可靈活調(diào)循環(huán)比工藝流程在延遲焦化裝置上的應(yīng)用

1、可靈活調(diào)循環(huán)比工藝流程在延遲焦化裝置上的應(yīng)用 甘麗琳 徐江華 李和杰洛陽(yáng)石油化工工程公司工藝系統(tǒng)室1.概述延遲焦化工藝就是以減壓渣油等重質(zhì)油為原料，在加熱爐內(nèi)迅速加熱至500左右使其延遲到焦炭塔內(nèi)進(jìn)行裂解和縮合反應(yīng)生成油氣和焦炭。油氣420左右進(jìn)入分餾塔下部，為了冷卻油氣，經(jīng)典的流程是將換熱到一定溫度的原料和油氣在塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，將油氣冷卻到380。這樣將油氣中的較重的組分（稱為循環(huán)油）被冷凝下來(lái)，混入原料油中進(jìn)入塔底作為加熱爐輻射進(jìn)料。此流程見(jiàn)圖1。原料進(jìn)塔內(nèi)位置分別在油氣進(jìn)料口上側(cè)和下側(cè)。根據(jù)所需冷凝的循環(huán)油量來(lái)調(diào)節(jié)原料上下進(jìn)料量，即調(diào)節(jié)循環(huán)比。在分餾塔蒸發(fā)段，當(dāng)油氣進(jìn)分餾塔溫度組成一定

2、時(shí)，循環(huán)比增大，t1降低t2升高；當(dāng)循環(huán)比減小時(shí)，t1升高t2降低。由于作為原料的減壓渣油在高溫下易結(jié)焦，這就限制了分餾塔內(nèi)t1溫度的升高，也就限制了循環(huán)比的降低。2.可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程的原理和優(yōu)點(diǎn)可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程（洛陽(yáng)石化工程公司專利技術(shù)，專利號(hào)：zl02139312.5）如圖2所示，與經(jīng)典流程相比，區(qū)別在于原料不進(jìn)分餾塔，在分餾塔底部改為循環(huán)油抽出。循環(huán)比的調(diào)節(jié)直接采用循環(huán)油與原料在罐里混合。反應(yīng)油氣熱量在分餾塔內(nèi)采用經(jīng)換熱后的冷循環(huán)油換熱，此流程有以下優(yōu)點(diǎn)：2.1可靈活調(diào)循環(huán)比采用循環(huán)油代替原料減壓渣油在進(jìn)料段與高溫油氣進(jìn)行換熱，由于循環(huán)油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)大大低于減壓渣油，其

3、結(jié)焦傾向比減壓渣油明顯降低，這樣分餾塔內(nèi)t1溫度可以相應(yīng)提高，循環(huán)比可進(jìn)一步降低。從分餾塔抽出的循環(huán)油還可以不進(jìn)罐直接出裝置，此時(shí)循環(huán)比降至零。該流程循環(huán)油不但可以是在分餾塔蒸發(fā)層冷凝下來(lái)的循環(huán)油，也可以是重蠟油、輕蠟油或柴油，實(shí)現(xiàn)餾分油循環(huán)。2.2反應(yīng)油氣熱量采用循環(huán)油中段回流取熱方式取走，蒸發(fā)層和塔底溫度可根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)。2.3分餾塔底介質(zhì)為循環(huán)油，同時(shí)，溫度一般可以控制到360左右，避免了塔底結(jié)焦。2.4重質(zhì)原料不進(jìn)焦化分餾塔，不和高溫高速（油氣速度可達(dá)30-40m/sec）油氣混合，對(duì)上部產(chǎn)品質(zhì)量很有好處。2.5可調(diào)循環(huán)比流程中，加熱爐進(jìn)料最高為330（換熱流程中熱流溫位限制）進(jìn)對(duì)流室

