和飽和烴比例下降，則使介質熱穩(wěn)定性上升。而反映蠟含量對熱穩(wěn)定性影響的主要指標之一是蠟性因子wf，它主要取決于重油中石蠟環(huán)烷烴含量和與芳烴的比例。 wf=（h2103/）-（n/100） （3） 其中： h2氫含量 m%15.6密度 kg/m3 n 500餾份含量 v%wf 12則石蠟環(huán)烷烴高，熱穩(wěn)定

6、性低。所以在減粘裂化和焦化加熱爐設計前，最好應有原料的四組成及氫含量和 500餾份含量數據。 表-1 幾種國內外焦化原料油性質名 稱沙輕減渣勝利減渣遼河減渣管輸減渣遼河稠油塔河常渣大慶減渣中原減渣伊朗減渣科威特減渣蘇丹混合油減渣20 g/cm31.00310.96980.97170.96951.00141.01410.92930.94240.99991.01480.9381v100 mm2/s406.5861.7549.9305700.71290106717.5康殘 m%18.213.914.014.014.119.88.813.316.218.89.89元素 m%c/h85.0/10.398

7、5.5/11.687.54/11.5585.6/11.186.03/10.7186.77/12.8185.62/10.1285.62/10.4583.97/10.1286.98/12.47s/n3.68/0.351.35/0.850.31/0.600.98/0.610.41/0.663.12/0.16/0.381.13/0.533.22/0.495.05/0.310.08/0.27重金屬ppmni/v16.4/1.4446/2.283/1.538.1/5.051/3.6510/0.1510.3/7.056.2/18227.3/95.314.1/0.9氫碳分子比1.441.621.61.551.

8、4941.771.651.451.43四組成m%飽和烴21.021.429.221.824.326.236.734.523.315.745.95芳香烴54.731.336.431.025.135.633.438.951.255.630.55膠 質18.545.734.446.246.721.629.926.621.122.623.00瀝青質5.81.601.063.916.60240）和低溫相變部位的防腐問題要特別注意。從生產實踐反映來看，當溫度高于240oc時，采用ni-p鍍防腐效果不理想。在此強調指出，要防止異種鋼材的焊接。 （3）因為塔河油、遼河稠油及蘇丹油都很重、粘度也高，并且酸值較高

9、，所以可以采用高稠原油直接進延遲焦化裝置的組合工藝流程，但必須考慮相應措施。l 為了使焦化部分進料含鹽535）。 表-3 單程和低循環(huán)比對蠟油和爐進料油影響項目名稱循 環(huán) 比0.00.10.20.4產品收率m%富氣7.938.228.539.01汽油12.6013.8614.3115.70柴油24.0824.3125.6727.51蠟油28.3426.5522.5317.68焦炭26.5027.0628.9630.10蠟油性質密度d20 g/cm30.96120.95950.95930.9571粘度v100 mm2/s5.974.9074.9033.358康殘 m%1.901.280.860.

10、78干點 510484479465爐進料性質密度d20 g/cm31.00000.99940.9963粘度v100 mm2/s273.6191.582.39康殘 m%17.115.613.4瀝青質 m%5.705.304.10 從表-3可看出： (1) 單程和低循環(huán)比下液收高，焦炭收率低反之蠟油收率高，但柴油收率低、汽油和富氣收率略低。目前對國內現有裝置“應地而宜”地經過少量整改，經降低循環(huán)比提高加工量和液收是主要增效措施。 (2) 單程和低循環(huán)比下蠟油變重、變稠、康氏殘?zhí)窟_1.90m%，這會影響到下游催化裂化的加工能力。 (3) 低循環(huán)比下焦化爐進料油性質變差，特別是康殘和瀝青質含量提高，必

11、然會影響到焦化爐運行周期，因此最好選用可以進行在線清焦的雙面輻射爐爐型，并配以當爐管內介質溫升速率達到某一t/值時，分別在前后管段適當部位注入少量不同餾份油的技術。其原理是改變該高t/管段介質的四組成結構，提高穩(wěn)定性。3.2 優(yōu)質石油焦和高輕油收率生產 對于具有高芳香性、高密度、低硫、低瀝青質的選擇性焦化原料生產優(yōu)質石油焦以及希望高汽柴油收率的焦化設計，應該考慮：3.2.1 大循環(huán)比（0.701.0）操作 大循環(huán)比（0.701.0）操作，盡量提高焦炭塔進料中芳香性和降低瀝青質含量，降低殘?zhí)?。當要求多產汽柴油時，則應全循環(huán)或大循環(huán)焦化蠟油餾份，在工藝流程上采用塔內洗滌冷卻“自然”循環(huán)、結合外循環(huán)

