延遲焦化工藝新進(jìn)展-瞿國(guó)華

延遲焦化工藝新進(jìn)展

瞿國(guó)華

110630

1焦化工藝面臨的幾個(gè)核心問(wèn)題

一重油加工工藝的合理選擇（重油熱加工）

二我國(guó)焦化面臨的新問(wèn)題和新進(jìn)展

三焦化產(chǎn)業(yè)鏈的開(kāi)發(fā)

重油加工工藝的合理選擇221世紀(jì)常規(guī)能源和新能源發(fā)展地位3高油價(jià)時(shí)代原油資源特點(diǎn)（2001－2030）油價(jià)處于相對(duì)較高的位置原油質(zhì)量繼續(xù)變差、變壞。原油比重越來(lái)越大，含硫量越來(lái)越高，除此之外，有些原油含有大量的金屬，有的含有大量有機(jī)酸，很難用常規(guī)的加工方法進(jìn)行煉制非常規(guī)石油產(chǎn)量的比例將越來(lái)越多，如各種稠油、油砂瀝青等。

4中石化、中石油總公司加工原油情況

劣質(zhì)原油的加工已成為煉化企業(yè)的必修課，加工能力是今后衡量一個(gè)煉化企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

2010年中國(guó)石化進(jìn)口高硫原油加工量突破7000萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)17%。按全年高低硫平均價(jià)差計(jì)算，累計(jì)降低原油采購(gòu)成本7.5億元。中石化年份數(shù)量萬(wàn)噸/aS%比重

酸值mg-KOH/g2005104830.990.86290.262006110001.080.86960.37

中石油大連石化每年加工300多萬(wàn)噸大慶原油，油質(zhì)較好，其余的1700萬(wàn)噸加工量主要來(lái)自中東、西非的進(jìn)口油，API在34以上，硫含量在2以上。

5世界煉油業(yè)高度重視重油加工發(fā)展世界煉油加工能力

百萬(wàn)桶/天

19901995200020052010％蒸餾74.675.683.689.495.828.0催化裂化11.912.714.616.017.849.6加氫裂化2.93.44.55.26.4120.6重整10.710.812.113.515.343.0焦化2.73.13.94.5

5.396.3

6世界重油加工能力分布（1999）工藝 美國(guó)加/墨/委

亞洲 歐洲世界合計(jì)/% 熱裂化/減粘5.98 21.37 26.31 118.19 226.81 29.38 焦化 107.42 31.96 31.74 37.40 234.9 28.74 脫瀝青 15.51 2.15 2.31 2.53 25.25 3.20 催油催化

33.75 6.75 93.80 20.74 160.66 20.36 加氫處理

固定床 36.95 1.46 61.40 7.56 121.51 15.40

膨脹床 5.67 8.64 1．19 4.43 22.47 2.85

懸浮床 — 0.32 — 0.22 0.07 合計(jì) 195.28 72.65 216.75 191.07 789.25 100.00(mt/a）7我國(guó)年煉油加工能力變化（2000-2007）年份常壓蒸餾減壓蒸餾催化裂化延遲焦化渣油加氫20023314711429869955924650550020033452711499381057562725055002004333171149938106278372505500200537194115585711137042450550020064177911731731183674505086002007427191174576118863480008600

kt/a821世紀(jì)中國(guó)發(fā)展煉油工業(yè)應(yīng)高度重視高硫重質(zhì)原油的加工－2005上海論壇輕質(zhì)原油是美國(guó)的核心利益所在，中國(guó)大量進(jìn)加工輕質(zhì)原油，會(huì)招致美國(guó)出于戰(zhàn)略利益的打壓和出于經(jīng)濟(jì)利益的競(jìng)爭(zhēng)。所以，中國(guó)參加高硫已有定價(jià)機(jī)制和擴(kuò)大高硫原油的加工能力正當(dāng)其時(shí)。

“加大重質(zhì)原油的利用可以為中國(guó)不斷增長(zhǎng)的能源需求找到新的空間。如果美國(guó)和中國(guó)改造煉油設(shè)備而更多地使用重質(zhì)原油，國(guó)際油價(jià)將可能重新回到每桶15－25美元之間?！蹦壳埃蛏a(chǎn)的原油70%是高硫重質(zhì)原油，市場(chǎng)高硫重質(zhì)原油的代表是迪拜原油。一般，迪拜高硫重質(zhì)原油比輕質(zhì)的西德克薩斯（WTI）低5－6美元/桶，但油價(jià)頂峰時(shí)，二者可差18美元/桶。而且高硫重質(zhì)原油價(jià)格波動(dòng)相對(duì)較小。如去年，9－10月，WTI從40美元/桶漲到55美元/桶以上，布倫特原油從37美元/桶漲到51美元/桶，但迪拜原油一直徘徊在37－38美元/桶之間。

中國(guó)如果進(jìn)入市場(chǎng)波動(dòng)較小的高硫原油市場(chǎng)，可以減少過(guò)于依賴輕質(zhì)原油所帶來(lái)的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)

－普氏亞洲總編輯DavidEmsberger9含硫原油的硫含量分類標(biāo)準(zhǔn)低硫原油硫含量≯0.5％

含硫原油硫含量0.5%－2.0％高硫原油硫含量≮2.0％10重原油密度分類標(biāo)準(zhǔn)（15.6℃）輕質(zhì)原油密度≯0.8654中質(zhì)原油密度0.8654－0.9340重質(zhì)原油密度≮0.934011稠油粘度分類標(biāo)準(zhǔn)粘度（油層條件下）普通稠油：50－10000）兆帕秒，能流動(dòng)特稠油：（10000－50000）兆帕秒，流動(dòng)困難超稠油：大于50000兆帕秒，不能流動(dòng)