4、。這樣，第一降低了延遲焦化裝置中核心設(shè)備輻射進(jìn)料泵操作條件的苛刻度。第二加熱爐進(jìn)料從對(duì)流段直接轉(zhuǎn)輻射段，自成一體，有利于操作。 圖1 傳統(tǒng)流程 圖2 可靈活調(diào)循環(huán)比流程3.可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程的經(jīng)濟(jì)性 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)傳統(tǒng)流程在循環(huán)比小于0.2時(shí)閃蒸段易結(jié)焦，因此，可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程在低循環(huán)比的工況下更顯出優(yōu)點(diǎn)。降低循環(huán)比，可以適當(dāng)提高裝置的現(xiàn)有的處理能力。降低循環(huán)比將使得裝置總液收增加，焦炭產(chǎn)率減少，這對(duì)提高全廠經(jīng)濟(jì)效益有重大意義。但可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程中，需將循環(huán)油的熱量用換熱器傳給其他工藝介質(zhì)，這樣相應(yīng)的增加了一部分投資。對(duì)于可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程的經(jīng)濟(jì)效益以某廠100萬(wàn)噸/年延遲焦化裝

5、置進(jìn)行兩種工藝流程經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)下表，該裝置加工沙輕沙中混合原油的減壓渣油。 兩種流程技術(shù)比較 表-1項(xiàng)目可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程傳統(tǒng)流程工藝流程適應(yīng)性好一般分餾塔結(jié)焦不易易輻射進(jìn)料帶焦粉少多循環(huán)比可小于0.20.2以上循環(huán)比對(duì)產(chǎn)品收率和效益的影響 表-2項(xiàng) 目收率 %收率差%產(chǎn)量萬(wàn)噸/年效益萬(wàn)元循環(huán)比0.1循環(huán)0.25干氣5.615.90-0.29-0.29-377液化氣2.402.53-0.13-0.13-324汽油12.4713.14-0.67-0.67-1966柴油25.3027.34-2.04-2.04-5069蠟油24.6920.26+4.43+4.43+9245焦炭27.8329.31-

6、1.30-1.30-390總計(jì)+1119注：產(chǎn)品價(jià)格按：汽油2934元/噸、柴油2485元/噸、蠟油2087元/噸、焦炭300元/噸、干氣1300元/噸、液化氣2494元/噸計(jì)算。投資及消耗燃料（以傳統(tǒng)流程為基準(zhǔn)） 表-3序號(hào)項(xiàng) 目可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程傳統(tǒng)流程備注一設(shè)備投資1換熱器174萬(wàn)元02機(jī)泵100萬(wàn)元0兩臺(tái)油漿泵做循環(huán)油泵3加熱爐進(jìn)料緩沖罐44萬(wàn)元04管線閥門、保溫62萬(wàn)元0小計(jì)380萬(wàn)元二操作費(fèi)用1機(jī)泵電耗 kw9702電費(fèi)折合人民幣48.1萬(wàn)元/年00.62元/度3燃料消耗-494kg/h，考慮裝置回收率80%，則節(jié)省-98.8kg/h0循環(huán)比降低0.15引起加熱爐負(fù)荷的減少4節(jié)省

7、燃料折合人民幣-102.8萬(wàn)元/年01300元/噸燃料5操作費(fèi)用小計(jì)-54.7萬(wàn)元/年0從表-1，表-2可以看出，采用“可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程”裝置具有較好的操作靈活性，裝置可以根據(jù)不同的需要改變產(chǎn)品收率，提高經(jīng)濟(jì)效益。雖然采用“可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比流程”，裝置設(shè)備投資增加380萬(wàn)元，但在相同的條件下，如果將循環(huán)比由0.25降到0.1，僅產(chǎn)品的收率的變化即可增加效益1119萬(wàn)元/年，操作費(fèi)用也減少54.7萬(wàn)元/年，約四個(gè)月即可回收投資。4. 可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程的應(yīng)用實(shí)例4.1中石化廣州分公司100萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置4.1.1簡(jiǎn)介 中石化廣州分公司（簡(jiǎn)稱廣石化）延遲焦化裝置1996年2月建成投