12、的路線比較好，這樣既可以達到塔內對油氣洗滌冷卻效果，又可實現對循環(huán)量的有效控制和對塔底溫度的有效調節(jié)，這種流程有利于加熱爐的穩(wěn)定操作。3.2.2 選擇性餾份油循環(huán) 當要求提高汽柴油中汽油的比例時，除了采用大循環(huán)比操作條件外，還要進行選擇性餾份油循環(huán)，表-4幾種焦化原料多產汽油的物料平衡。 表-4 幾種焦化原料多產汽油的物料平衡表名稱減渣l稠油t原油1、原料性質密度 d20 g/cm30.97191.00140.9678粘度 v20 mm2/s356.4700.7145康殘 m%14.914.115.8硫 m%1.210.412.40酸值 mgkoh/g0.387.401.37瀝青質 m%2.4

13、3.913.872、操作條件爐輻射出口溫度495500495500495500循環(huán)比0.81.00.81.00.91.03、產品收率 m%富氣10.310.610.711.010.210.8汽油18.218.915.015.716.218.6柴油39.541.141.442.931.936.7蠟油3.97.03.97.03.04.0焦炭25.025.525.926.530.531.5 當蠟油餾份大幅度下降，輕油收率均大于50m%。而汽油收率均大于15m%。大循環(huán)比操作對于常減壓能力不足以及下游缺乏焦化蠟油加工能力的中小煉油廠，是可以考慮的一種生產方案。表-5是用輕烴稀釋原料的單程操作。 表-5

14、 用輕烴稀釋原料的單程操作名稱工況1減渣工況2減渣工況315%輕烴工況420%輕烴工況525%輕烴爐出口溫度 oc500500500500500焦炭塔頂壓力 mpa0.170.170.170.170.17循環(huán)比0.320000產品分布 m %氣體9.277.948.469.8510.63汽油13.7511.3412.6212.5014.55柴油32.1830.0835.7542.6843.56蠟油18.1026.9419.9511.547.53焦炭26.7023.7023.2223.4523.73總液收64.0368.3668.3266.7265.64表-5說明：（1）循環(huán)比增加，則蠟油收率下

15、降，柴油和焦炭收率增加，汽油和氣體收率略有增加。（2）稀釋輕烴比例提高，在一般的情況下氣體、汽油、柴油收率均有增加，而蠟油收率明顯下降，總液收略有下降。不同餾份油循環(huán)對經濟效益影響見表-6。 表-6 餾份油循環(huán)操作效益名稱基準工況工況1工況2工況3工況4循環(huán)比0.010000餾份油循環(huán)量,%010201020餾份實沸點168343168343343427343427產品收率m%34325.1531.8532.8927.1025.60焦炭32.3729.3428.8129.7629.47增值（2.0mt/a）08.19.657.628.60效益104美元/a 從表-6可以看出： (1) 采用自然

16、循環(huán)，雖然循環(huán)比只有0.01，但相對焦炭收率達32.27m%，液收為58.51m%；而采用餾份油循環(huán)時，焦炭收率均不到30m%，液收均在60m%以上。 (2) 隨采用的循環(huán)油餾程升高，則液收略有下降，從60.81m%,略降為60.45m%；但柴油收率較明顯上升，瓦斯油收率下降。 (3) 這種高收率的燃料焦，是影響焦化經濟效益的主要因素。 (4) 采用餾份油循環(huán)對新建或改造焦化裝置均有較大好處，可延長焦化爐運行周期，提高煉油廠經濟效益。4. 焦化污油和煉廠油漿利用在國外的焦化設計中，已逐步實現了對焦化污油和煉廠油漿的轉化利用，使稱為“煉廠垃圾桶”的焦化裝置轉變?yōu)椤皬U料加工廠”實現“零液體排放”。