中國(guó)四大稠油采區(qū)遼河、勝利、中原、新疆其中遼河產(chǎn)量占70％12拉丁美洲重質(zhì)原油名稱API比重含硫％傾點(diǎn)℃350℃輕油收率％v 墨西哥瑪雅（MAYA） 220.91823.32-17.840.4 委內(nèi)瑞拉蒂亞、胡安娜重質(zhì)12.10.98212.7-1.117.61

委內(nèi)瑞拉、梅雷（Merey） 17.40.94682.2-23.331.3 委內(nèi)瑞拉、白奇圭羅（Bachaguero）16.80.95062.4-23.329.1委內(nèi)瑞拉、博斯凱（Boscan） 10.100.99605.510 17.1113重油加工工藝三大方向

脫碳（Carbonrejection）

加氫（hydrogenaddition）

脫碳+加氫組合工藝

14脫碳過(guò)程（carbonrerejection

）

脫碳過(guò)程又分為熱脫碳和非熱脫碳過(guò)程

熱脫碳包括減粘（visbreaking）、焦化（coking）、RFCC、水蒸氣裂解（steamcracking）、裂解（pyrolysis）

非熱低溫脫碳過(guò)程包括溶劑脫瀝青（solventdeasphalting）和溶劑萃?。╯olvantextraction）

15加氫過(guò)程（hydrogenaddition）

包括直接加氫或從高氫源如輕烴或水的加氫。加氫過(guò)程包括加氫減粘（hydrovisbreaking）

催化脫硫（catalyticdesulfurization）催化脫氮（catalyticdenitrogenization）脫金屬（demetalization）加氫裂化（hydrocracking）加氫裂解（hydropyrolysis）16各種渣油加工的渣油轉(zhuǎn)化率17渣油加工工藝的操作溫度和操作壓力18各種金屬含量>343℃常渣改質(zhì)工藝適用范圍19脫碳是重油輕質(zhì)化的主要途徑世界渣油加工能力中加氫過(guò)程不足五分之一，而熱加工為主的脫碳過(guò)程的加工能力約占一半以上。我國(guó)的渣油借助脫碳過(guò)程輕質(zhì)化的比例更高，加氫過(guò)程所占的份額更小輕質(zhì)油的氫含量與氫碳比顯著高于重質(zhì)油。重油輕質(zhì)化的實(shí)質(zhì)是原料中氫的重新分配，即在生成氫碳比比原料大的輕質(zhì)油的同時(shí)，必然生成氫碳比比原料小的重質(zhì)產(chǎn)物，如焦炭等脫碳過(guò)程生成的輕質(zhì)液體產(chǎn)物產(chǎn)率約為原料的65%，一般需要補(bǔ)充進(jìn)行加氫精制

脫碳是我國(guó)重油輕質(zhì)化的主要途徑渣油加氫工藝完全依仗外加的氫來(lái)提高全部產(chǎn)物的氫碳比如果用加氫工藝加工一億噸的減壓渣油，就是要把氫碳比約為1.6的重質(zhì)原料全部轉(zhuǎn)化為氫碳比約為1.8的輕質(zhì)油，這樣就必須加入約2%的氫，其數(shù)量高達(dá)二百萬(wàn)噸左右。假如用輕油制氫，那就要耗費(fèi)約七百萬(wàn)噸輕油，在一定程度上增加了生產(chǎn)成本和影響到煉廠總輕油收率脫碳是我國(guó)重油輕質(zhì)化的主要途徑當(dāng)煉廠加工劣質(zhì)含硫原油時(shí)，固定床渣油加氫工藝不能加工高金屬含量原料是其最大的問(wèn)題，當(dāng)原料金屬含量大于100－150ppm，裝置操作周期小于1年，無(wú)法和全廠長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)匹配。同時(shí)，催化劑更換頻繁，生產(chǎn)成本大大提高，產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題長(zhǎng)期看來(lái)，脫碳和加氫這兩類重油加工工藝必然共存，而且在一定條件下互相補(bǔ)充形成組合工藝，但渣油加氫建設(shè)投資較大，對(duì)原油的性質(zhì)尤其是重金屬含量有一定要求，以及氫成本較高等原因，今后在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)脫碳仍將是我國(guó)重油加工的主要手段。煤變油和油變碳的爭(zhēng)論

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延遲焦化發(fā)展不平衡性1資源因素含硫重質(zhì)原油加工量大量增加。美國(guó)、中國(guó)2市場(chǎng)因素焦化輕質(zhì)油收率高，柴油收率高，焦化石腦油是一種良好的乙烯原料（中國(guó)國(guó)情），美國(guó)燃料油消耗量減少，重油加工工藝選擇焦化。歐洲燃料油消耗大，主要發(fā)展減粘裂化3環(huán)境因素焦化裝置對(duì)環(huán)境影響較大，一些國(guó)土較小的國(guó)家如日本等發(fā)展渣油加氫，發(fā)展焦化較少4經(jīng)濟(jì)因素重質(zhì)原油價(jià)格低，價(jià)格波動(dòng)范圍小，加工重質(zhì)原油原料成本低，經(jīng)濟(jì)效益較好（鎮(zhèn)海煉廠）