8、產(chǎn)，裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為80萬(wàn)噸/年，原料為勝利原油的減壓渣油，并考慮混煉重催油漿（15%）和脫油瀝青（5%），該裝置為二爐四塔流程，主要有焦化、吸收穩(wěn)定、吹氣放空及冷焦水、切焦水循環(huán)處理等部分組成。根據(jù)廣石化2001-2002年原油加工量達(dá)到700-720萬(wàn)噸/年，為解決全廠重油的平衡，延遲焦化裝置的處理能力需由80萬(wàn)噸/年改造到100萬(wàn)噸/年。4.1.2改造要求 改造設(shè)計(jì)加工原油為沙特和伊朗輕質(zhì)原油的減壓渣油混合比例為4：1，殘?zhí)?0.5%，處理量100萬(wàn)噸/年。由于投資和改造周期要求，所以裝置內(nèi)主要設(shè)備如焦炭塔、分餾塔、吸收穩(wěn)定塔殼體要利舊，加熱爐不做大的改造，通過(guò)采用成熟先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，消

9、除裝置“瓶頸”，改善裝置的適應(yīng)能力，擴(kuò)大裝置的處理量，增加液收，減少焦炭產(chǎn)率，使裝置總體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。4.1.3裝置改造特點(diǎn)4.1.3.1維持原兩爐四塔流程，但現(xiàn)有焦炭塔規(guī)格為6000×27900，塔徑偏小，高度偏低。要滿足100萬(wàn)噸/年的處理量和原料生焦率28-31%的條件，焦炭塔如按國(guó)內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)，已不能滿足24小時(shí)生焦周期操作，只有在生焦周期在18-20小時(shí)，焦炭生焦高度為15-18m，正好達(dá)到原焦炭塔設(shè)計(jì)的生焦高度范圍。4.1.3.2采用lpec開(kāi)發(fā)的可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比專利工藝流程，實(shí)現(xiàn)超低循環(huán)比操作，減少焦炭產(chǎn)率。4.1.3.3焦炭塔安裝中子料位計(jì)，檢測(cè)和控制泡沫層

10、和焦炭層高度，提高焦炭塔利用率，提高生產(chǎn)的安全性。4.1.3.4加熱爐進(jìn)行適當(dāng)改造，爐管采用“下進(jìn)中出”布置，采用多點(diǎn)注汽技術(shù)，減少爐管結(jié)焦，延長(zhǎng)加熱爐的運(yùn)行周期。4.1.3.5分餾塔采用處理能力大，效率高，防堵性能好，不易損壞的“箭形條閥”，滿足擴(kuò)大處理量要求。4.1.3.6調(diào)整換熱流程，以適應(yīng)新的工藝流程。4.1.3.7為縮短除焦周期，實(shí)現(xiàn)除焦自動(dòng)程序控制，將一臺(tái)1600m揚(yáng)程，180m3/h流量的高壓水泵換成2880m，250m3/h流量的高壓水泵。4.1.3.8原富氣壓縮機(jī)型號(hào)為2mcl456-27，設(shè)計(jì)流量7600m3n/h，由凝氣式蒸汽氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，氣輪機(jī)型號(hào)為nk25/28/12.

11、5，裝置改造后要求的流量達(dá)到11053m3n/h（減粘富氣并入），負(fù)荷增加了45%。原壓縮機(jī)已無(wú)法滿足工藝要求，所以應(yīng)對(duì)主流部分、轉(zhuǎn)子、隔板、密封、聯(lián)軸器，以及氣輪機(jī)進(jìn)行改造。4.1.3.9為了減少環(huán)境污染 ，將冷焦水流程改為密閉循環(huán)流程。4.1.4、裝置改造效果2002年2月20日裝置停工大修進(jìn)行100萬(wàn)噸/年的擴(kuò)能改造，并于2002年4月3日一次投料試車成功，一直以滿負(fù)荷或超負(fù)荷安全平穩(wěn)運(yùn)行。為檢驗(yàn)裝置擴(kuò)能改造后的物料平衡，綜合能耗，產(chǎn)品物性和環(huán)保等關(guān)鍵問(wèn)題，于2002年8月14-15日對(duì)裝置進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果證明焦化裝置的擴(kuò)能改造獲得成功。關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值（設(shè)計(jì)輕收37.5%