17、目前，國內像福建煉廠、上海石化、鎮(zhèn)海石化、濟南煉廠等焦化裝置都先后實現了裝置污油及煉廠油漿的綜合利用。 焦化污油及煉廠油漿能否被良好地利用，必須先解決“廢油”中的含水，含焦粉和雜質問題，進而針對不同的“廢油”采取不同的技術措施。例如，溢流冷焦水先用一定溫度下的隔油罐進行油水分離，然后污水經過濾后入旋流分離器進一步脫油，其冷焦水重復利用；此時產生的污油若含水量1m%的污油或油漿，應先入一定溫度下的錐底油罐脫水及沉淀出焦粉等固體雜質，繼而去塔底重沸式加熱的放空塔，進一步脫水和除去焦粉等固體雜質，然后再在焦炭塔大吹汽前注入焦炭塔底可摻入焦化原料之中。 在此，特別強調的是應該借鑒abb lummus

18、co設計的焦化放空系統(tǒng)流程，充分利用國內現有的焦化放空系統(tǒng)技術，實現以下幾點好處： （1）塔頂冷凝水可去切焦水或冷焦水系統(tǒng)回用； (2）回收的污油可去分餾塔回用； （3）輕烴氣體可密閉利用； （4）可脫除焦粉，并避免堵塞設備和管線。圖-2為abb lummus co焦化放空系統(tǒng)示圖焦炭塔放空甩油罐蒸汽過濾器空冷器空冷器放空塔分離罐水去火炬或富氣壓縮機入口污油系統(tǒng)切焦水/冷焦水系統(tǒng)污油系統(tǒng)分餾塔圖-2 abb lummus co焦化放空系統(tǒng)示圖5. 焦炭塔大型化考慮5.1 水力除焦設備隨著各新設計或改擴的煉油廠能力增加、以及加工原油的逐年變重，結合延遲焦化工藝技術成熟、投資減低、經濟效益回報率較

19、高和對原料的適應性高等特點，世界上延遲焦化裝置規(guī)模不斷擴大，例如90年代初美國雪佛龍公司的帕斯卡戈拉煉廠焦化裝置加工能力3.10mt/a，采用“三爐六塔”流程，平均焦炭塔單塔能力為1.0mt/a；到90年代后期，像美國premcor公司在德洲阿瑟港煉廠建一套規(guī)模4.40mt/a的焦化裝置，采用“三爐六塔”流程，使焦炭塔單塔能力達到1.47mt/a。我國高橋石化煉油廠改擴建的1.40mt/a焦化裝置采用“一爐二塔”流程，焦炭塔單塔能力達到1.40mt/a，塔徑達8800mm。那么如何來考慮焦炭塔適宜最大直徑？是否塔徑越大越好？焦炭塔最大塔徑的決定取決于高壓水泵及水力出焦設備的設計壓力和流量，而壓

20、力和流量參數的增加受到機械和設備制造能力和成本的制約。反過來水力出焦壓力和流量又與焦炭的性質和焦炭塔的直徑高度（即焦層高度）有關。例如：上海石化2#煉油的100萬噸/年焦化裝置高壓水泵是從idp進口，相對于8400mm直徑焦炭塔，焦炭高度為17m（切線以上），焦炭vcm是812m%，在采用配套的idp切焦器下，其高壓水泵的正常流量是255m3/n、揚程是2850m，npshr是9.1m，效率是71%，n軸是2775kw。由于泵設計轉速為3780rpm，所以必須增設齒輪箱增速，以與高壓電機匹配。同樣，若運用idp的選用公式和曲線，采用idp切焦器噴嘴性能曲線，針對7900mm直徑焦炭塔，其高壓水

21、泵的設計流量為220m3/h，揚程是2150m，n軸是1820kw，這種設計條件下無需增設增速齒輪箱，泵轉速為2980rpm即可。從而可明顯地降低高壓水泵和配套電機的成本，也更適合采用目前89mm的高壓膠管和139.7mm的切焦鉆桿。若采用8400直徑的焦炭塔，即采用設計參數為正常流量255m3/h，揚程2850mm的高壓水泵，則應該采用100mm的高壓膠管和168mm的切焦鉆桿為好，有利于明顯地降低泵出口到切焦器之間的沿程阻力降和提高鉆桿的剛性。采用上述尺寸大口徑膠管和鉆桿，其膠管壓力降降低48.7%，鉆桿壓降降低70%。另一應考慮的問題是由于泵轉速從3780r、p、m降到2980 rpm，