21焦化型煉廠總收率爭(zhēng)論，是否低？低多少？加氫型煉廠耗氫量大于焦化型煉廠國(guó)外煉廠氫耗計(jì)入公用工程或外購(gòu)，不進(jìn)入收率煉廠制氫用石腦油為1比（3.5-4），考慮該因素，二者總收率差別不大，認(rèn)為焦化資源利用差的說(shuō)法是沒(méi)有根據(jù)的惠州煉廠的焦化產(chǎn)能420萬(wàn)噸/a,煉廠總收率比中石化系統(tǒng)優(yōu)良。惠煉重質(zhì)餾分油加工負(fù)荷68.23%，是青島煉廠的1.18倍（48.3%），是海南煉廠的1.11倍（54.34%）。納爾遜煉廠復(fù)雜系數(shù)評(píng)價(jià)體系：惠煉為9.97、青島為8.45、海南為8.9822惠州煉廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比表指標(biāo) 設(shè)計(jì)值2010年上半年綜合商品率（%） 93.64 94.45輕油收率（%） 77.18 80.49加工損失（%） 0.42 0.41煉油綜合能耗 70.38 64.8823三個(gè)新煉廠主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（2010.1-6）

名稱達(dá)標(biāo)指標(biāo)海南煉化青島煉化惠州煉油專業(yè)達(dá)標(biāo)綜合商品率（％）92.8294.7594.45輕油收率（%）80.0174.5480.49加工損失（％）0.670.430.41原油途耗（%）0.230.160.04煉油綜合能耗（千克標(biāo)油/噸）65.3760.5764.88我國(guó)焦化現(xiàn)狀和面臨的新問(wèn)題

24延遲焦化工藝的發(fā)展簡(jiǎn)史1930年8月世界上第一套延遲焦化裝置在美國(guó)懷亭煉廠建成投產(chǎn)1963年撫順石油二廠建成了第一套國(guó)產(chǎn)延遲焦化裝置，能力0.30Mt/a

1989年錦州石化建成了我國(guó)第一套1.0Mt/a大型化延遲焦化，單套裝置能力首次突破百萬(wàn)噸大關(guān)。1994年錦州石化建成了我國(guó)第一套0.1Mt/a的針焦和針焦鍛燒裝置2000年1月上海石化建成了我國(guó)第一套1.0Mt/a（目前能力12mt/a）“一爐二塔”流程的大型延遲焦化裝置，焦碳塔直徑8.4m，達(dá)到了國(guó)際大型焦碳塔水平。裝置采用雙面輻射加熱爐，低NOx火咀；多點(diǎn)注汽，在線清焦技術(shù)；采用新型換熱流程，新型水力除焦器，高切焦水泵壓力，國(guó)產(chǎn)中子料位計(jì)使用情況良好。此后，有多套百萬(wàn)噸級(jí)裝置大型焦化裝置（一爐二塔、）順利建成投產(chǎn)，最大的焦炭塔直徑為9.4米（金陵石化、揚(yáng)子石化）。

25焦化－現(xiàn)代煉油廠的垃圾桶焦化是單純的熱轉(zhuǎn)化過(guò)程，不存在催化劑污染中毒等問(wèn)題國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口原油中有相當(dāng)一部分屬于金屬含量和殘?zhí)恐岛芨叩牧淤|(zhì)原料。新疆塔河重質(zhì)原油常壓渣油金屬含量高達(dá)416μg/g(其中Ni51μg/g、V365μg/g)、殘?zhí)恐?9.8%；沙特重質(zhì)原油減壓渣油的金屬含量高達(dá)275μg/g(其中Ni68μg/g、V207μg/g)、殘?zhí)恐?.2%這些重質(zhì)原料催化裂化和渣油加氫不能進(jìn)行加工，延遲焦化是這類渣油輕質(zhì)化的最佳途徑。26世界延遲焦化產(chǎn)能快速增加由于世界燃料油需求減少，重油深加工增加，汽油和中間餾分油需求增加以及重質(zhì)和超重質(zhì)原油產(chǎn)量增加的緣故。焦化在含硫原油和重質(zhì)原油加工總流程中占有重要的位置。

2000年世界焦化能力是20.6mt/a，2005年為24.4mt/a,,平均增長(zhǎng)18.56%90年代我國(guó)焦化和催化兩條工藝路線并行發(fā)展，催化裂化發(fā)展稍快于焦化，

新世紀(jì)中國(guó)焦化能力發(fā)展快于催化，2001年全國(guó)焦化產(chǎn)能2164萬(wàn)噸/a，2002年2525萬(wàn)噸/a，2003年2930萬(wàn)噸/a2004年3725萬(wàn)噸/a2005年4245萬(wàn)噸/a27國(guó)內(nèi)焦化產(chǎn)能已接近9000萬(wàn)噸/a中石油產(chǎn)能2110萬(wàn)噸/a（包括中石油蘇丹煉廠200萬(wàn)噸/年延遲焦化）中石化延遲焦化加工能力近年來(lái)發(fā)展最快，焦化產(chǎn)能3500萬(wàn)噸/a中海油430萬(wàn)噸/a地方煉廠3000萬(wàn)噸/a（包括山東、廣東、江蘇、黑龍江等省份）。合計(jì)8930萬(wàn)噸/a（2009年）

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我國(guó)和美國(guó)延遲焦化加工能力占原油一次加工能力的比較2920世紀(jì)90年代中國(guó)催化裂化和延遲焦化重油加工量比較（1999年超過(guò)）30近年我國(guó)延遲焦化技術(shù)新進(jìn)展加熱爐技術(shù)/效率的改進(jìn)（金陵石化：高裂解度延遲焦化加熱爐技術(shù)

）在線清焦技術(shù)發(fā)展（高苛刻度焦化）焦炭塔底蓋機(jī)/自動(dòng)化出焦技術(shù)縮短焦炭塔生焦周期/提高焦炭塔生產(chǎn)效率

31階梯式雙面輻射加熱爐

階梯式雙面輻射加熱爐優(yōu)點(diǎn)高的平均熱通量（heatflux）爐管體積有所減少高的爐管內(nèi)流速各管程獨(dú)立控制斜的爐墻可達(dá)到爐內(nèi)更均勻的熱通量（最大熱通量?jī)H高于平均熱通量的20%）SEI已成功開(kāi)發(fā)新型國(guó)產(chǎn)階梯式雙面輻射加熱爐（濟(jì)南、滄州煉廠）