12、，設(shè)計(jì)能耗33.77kgeo/t），生焦周期仍然按24小時(shí)，在循環(huán)比0.21時(shí)，處理量可達(dá)100萬(wàn)噸/年，液收可達(dá)63.844%，輕收44.2%，綜合能耗為33.36kgeo/t，在循環(huán)比為0時(shí)，處理量118萬(wàn)噸/年，總液收68.12%，輕收39.17%，能耗僅為28.63 kgeo/t。表4-表6是裝置兩爐四塔，24小時(shí)生焦，14日、15日生產(chǎn)標(biāo)定數(shù)。13日18：00到14日18：00將重蠟油外甩（即循環(huán)比為0）處理量3500t/d的情況下進(jìn)行標(biāo)定。14日18：00到15日18：00是將重蠟油回?zé)挘幚砹繛?000 t/d條件下的標(biāo)定。裝置原料及加熱爐進(jìn)料的性質(zhì) 表4項(xiàng)目單位加熱爐進(jìn)料原料1

13、4日10：0015日10：0014日10：0015日10：00密度g/cm31.00150.97680.98960.9945餾程hk31224728528510%47139148743920%30%43150840%50%48260%70%餾出350%0.20.50.50.550028622241粘度80mm2/s1477228.91483547.1100mm2/s481.284420190.3康氏殘?zhí)縲%1812.816.716.2硫w%1.111.070.891.11裝置物料平衡 表5項(xiàng)目14日處理量t/d14日收率%15日處理量t/d15日收率%入方原料3549

14、.452914.608減粘富氣15.8815.422出方干氣145.464.10137.9524.733液化氣58.471.6554.4541.868減粘干氣15.8815.422汽油397.6211.2370.18512.701柴油992.9127.97918.21531.504蠟油480.0613.52572.39019.639重蠟油547.5415.4300焦炭917.8525.86852.49429.249污油6.000.176.000.206損失3.550.12.9180.1合計(jì)3565.331002930.03100輕收39.1744.205液收68.1263.844循環(huán)比00.2

15、1焦化汽、柴、蠟油性質(zhì) 表6項(xiàng)目單位汽油柴油蠟油14日10：0015日10：0014日10：0015日10：0014日10：0015日10：00密度g/cm30.72190.72180.85960.85780.93890.9451餾程hk41.5041.00161.00163.00199.00172.0010.00%64.0062.00217.00216.00359.0030.00%87.5088.00251.00247.0050.00%112.00108.00282.00278.0070.00%133.50131.00318.50311.0090.00%155.00157.00354.003

16、44.0095.00%365.00355.00kk182.00179.00全餾kk96.0096.00350餾出%5.009.00殘?zhí)?0.40.4粘度20mm2/s5.766.4880mm2/s11.38.98焦炭性質(zhì) 表7分析項(xiàng)目硫%灰份%揮發(fā)分%堆積比重t/m3總水分%14日15日14日15日14日15日14日15日14日15日上午1.381.620.420.1510.967.70.821.0112.2012.80下午1.301.600.340.179.608.131.001.0612.3012.604.1.5、問(wèn)題討論4.1.5.1這次改造設(shè)計(jì)焦炭塔裝上了中子料位計(jì)，并增設(shè)注消泡劑管線

17、，因此在原料復(fù)雜多變的情況下，在保證裝置安全生產(chǎn)和提高焦炭塔的利用率起了很好的作用。但由于中子料位計(jì)一塔只有兩個(gè)，安裝位置偏上，無(wú)法提前預(yù)計(jì)原料的生焦趨向和泡沫層的情況，對(duì)處理量的提降顯得較為匆忙。因此，有必要每塔增上一個(gè)中子料位計(jì)。4.1.5.2由于按18-20小時(shí)生焦除焦時(shí)間不固定，不便管理等一些客觀原因，因此仍維持24小時(shí)生焦。在生焦量大的時(shí)候，生焦高度達(dá)21m，此時(shí)空高為10-11m（包括封頭和出口法蘭4.2m在內(nèi)），高于美國(guó)exxon mobile公司提出的空高不低于7m（到焦炭塔出口法蘭）的要求，但實(shí)際操作表明焦炭塔焦粉有攜帶到分餾塔和冷焦水的現(xiàn)象。因此需要現(xiàn)場(chǎng)摸索合適的生產(chǎn)條件。