22、可使泵的npshr明顯減小，可節(jié)省切焦水罐和泵入口管段的工程費用。并且，若采用8800mm直徑的焦炭塔，則高壓水泵的設計揚程要達到3000m，為之，泵出口管線和閥門等設計壓力就要從32mp跳升到42mp等級，從而增加了該部分的工程費用。據調查，現在國內的高壓水泵制造廠已可以設計制造正常流量255m3/h、揚程2800mm，泵效率68%參數下，轉速2980 rpm的切焦泵，這樣可以取消增速齒輪箱，也使npshr值從9.1m降到5m左右，并且可縮小潤滑油系統(tǒng)的費用和消耗，當然也可提高運行的可靠性。5.2 分餾塔的影響由于焦炭塔的操作是兩塔輪流間歇進行，每焦炭塔都必須經歷56小時的熱油氣預熱過程，此

23、期間必然會對分餾塔的平穩(wěn)操作產生影響，要進行必要的回流調整，而這種對分餾塔操作干擾的程度隨生產塔數增加則干擾減小。所以從工藝生產角度考慮“二爐四塔”比“一爐二塔”流程對分餾系統(tǒng)操作以及對產品質量的控制更有利。至今得到的資料報道，現在國外設計的大型化焦化裝置，均采用“二爐四塔”或“三爐六塔”，焦炭塔單塔能力在1.45mt/a上下（相當于國內循環(huán)比0.35時1.20mt/a左右），塔徑一般在8000mm8800mm范圍。總之，關于焦炭塔設備設計的最大尺寸問題，應在可行設計階段作綜合的多方面技術和經濟評估為好。對于改擴建的焦化裝置，若要求焦炭塔改擴的能力是增加原能力的1/31/2，則焦炭塔可以只增加

24、一個，使“一爐二塔”改為“一爐三塔”流程。從而節(jié)省占地和工程投資。6. 焦化加熱爐設計考慮6.1 優(yōu)化焦化加熱爐的要求 良好的焦化加熱爐設計是能否實現焦化裝置“長、滿、優(yōu)、穩(wěn)、省”生產的關鍵。設計工程師必須針對特定的焦化原料和循環(huán)油特性、提供的燃料性質，工藝要求的所需熱負荷和爐熱效率，以及加熱爐進料和燃料系統(tǒng)的聯鎖控制水平等來選擇爐型、然后采用專用計算機軟件對焦化爐進行全面模擬計算，得出火焰溫度、管壁熱強度、管內介質從入口到出口的溫度、壓力、汽化率、停留時間、流速、管內膜溫度等數據表，并繪出相應曲線，也可預測不同管段管內結焦厚度。進而通過調整爐膛尺寸，爐管規(guī)格和布置尺寸、燃燒器型號、數量和布置

25、、燃燒器與爐管間尺寸及注汽點位置等算出不同方案，然后對比優(yōu)選出最優(yōu)設計方案。使焦化爐設計滿足下述要求：l 較高輻射熱強度和短停留時間（427+40s）l 中、小型能量低no火嘴及扁長形爐膛尺寸。l 較高冷油流速（1.832m/s）l 對輻射管有良好熱分布，爐管熱強度周向不均勻系數小。l 燃燒室熱分布應有良好地控制。l 正確的輻射段入口溫度和適宜的爐膛體積熱強度。l 穩(wěn)定的升溫梯度。l 采用多點注汽。 對于特定的加熱爐進料、影響爐管內結焦速率的關鍵因素是管內最高油膜溫度、介質在管內停留時間（尤其是427以上油品停留時間40s）。管內油膜溫度越低、油品在管內停留時間越短，則爐管內結焦可能性越小。然

26、而當根據質量流速及冷油流速確定爐管規(guī)格，根據火焰燃燒特性確定管程數和注汽量確定之后，降低管內最高油膜溫度和縮短油品在管內停留時間是相互矛盾的。為之必需經過計算、調整得出最優(yōu)化的加熱爐結構尺寸以及爐管規(guī)格、燃燒器布置和相互間布置等尺寸。6.2 加熱爐輻射室的計算conoco公司開發(fā)了一套計算加熱爐工藝條件的計算機軟件，結合工業(yè)化經驗，該軟件已運用于加熱爐設計和復核。該軟件包含：（1） 管側模擬l 確定溫度和壓力分布l 確定油的停留時間l 確定相對焦化因數l 計算平均熱強度和加熱爐負荷（2） 確定優(yōu)化的加熱爐設計（3） 確定操作變化的影響表-7是焦化加熱爐輻射管平均強度及管內質量流速范圍。表-7