32FW公司的階梯式雙面加熱爐

33FW階梯式雙面加熱爐內(nèi)部情況

34國(guó)內(nèi)加熱爐技術(shù)改進(jìn)（石油大學(xué)/SEI）

建議推廣推廣附墻式燒嘴定向反射式爐墻進(jìn)料爐管下進(jìn)上出優(yōu)化爐管數(shù)量?jī)?yōu)化多點(diǎn)注汽液收率提高2%

35焦炭塔自動(dòng)卸蓋系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與推廣

自動(dòng)焦炭塔DN900塔頂蓋機(jī)已全面推廣。從安全生產(chǎn)和加工劣質(zhì)原油等工藝要求考慮應(yīng)盡快推廣直徑9m以上焦炭塔自動(dòng)塔底蓋機(jī)。國(guó)內(nèi)從2002年起第一代液壓技術(shù)半自動(dòng)裝卸設(shè)備，已有工業(yè)使用案例（上海石化）。建議全面推廣第二代自動(dòng)平板閘閥式裝卸蓋系統(tǒng)，我國(guó)有引進(jìn)設(shè)備案例（惠州煉廠），國(guó)產(chǎn)化案例有蘭煉機(jī)械廠和洛陽(yáng)澗光二種產(chǎn)品有多年使用經(jīng)驗(yàn)。36焦炭塔底部半自動(dòng)裝卸蓋系統(tǒng)

37焦炭塔底部帶滑閥自動(dòng)裝卸蓋系統(tǒng)

38在線清焦技術(shù)發(fā)展加熱爐在線清焦技術(shù)包括：

在線清焦（onlinespalling）;在線機(jī)械清焦（onlinepigging）和在線燒焦技術(shù)加熱爐在線清焦技術(shù)有利于提高焦化操作的苛刻度；縮短焦炭塔生焦周期和提高焦化安全生產(chǎn)可靠性加熱爐在線清焦技術(shù)是否成熟和加熱爐設(shè)備設(shè)計(jì)有密切關(guān)系。如在線剝離onlinespalling技術(shù)和爐管和吊架的抗震結(jié)構(gòu)、爐管壁厚有關(guān)。在線清焦（onlinespalling）;在線機(jī)械清焦（onlinepigging）是一種低碳排放的清焦技術(shù)，值得推廣

39焦炭塔生焦周期調(diào)查

（1966年API調(diào)查54套焦化裝置）40延遲焦化發(fā)展遇到的新問(wèn)題

焦化工藝苛刻度偏低，焦炭產(chǎn)率偏高，輕油收率偏低國(guó)內(nèi)外二種焦化生產(chǎn)效率選擇方案（用好在線清焦）焦化裝置設(shè)備大型化和產(chǎn)能大型化矛盾進(jìn)一步推廣焦炭塔自動(dòng)出焦設(shè)備系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階梯式雙面輻射加熱爐控制彈丸焦（shotcoke）的生成完善加熱爐在線清焦（onspalling）多元化開(kāi)發(fā)高硫石油焦利用途徑節(jié)能與環(huán)保41焦化工藝苛刻度偏低，焦炭產(chǎn)率偏高，輕油收率偏低焦化加熱爐出口溫度偏低，優(yōu)化加熱爐爐管溫度分布（金陵石化）加熱爐變溫操作循環(huán)比偏高焦炭揮發(fā)分偏高

國(guó)產(chǎn)石油焦揮發(fā)分含量最高為17.6%，平均10.74%。進(jìn)口石油焦最高為13.2%，平均10.2%

進(jìn)一步優(yōu)化焦炭塔除焦技術(shù)惠州焦化可作為近期趕超對(duì)象

42二種焦化裝置生產(chǎn)效率選擇方案長(zhǎng)周期方案（低苛刻度）要求加熱爐長(zhǎng)周期運(yùn)行（2-3年）FW/惠州等加熱爐中等運(yùn)轉(zhuǎn)周期（3-5月）。高苛刻度方案（爐出口溫度+5℃）、高液收率、高產(chǎn)出關(guān)鍵措施：在線清焦技術(shù)（onlinespalling&onlinepigging）要過(guò)關(guān)

43生產(chǎn)技術(shù)高效化－循環(huán)比合理選擇超低循環(huán)比（FW－SYDECTMTM公司和CONOCO公司）

注意對(duì)蠟油質(zhì)量變差的影響低循環(huán)比靈活可調(diào)循環(huán)比（長(zhǎng)嶺煉油廠）餾分油循環(huán)(CONOCO公司)。對(duì)減少焦碳生成，增加液體產(chǎn)率和延長(zhǎng)爐子運(yùn)轉(zhuǎn)周期是有利的。到1996年已有23套裝置應(yīng)用高瀝青質(zhì)稠油、小型焦化、多產(chǎn)焦化石腦油場(chǎng)合采用大循環(huán)比。目前國(guó)內(nèi)循環(huán)比為0.15－0.4。

44提高焦化裝置生產(chǎn)效率其他措施裝置產(chǎn)能大型化縮短焦炭塔生焦周期（進(jìn)展較快，1966年水平）優(yōu)化焦炭塔的除焦工藝（切焦水壓力及其他操作條件等）先進(jìn)控制技術(shù)（APC控制）對(duì)提高產(chǎn)能，降低能耗有良好的效果