18、4.1.5.3循環(huán)比的變化除了加熱爐負(fù)荷有變化外，分餾塔底部循環(huán)油取熱及蠟油取熱變化比較大，因此為了適應(yīng)可調(diào)循環(huán)比變化，換熱流程設(shè)計(jì)需要靈活。4.2長(zhǎng)嶺分公司120萬(wàn)噸/年延遲焦化裝置改造4.2.1簡(jiǎn)介中國(guó)石化長(zhǎng)嶺分公司延遲焦化裝置于1971年5月建成投產(chǎn),裝置規(guī)模為60萬(wàn)噸/年,原料為管輸減壓渣油，二爐四塔流程.裝置由焦化部分、分鎦及柴油吸收部分、吹氣放空部分、水力除焦部分以及切焦水和冷焦水循環(huán)部分組成。裝置自投產(chǎn)以來(lái),特別是近幾年經(jīng)歷了一系列技術(shù)改造,如更換焦化分餾塔、一座加熱爐、新增富氣壓縮機(jī)等使裝置的加工能力達(dá)到了80萬(wàn)噸/年。 由于裝置使用了30年，一些設(shè)備存在老化現(xiàn)象，如主要設(shè)備焦

19、炭塔和另一座加熱爐,焦炭塔存在裙體焊縫開(kāi)裂,筒體焊縫開(kāi)裂及變形等嚴(yán)重設(shè)備問(wèn)題。4.2.2、改造目的通過(guò)裝置技術(shù)改造,使裝置處理量達(dá)到120萬(wàn)噸/年,同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平,以滿足長(zhǎng)嶺分公司加工勝利原油的要求。4.2.3、裝置改造特點(diǎn)4.2.3.1采用兩塔工藝流程,采用8400焦炭塔,簡(jiǎn)化工藝流程,降低設(shè)備投資和長(zhǎng)期操作費(fèi)用。4.2.3.2 采用可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比工藝流程,可根據(jù)總流程的要求靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比,并采用無(wú)堵焦閥預(yù)熱工藝流程。4.2.3.3 將另一臺(tái)加熱爐更新為雙面輻射爐和小管徑爐管，降低爐管周向加熱不均勻性;并采用多點(diǎn)注水技術(shù),減緩爐管結(jié)焦,延長(zhǎng)加熱爐運(yùn)行周期。4.2.3.4 分餾塔

20、更換為“adv”塔盤，并調(diào)整柴油,輕蠟油出口位置,提高柴油與輕蠟,輕蠟和重蠟(循環(huán)油)分餾精度,提高柴油收率和輕蠟油產(chǎn)品質(zhì)量。4.2.3.5 采用國(guó)產(chǎn)的全自動(dòng),改進(jìn)的有井架水力除焦技術(shù),減少除焦時(shí)間,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4.2.3.6 焦炭塔安裝中子料位計(jì),監(jiān)測(cè)和控制泡沫層和焦炭層高度,提高焦炭塔利用率,保證生產(chǎn)的安全性。4.2.4、裝置改造效果裝置自2002年7月份投入生產(chǎn)，剛投產(chǎn)時(shí)，由于需處理庫(kù)存原料,裝置處理量達(dá)到3500噸/日以上。但近期由于原油處理量降低，裝置原料不足，所以沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)定。表8列出裝置8-10月份三個(gè)月數(shù)據(jù)采集表(原料為減壓渣油)。數(shù)據(jù)采集表 表8序號(hào)項(xiàng)目單位8月份9月份10月份1原料密度kg/m39819819852原料殘?zhí)?14.8913.551