27、焦化加熱爐輻射管平均強度及管內質量流速范圍爐 型平均熱強度w/m2質量流速kg/m2.s單面輻射爐280003100012001800雙面輻射爐420004650012001800在設計確定爐型之后，按表-7選取合適的平均熱強度和管內質量流速。然后依據熱負荷確定輻射管規(guī)格及排管面積，在根據選取的適宜爐膛體積熱強度確定爐膛尺寸。計算公式為： （4） （5） 上式中：qr輻射管平均熱強度 w/m2 qr輻射室熱負荷 mw ar輻射管面積 m2 gr輻射管內介質質量流速 kg/m2.s wr輻射室管內工藝介質流量 kg/s di輻射管內徑 nr輻射室管程數輻射室熱負荷決定于管內各介質的性質、流量、出

28、入口溫度和壓力，以及工藝介質流經輻射管后的反應轉化率，因為反應熱計算與轉化率有關。 （6） （7） 上式中：gr輻射室管內工藝介質流量 kg/h 輻射室工藝介質轉化率 m% c介質反應熱常數 4.187kj/kg b常數 sf穩(wěn)定因子從上式可見焦化的熱反應轉化率與介質的穩(wěn)定因子有關，即與介質族組成有關。6.3 爐進料和燃燒系統(tǒng)聯鎖控制 燃燒器的類型和性能對焦化爐操作好壞有著極重要的影響，要求沿爐管長度和高度方向的管壁熱強度分布和煙氣溫度有良好均勻性，因此采用具有一定穩(wěn)定火焰高度的扁平火焰火嘴較好。由于環(huán)保要求對煙氣中氧化氮含量的限制也更嚴格，所以應采用低氧化氮燃燒器。 上海石化1.0mt/a焦

29、化雙面輻射爐的燃燒系統(tǒng)采用空氣燃料氣比例調節(jié)技術，可最大程度地降低過?？諝庀禂?，達到高熱效率、低耗燃料的目的。另外，該爐設計自動快開風門和相應的報警聯鎖設置。在鼓風機、引風機及余熱回收設備出現故障時，可自動打開快速風門及煙道擋板，焦化爐可實現自然通風操作而不影響爐子正常運行。 加熱爐進料每一路入口設流量指示和遙控閥，保證在任何時間每一路有流量，其值大于低低esd值。當流量降到低值時報警，若進一步降到低低值時，esd邏輯信號連入bms邏輯中，執(zhí)行bms邏輯程序，自動切斷主火嘴燃料和進料泵，并吹入蒸汽保護爐管。6.4 在線清焦和多點注汽 盡管增加注汽（或水）對提高流速、縮速停留時間有明顯作用，并且

30、可提高管內已生焦炭的脫垢速率，但會增加爐熱負荷和管內壓降，加劇管內油膜組成結焦傾向。所以國外焦化爐設計的注汽或注水量比國內低，甚至在正常設計流量時不考慮注汽。采用多點注汽有利于降低爐入口壓力和降低注入蒸汽總量。 在線清焦（on-1ine spalling）就是在不停加熱爐工況下對多管程加熱爐中的某一列管程進行通蒸汽（或水）清焦，通過改變蒸汽量和管壁表面溫度使焦炭剝離并帶走，達到清焦目的。 在線清技術特別適用加工高瀝青質、高殘?zhí)康牡蜔岱€(wěn)定性重質稠油以及消除擴能瓶頸的低循環(huán)比工況操作條件下運行的加熱爐。采用在線清焦技術可延長加熱爐連續(xù)運行時間、縮短停爐燒焦次數及停工檢修次數。 根據fw設計的lyo

31、ndell citgo煉廠焦化介紹，在線清焦效果是：l 爐管表面溫度降低51.7，上海石化1.0mt/a焦化爐經過在線清焦后，輻射管表面溫度平均下均53左右。l 爐管壓降基本回復到開工時壓降。l 清焦后可節(jié)省燃料約1015%。l 單爐可連續(xù)運行三年（即二年以上才用蒸汽和空氣燒焦一次）。 目前國內掌握焦化爐在線清焦技巧的上海石化2#煉油的工程技術人員，通過生產實踐，在原先的操作步驟和方法上又有了新的改進，使在線清焦技巧得到進一步完善。6.5 管徑和管間距考慮 在abb lummus 為廣石化減粘爐設計及fw在lyondll citgo煉廠焦化爐設計中均采用了比表面（爐管表面積/爐管容積）概念，用