45產(chǎn)能大型化和設(shè)備大型化的矛盾

焦化裝置設(shè)備大型化基本過(guò)關(guān)（焦炭塔/加熱爐）焦化裝置單套能力在100-200萬(wàn)噸/a左右。更大產(chǎn)能的焦化裝置還比較少，國(guó)外焦化裝置產(chǎn)能大部分為3-5mt/a，要建設(shè)一批產(chǎn)能400萬(wàn)噸/a（2路4塔）的國(guó)產(chǎn)焦化裝置目前許多煉廠有2-3套百萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)能較小焦化裝置在運(yùn)行，不利于煉廠節(jié)能降耗。應(yīng)逐步建設(shè)大型焦化裝置來(lái)代替產(chǎn)能較小的老焦化裝置。

46彈丸焦

47彈丸焦（shotcoke）的產(chǎn)生原料油中瀝青質(zhì)和雜原子含量低時(shí)，易生成海綿焦，對(duì)安全生產(chǎn)有影響原料油中瀝青質(zhì)和雜原子含量高時(shí)，彈丸焦的產(chǎn)率可能達(dá)50%以上一般規(guī)律是當(dāng)焦化原料的MCR/HI比小于2時(shí)容易生成彈丸焦

殘?zhí)迹∕CR）；瀝青質(zhì)（HI庚烷不溶物）

48部分減壓渣油的結(jié)焦特性

油種殘?zhí)?瀝青質(zhì)%MCR∶HI管輸14.63.24.56(＞2)卡斯特拉33.3928.81.16(＜2)委油常渣19.712.361.59(＜2)委油減渣24.814.841.67(＜2)

揚(yáng)子石化加工卡斯特拉原油49焦炭塔底蓋處彈丸焦球(不帶滑閥卸蓋)

50彈丸焦的利弊美國(guó)焦化裝置生產(chǎn)彈丸焦是比較普遍的，估計(jì)1996年美國(guó)生產(chǎn)的石油焦中有55%含有彈丸焦。彈丸焦呈球狀、有高硬度、高熱膨脹系數(shù)(CTE)和高密度等特點(diǎn)，使它能適用于某些特定應(yīng)用中，如二氧化鈦制備、核用石墨（如果硼含量低）、和石墨注模料等。對(duì)焦化裝置安全生產(chǎn)不利（切焦階段），價(jià)格較低。生成彈丸焦對(duì)煉廠有有利的一面，因?yàn)檫@種操作狀態(tài)通常能使延遲焦化裝置的液體和氣體產(chǎn)品的產(chǎn)量最大化，并且除焦較為容易。近來(lái)彈丸焦的用途在不斷擴(kuò)大，非常適合作為CFB鍋爐燃料，具有燒焦效果好的特點(diǎn)（天津石化、洛陽(yáng)石化）。彈丸焦粉正推廣用于玻璃工業(yè)代替重油作燃料。

51抑制彈丸焦生成從調(diào)整焦化操作條件方面：如提高焦炭塔壓力和焦化循環(huán)比；較低焦化溫度也可抑制彈丸焦的產(chǎn)生，但不能太低。調(diào)整焦化原料組成：加入催化裂化油漿可以抑制彈丸焦的生成，一般不大于原料的10%-15%。采取上述措施將導(dǎo)致輕油收率和裝置出力的下降，能耗上升。對(duì)煉廠講是不經(jīng)濟(jì)的。

52FW公司對(duì)付焦化彈丸焦的措施

注意優(yōu)化焦化裝置設(shè)計(jì)：特別強(qiáng)調(diào)焦炭塔自動(dòng)裝卸蓋和出焦系統(tǒng)

改善操作工藝：一是要改善焦炭塔的激冷過(guò)程，以保證消除焦炭塔熱點(diǎn)的出現(xiàn)和防止床層出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。二實(shí)施焦炭塔變溫操作：

?在生焦周期最后2-4小時(shí)內(nèi)提高加熱爐出口溫度以減少焦炭塔頂部焦炭的揮發(fā)分（VCM），使之更堅(jiān)硬有利于激冷和減少產(chǎn)生熱點(diǎn)的傾向。在切換到冷焦炭塔后可選擇任一的較低溫度但整個(gè)生焦周期還是處于較高的加權(quán)平均溫度。

?在切換焦炭塔以后采用較低溫度使焦炭塔低部焦炭更加緊密。這就很少有產(chǎn)生焦炭崩塌和由于產(chǎn)生熱點(diǎn)導(dǎo)致產(chǎn)生突然噴發(fā)現(xiàn)象。

?可以用添加FCC油漿方法來(lái)抑制彈丸焦生成。如配合使用加熱爐溫度變溫技術(shù)則更加有效。

嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程

53洛陽(yáng)石化CFB鍋爐燒進(jìn)口彈丸焦海綿焦的硫含量2.74%，灰份0.49%，水份10.74%，揮發(fā)份11.38%，低位發(fā)熱量31959.69KJ/KG進(jìn)口彈丸焦硫含量3.48%，灰份0.58%，水份6%，揮發(fā)份11%，低位發(fā)熱量32650KJ/KG。彈丸焦價(jià)格低前者100-125元/d。燒彈丸焦后，該廠CFB鍋爐的飛灰可燃物從原先的15.83%下降至9.89%

（中國(guó)石化新聞網(wǎng)2010-11-19）54高硫石油焦利用的幾點(diǎn)基本思路

高硫石油焦市場(chǎng)和價(jià)格的不穩(wěn)定性，煉廠外銷存在很大的銷售風(fēng)險(xiǎn)煉廠必須有自己的高硫石油焦配套利用措施，其原則應(yīng)是“本廠利用為主，少量出廠為輔，甚至完全不出廠”貫徹“以焦代油”方針如用低價(jià)高硫石油焦為原料來(lái)代替石腦油、重油等油品得到煉廠自用的氫氣和公用工程（蒸汽或電力），則不僅可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，還可以提升全廠輕油收率，增產(chǎn)市場(chǎng)急需的油品。選擇有關(guān)工藝路線時(shí)，煉廠應(yīng)采用在成熟基礎(chǔ)上相對(duì)先進(jìn)的已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)，技術(shù)可靠性要求是第一位的目前以高硫石油焦為原料制取氫氣和獲得蒸汽和電力的清潔燃燒技術(shù)已經(jīng)成熟，55金陵石化高硫石油焦出廠價(jià)格56鎮(zhèn)海煉化高硫石油焦出廠價(jià)格

57其他焦化技術(shù)進(jìn)步節(jié)能降耗方面的差距能耗主要要抓加熱爐效率和低溫?zé)崂玫?，裝置綜合能耗高，是造成操作費(fèi)用偏高的重要原因之一進(jìn)一步改善裝置環(huán)境保護(hù)和工業(yè)衛(wèi)生方面（停工檢修時(shí)蒸塔廢氣）焦化原料管理，優(yōu)化原料結(jié)焦性分析（長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素）擴(kuò)大焦化原料（煉廠三廢，催化油漿問(wèn)題）原料多樣化方面爭(zhēng)取有進(jìn)一步突破(非常規(guī)石油)稠油直接焦化生產(chǎn)寬餾分乙烯原料，乙烯原料緊張的煉廠可提高焦化汽油干點(diǎn)，到230－250℃（設(shè)計(jì)干點(diǎn)150℃）

58化工型延遲焦化（提供化工原料）乙烯裂解石腦油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（摘要）

項(xiàng)目新加坡(OpenSpec)中石化密度0.65-0.750.65-0.75

P%65min65min（n-p30min）

N%實(shí)測(cè)報(bào)告

A%實(shí)測(cè)報(bào)告

O%≯1.0≯1.0

硫ppm≯800≯800

餾程℃初餾>25≮2550％報(bào)告干點(diǎn)≯204≯204

59加氫焦化石腦油族組成

％m項(xiàng)目

NPIPNOAC41.07C54.231.880.53C66.053.522.80C78.413.835.820.701.07C88.674.597.924.28C98.492.863.002.91C106.553.124.400.49C111.503.124.400.49∑44.9721.1124.470.708.75

（上海石化數(shù)據(jù)）

60加氫焦化石腦油乙烯裂解摸擬計(jì)算結(jié)果％m

項(xiàng)目 COT835℃S/HC0.6 H2 0.91 C1 14.85 C2＝

28.83

C3＝

13.09 C4＝＝

4.35 C5+ 11.44 B 8.65 T4.47 X1.95 ArC9*1.59

焦化產(chǎn)業(yè)鏈的開(kāi)發(fā)

1焦化瓦斯的利用

2焦化石腦油利用

3焦化柴油（航煤）的利用

4焦化蠟油（輕、重蠟油）的利用

5高硫石油焦的利用

61國(guó)外超重質(zhì)油焦化過(guò)程收率

（FW－SYDECTM

）％項(xiàng)目OrinocoMreyMaya油阿拉伯混合石腦油14.0716.7113.5012.64LCGO28.3831.6928.7727.09HCGO28.4820.7920.8131.24焦炭32.4435.7739.8030.91焦碳含硫4.653.966.026.39

焦化條件：低壓－0.103Mpa超低循環(huán)比1.05

62石油焦的主要特征石油焦外觀為形狀不規(guī)則、具有金屬光澤、黑色或暗灰色固體,有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。石油焦的主要成分是炭青質(zhì)，并含有一定量的揮發(fā)份、灰分和水份。石油焦的元素組成為碳90％～97％，氫1.5％～8.0％，還含有少量硫、氮、氧和金屬等。按物理結(jié)構(gòu)大體可分為海綿焦、針狀焦和彈丸焦延遲焦化裝置生產(chǎn)的石油焦一般為生焦，若要生產(chǎn)冶煉用電極等產(chǎn)品時(shí)，需經(jīng)過(guò)煅燒，成為熟焦，又稱煅燒焦。

63石油焦分類

種類 硫含量%主要用途高硫焦 ＞4 燃料中硫焦2～4

制鋁電極低硫焦 ＜2高級(jí)焦64世界石油焦產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)

萬(wàn)t/a年份美國(guó)其它地區(qū)總計(jì)200053901840539020056690269066902010729030207290平均年增長(zhǎng)率，%1992-19974.111.56.11997-20052.27.34.12005-20101.32.31.7

高硫石油焦產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，預(yù)計(jì)2010年世界高硫石油焦占總產(chǎn)量的比例，將增長(zhǎng)到72%

65中國(guó)原油加工量及石油焦產(chǎn)量萬(wàn)噸/年年份原油加工量焦化產(chǎn)能石油焦產(chǎn)量產(chǎn)率%2002218962465508.032.322003252552372603.182.392004272903725735.302.692005294024245968.513.3420063121245051098.023.5220073267948001191.563.65

66中國(guó)石油焦生產(chǎn)特點(diǎn)由于原油質(zhì)量變重、變劣，近10年來(lái)我國(guó)延遲焦化新增加工能力有很大增加。石油焦的產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，2000年~2005年石油焦的年均增長(zhǎng)率為10%。2005年我國(guó)石油焦的產(chǎn)量為980萬(wàn)t，以中、低硫石油焦為主，高硫石油焦產(chǎn)量為181萬(wàn)t，占石油焦總產(chǎn)量18%。

67循環(huán)流化床鍋爐（CFB）清潔燃燒技術(shù)