32、小管徑代替大管徑則比表面積提高，即在同樣所需熱負荷相同停留時間下，小口徑管獲得更多的傳熱表面積，使爐管平均熱強度降低，管內傳熱系數增加，相應地管內油膜溫度降低。第二、管徑變小提高了管內介質流速，使焦垢脫離速度提高，第三、管徑變小后（如從127mm改小為114mm）雖然管程數相應增加，但反應停留時間降低，有利于緩和爐管內結焦。 凱洛格公司設計比表面值一般62.3m2/m3。國外焦化爐一般選114（911）mm的cr9mo爐管，當具有可進行在線清焦操作時，管徑不宜太小，并且應選用cr9mo管材。 表-8為管心距對輻射管平均熱強度影響表。在一樣燃燒熱強度下，管心距由2d增加到4d，管背火焰部分吸熱量

33、可增加2倍左右，輻射管熱強度增加約37%。最高熱強度（qmax）與平均熱強度（qave）之比由1.79降到1.3。這說明因為雙面輻射爐管內油膜和管壁溫度均比單面輻射低，停留時間也短，壓降低和高流速，對加工不穩(wěn)定和高結垢原料和對高苛刻度焦化工況設計采用雙面輻射爐結構是優(yōu)越的。 表-8 管心距對輻射熱強度影響名 稱abc管心距2d3d4d燃燒熱強度kcal/hm2675006750067500輻射管平均熱強度kcal/hm2245703024033480qmax/qave1.791.4851.307. 分餾塔結構 當前分餾塔設計中主要有待改進的是洗滌換熱段采用怎樣結構來達到對焦化油氣中焦粉的有效洗

34、滌和需要的換熱量，以及蠟油集油箱以下采用怎樣結構來保證蠟油質量和塔底溫度穩(wěn)定這二個問題的考慮對于在超低循環(huán)比工況下操作顯得更加重要。 據f.w 設計的超低循環(huán)比焦化餾塔下段結構為：采用一個敞開式的洗滌噴淋室，位于噴淋室下面的接觸區(qū)采用若干排鴨嘴形“熱屏蔽”檔板，以防止因液體流速太小而引起在塔盤上結焦。沖洗量最小液流強度不小于2.43.5m3/m2h。另一種結構為雙泡帽和鴨嘴板（或棚形板）的組合形式。為了保證去加氫裂化蠟油的質量，應該在洗滌換熱段上增設一塊重蠟油抽出板，切割出蠟油餾份中重的一部分，為此應增加相應的分餾板和回流。為了使分餾塔的下段適應于自然循環(huán)比從0.050.75之間變化的操作，結

35、合工藝流程的靈活性，其塔下段的內部結構也需作相應的調整。圖-3是超低循環(huán)比設計焦化分餾塔下段。若要實現自然循環(huán)比從0.050.75之間變化的工況，必須在圖3流程基礎上作相應的改進，這涉及到工藝流程和分餾塔的整改。圖-3 超低循環(huán)比設計焦化分餾塔下段8. 延遲焦化設計考慮趨勢今后焦化設計面臨的挑戰(zhàn)與希望之處歸納為：8.1 高酸值高稠原油焦化 針對高稠原油如像遼河稠油，塔河原油及蘇丹煉廠原油等，應考慮用延遲焦化匹配原油予處理的聯合工藝，作為輕質化加工手段，如前如述，高稠原油可稀釋換熱電脫鹽勝水加熱閃餾或初餾焦化。在這系統(tǒng)中，若原料酸值較高，則要考慮280380溫度段介質中環(huán)烷酸腐蝕問題。對于環(huán)烷酸

36、腐蝕問題，一則在設計時工藝上要考慮盡量縮小它的腐蝕范圍，二則在選材上要認真慎重對待以節(jié)省投資。8.2 不同原料和要求的方案考慮 在作工藝設計方案時，應根據下述四種不同的要求，進行最佳方案選擇：第一種為了消除現裝置“瓶頸”，少投入多產出，提高加工能力或液收，此時應采用超底循環(huán)比設計方案，重點在于加熱爐、分餾塔下段和換熱流程三部分的改造。如怎樣調整加熱爐對流段與輻射段取熱負荷的分配，怎樣解決分餾塔閃蒸段和換熱區(qū)的高溫結焦和焦粉夾帶問題等。應根據原料性質和焦化蠟油下游加工工藝的加工能力，來調整循環(huán)比和決定是否出重蠟油。第二種是缺乏原油加工能力和下游焦化蠟油加工裝置，又要求盡可能多產汽、柴油、甚至想多