2007年中國(guó)石化集團(tuán)公司CFB鍋爐已有31臺(tái)，已建成投產(chǎn)，合計(jì)17臺(tái)鍋爐，蒸發(fā)量4535t/h。另外還有14臺(tái)鍋爐當(dāng)時(shí)正在建設(shè)，蒸發(fā)量5300t/h。總蒸發(fā)量9835t/hCFB鍋爐在高可靠性要求（最長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期已超過(guò)400天）、高環(huán)保性能要求（指高脫硫和脫硝NOx指標(biāo)）以及高經(jīng)濟(jì)性要求等方面所表現(xiàn)出的良好特征已經(jīng)使我國(guó)石化系統(tǒng)在利用高硫焦方面取得了重要的進(jìn)展。對(duì)于環(huán)保要求高的廠址可選擇帶二級(jí)脫硫的CFB工藝，其煙氣中的SO2(干態(tài))濃度可以小于200mg/Nm3，2007年我國(guó)投產(chǎn)第一臺(tái)帶二級(jí)脫硫的CFB鍋爐，效果很好。

68石油焦燃燒特性項(xiàng)目著火溫度揮發(fā)分特性指數(shù)燃燒特性指數(shù)℃DS

石油焦520－550∽1.54×10-6∽3.79×10-9

煙煤470（6.5-7.15)10-6(4.6-4.8)10-9

無(wú)煙煤7．75×10-63．5×10-9

和煤比較，石油焦的灰分少，揮發(fā)分不多，固定碳含量高，石油焦的熱值為33000－36000KJ/Kg,煤的熱值為24000KJ/Kg，但它的燃燒特性與煤有差異，主要是：

石油焦著火較難，燃燒速度慢，燃燒性能相對(duì)較差。

69石油焦和煤的成分比較

%項(xiàng)目固定碳揮發(fā)分灰分水分石油焦87－886－120.5-1.63.6-7.6煙煤55.832.98.23.1次煙煤43.1932.695.3718.75無(wú)煙煤80.74.410.74.2

70石油焦燃燒特點(diǎn)石油焦燃燒特點(diǎn):

第一階段燃燒很快，第二階段十分緩慢，因此，有的工業(yè)爐有燃燒不盡的現(xiàn)象。提高有效燃盡率的措施主要有：

加大循環(huán)比先氣化后燃燒提高焦、空氣混合強(qiáng)度

71美國(guó)JEA2

300MWe循環(huán)流化床鍋爐72美國(guó)佛羅里達(dá)州JacksonvilleJEA2×300MWeCFB電廠現(xiàn)場(chǎng)（帶二級(jí)脫硫）t/h

73CFB鍋爐二級(jí)脫硫（干法）

74CFB鍋爐半干法二級(jí)脫硫

75中國(guó)石化燃石油焦CFB鍋爐概況目前中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化、金陵石化、上海石化、武漢石化、荊門石化、茂名石化、燕山石化、齊魯石化八家企業(yè)燃石油焦CFB鍋爐已建成投產(chǎn)，合計(jì)17臺(tái)鍋爐，總蒸發(fā)量4535t/h另有在建天津石化、鎮(zhèn)海煉化、廣州石化、青島煉化、長(zhǎng)嶺煉化、洛陽(yáng)石化六家企業(yè)燃石油焦CFB鍋爐，合計(jì)14臺(tái)鍋爐，總蒸發(fā)量5300t/h。大型CFB鍋爐已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化（上海石化600t/h，鎮(zhèn)海煉化400t/h）

76石化集團(tuán)公司CFB鍋爐基本概況序號(hào) 企業(yè) 鍋爐臺(tái)數(shù) 單爐蒸發(fā)量 總蒸發(fā)量 投產(chǎn)日期 （臺(tái)） （t/h） (t/h) 1 鎮(zhèn)海煉化 2 220 440 1999年

2 武漢石化 1 75 75 2001年

3 金陵石化 2 220 440 2002年

4 上海石化 2 310 620 2002年

5 鎮(zhèn)海煉化 2 410 820 2003年

6 荊門石化 2 130 260 2004年

7 茂名石化 2 410 820 2005年

8 燕山石化 2 310 620 2006年

9 齊魯石化 2 220 440 2006年10 廣州石化 2 420 840 在建11 鎮(zhèn)海煉化 5 410 2050 在建12 天津石化 3 420 1260 在建13 青島煉化 2 310 620 在建14 長(zhǎng)嶺煉化 1 220 220

在建15 洛陽(yáng)石化 1 310 310

在建 小計(jì)31 9835 77CFB鍋爐發(fā)展方向是高效、清潔燃燒

高可靠性要求鍋爐長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)（煉油廠開(kāi)工周期長(zhǎng)達(dá)3年）熱電聯(lián)供，煉油廠供熱重要性（開(kāi)停工、正常生產(chǎn)）高環(huán)保性能要求脫硫（鍋爐煙道氣硫排放指標(biāo)/二級(jí)脫硫）脫硝（NOx指標(biāo)）高經(jīng)濟(jì)性要求高熱效率（高燃凈率）/和IGCC、普通煤粉鍋爐比較低投資（設(shè)備本土化）提高國(guó)內(nèi)石油、石化行業(yè)中CFB鍋爐的競(jìng)爭(zhēng)力（IGCC的競(jìng)爭(zhēng)）

78高硫石油焦氣化制氫

加工高硫重質(zhì)原油煉廠需要消耗大量的氫氣。高硫石油焦氣化制氫可能是未來(lái)煉廠主要流程的一部分。茂名、鎮(zhèn)海、大連等廠已進(jìn)行可研?，F(xiàn)代化的常規(guī)大型煉廠，氫氣消耗將是原油加工量的1.0～1.2%。一座2000萬(wàn)噸/年能力的煉廠其年耗氫量至少在24萬(wàn)噸以上，如果用化工輕油（或天然氣）制氫將年耗輕油84萬(wàn)噸，也就是說(shuō)全廠輕油收率為此將下降4.2%。石油焦氣化制氫裝置不僅僅是高硫石油焦得到了出路，同時(shí)也實(shí)施了以焦代油，開(kāi)辟了一條煉廠新的氫資源道路。79石油焦制氫具有“一石二鳥(niǎo)”作用