37、產汽油的煉油廠，應采用大循環(huán)比或全循環(huán)的設計，應考慮分餾塔自然循環(huán)和選擇外循環(huán)相結合的工藝流程。在此，要強調的是為了多產柴汽油餾分，應采用選擇性瓦斯油循環(huán)路線，采用“低壓、高溫”操作條件。第三種對于高瀝青、高殘?zhí)?、高含硫重質原料，為了減少高硫燃料級焦炭收率，但又考慮避免產生彈丸焦，此時要認真地選擇循環(huán)比、壓力和混對高芳烴物料。此時選擇具有可在線清焦特點的雙面輻射爐爐型與相匹配的工藝流程為好，可考慮采用適宜循環(huán)比下的選擇性瓦斯油循環(huán)，并適當提高壓力和降低溫度。由于生焦率較高、焦炭塔的設計在塔徑氣速小于最大允許線速的條件下要考慮到每一生焦周期焦炭的體積，從而決定焦炭塔的尺寸。第四種是對于高芳烴、低

38、瀝青質、低硫優(yōu)質原料、生產優(yōu)質焦或針狀焦的情況應選擇大循環(huán)比或全循環(huán)比操作，此時重點在于焦化加熱爐和余熱回收設施，分餾塔、焦炭塔和水力出焦設備設計以及加熱爐出口溫度變溫與分餾塔變自然循環(huán)量相互之間達到連續(xù)物料和熱量平衡的工藝自控流程（pid）和工藝原則流程（pfd）設計。要實現計算機模擬的變量程序控制，按設定邏輯過程進行自動操作。8.3 實現apc優(yōu)化操作和安全聯鎖控制由于焦炭塔必需成對配置（當然“一爐三塔也可以）間歇操作，對于“一爐二塔”流程下的大型焦炭塔操作，在計劃的時間里由生產塔油氣予熱空塔到320以上，期間對分餾塔的平穩(wěn)操作帶來較大麻煩，為了保證達到汽油作為乙烯料、重整料和瓦斯油作為加

39、氫裂化料的質量指標，應該設計焦炭塔操作與分餾塔操作之間由dcs實現連續(xù)優(yōu)化控制，至今在焦化裝置仍無實現apc優(yōu)化操作。8.4 采用opticoking技術分餾塔abptptpprcp1p1轉換放空塔焦炭塔加熱爐甩油罐圖-4 opticoking壓力控制系統(tǒng)除了如前所述，加熱爐部分的進料系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)及余熱回收系統(tǒng)要實現bms和esd的報警，自動聯鎖設計外，應設計在焦炭塔頂壓力控制下注入瓦斯油或石腦油的優(yōu)化焦化控制（qpticoking technology），實現切換四通閥和暖塔期間阻尼壓力波動，避免發(fā)泡、沖塔現象，改進焦炭塔操作平穩(wěn)性和可靠性，從而延長裝置運轉周期。其優(yōu)點是：增加焦化進料量、

40、提高液收、降低焦炭產率、降低消泡劑用量節(jié)省費用、穩(wěn)定操作。圖-4為優(yōu)化焦化壓力控制示意流程。8.5 清潔化生產如何使延遲焦化裝置實現“環(huán)境友好、極大地減少排放物、實現生產清潔化”是一個長期來棘手的難題。特別對于加工進口含硫原油的煉廠，更面臨提高技術水平、改變環(huán)境污染的難題?，F延遲焦化裝置的主要污染源在加熱爐排放煙氣、冷焦水和切焦水處理及石油焦的貯存、裝車和運輸。焦化加熱爐最好采用氣體燃料，其h2s含量15ppm，燃燒器應采用低nox火嘴。如像上海石化100萬噸/年焦化加熱爐采用的低nox扁平焰火嘴（psffr-10分級燃氣火嘴）nox保證值為240mg/nm3。冷焦水處理應用隔油罐來代替污染嚴重的隔油池來進行一級油水分離