為煉廠加工高硫重質(zhì)原油時(shí)所產(chǎn)出大量的高硫石油焦尋找出路。滿足煉廠大量氫氣需要。

80制氫裝置以焦代油替代案例

（年處理10萬(wàn)噸石油焦）采用華理開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化制氫技術(shù)可得到純氫1.77萬(wàn)噸/a（合1.98億Nm3/a）生產(chǎn)1噸氫氣需要5.65噸石油焦一個(gè)產(chǎn)能為2000萬(wàn)噸/a的大型煉廠如果年消耗氫氣16萬(wàn)噸。配置5-6萬(wàn)噸/a的高硫石油焦制氫裝置年消耗高硫石油焦28.3萬(wàn)噸-33.9萬(wàn)噸用石腦油制氫，則需用19-22.8萬(wàn)噸石腦油大約1.6噸石油焦可代替1噸石腦油。

81煤/焦制氫是能量利用率最高的煤化工煤制油（直接法）能量利用率為47.6%，煤制油（間接法）過(guò)程為28.6%。煤制甲醇能量利用率為31.5%～42.2%。煤制天然氣能量利用率50-53%煤制氫能量利用率75-80%煤發(fā)電能量利用率40%（超臨界大功率可達(dá)43%）間接法煤制油工藝煤的熱能利用率僅為28.6%，后者說(shuō)明原料71.4%的能量在制備過(guò)程中被消耗掉，如作為車用燃料，煤的整體能量轉(zhuǎn)化率不到15%。它的轉(zhuǎn)化過(guò)程能源利用效率極差。

82開(kāi)發(fā)石油焦制氫有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)高硫石油焦制氫工藝是建立在成熟的煤制氫工藝基礎(chǔ)上的。煤制氫裝置的主要工藝技術(shù)流程包括煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、氫氣提純（PSA）等工序以得到高純度的氫氣。目前世界上工業(yè)化的煤氣化技術(shù)很多，國(guó)外氣化工藝專利商包括GE（Texaco）、Shell、Lurgi、Krupp-Koppers、Sasol和Destec公司等。其中，GE（Texaco）氣化工藝是迄今為止工業(yè)化應(yīng)用最多的工藝。21世紀(jì)前后，我國(guó)也開(kāi)發(fā)了各種煤（石油焦）氣化技術(shù)，以華東理工大學(xué)為主開(kāi)發(fā)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是一個(gè)有良好發(fā)展前景的國(guó)產(chǎn)化氣化技術(shù)。

83國(guó)外石油焦氣化工程特點(diǎn)：用于發(fā)電比較成熟美國(guó)Kansaa州EIDorado氣化工程。進(jìn)料為175噸/天延遲石油焦，發(fā)電（出力35MW）上網(wǎng)，產(chǎn)汽供EIDorado煉油廠。美國(guó)Farmland石油焦氣化工程。進(jìn)料1000噸/天延遲石油焦，生產(chǎn)1000噸/天合成氨。美國(guó)Delaware清潔發(fā)電工程。進(jìn)料2100噸/天流化焦化石油焦，發(fā)電（出力135MW）上網(wǎng)，產(chǎn)汽供煉油廠。日本Ube煤/石油焦氣化工程。進(jìn)料量1500噸/天，可100%用石油焦，生產(chǎn)合成氨。。84延遲焦化--石油焦制氫組合工藝

基準(zhǔn)是一座原油加工能力為10.0Mt/a的新建燃料型煉廠。該廠加工的原油為阿拉伯輕、重（50：50）混合原油，產(chǎn)品要求以汽油、航空煤油和柴油為主。煉廠采用常減壓蒸餾（1000）－加氫裂化（340）－催化裂化（125）－延遲焦化（250）方案（注：括弧內(nèi)數(shù)字系裝置產(chǎn)能，萬(wàn)噸/a）。減壓渣油為延遲焦化的原料，生產(chǎn)高硫燃料級(jí)焦炭。輕油收率:81.2％綜合商品率:92.91％制氫裝置產(chǎn)氫量8000Nm3/h，折合全年制氫量5.72萬(wàn)噸。原設(shè)計(jì)用輕烴制氫，需用輕烴量20萬(wàn)噸/年，采用石油焦制氫后，需石油焦32.3萬(wàn)噸，即全廠生產(chǎn)的石油焦中約有35.7%由于制氫由于減少了全廠輕烴用量，全廠輕油收率可提升2%達(dá)到83.2%

85石油焦氣化制氫的其他用途我國(guó)煉廠以渣油為原料的合成氨工廠，由于經(jīng)濟(jì)原因大部分已經(jīng)停產(chǎn)，有的改成不出尿素，僅生產(chǎn)煉廠用的氫氣，這些煉廠大部分有焦化裝置。將前端部分油氣化用焦氣化來(lái)代替，氣化下游的變換、脫硫和液氮洗等工序仍利用原有系統(tǒng)，則這種焦制氫改造用的費(fèi)用很少，系統(tǒng)變化也不大，改造的難度相對(duì)也比較小。大慶、齊魯、吉林的丁、辛醇裝置的合成氣部分也存在改造成焦氣化可能性。遠(yuǎn)景應(yīng)用：一碳化學(xué)的重要原料，煤/石油焦制乙二醇已進(jìn)入工業(yè)化前夜。

86發(fā)展靈活焦化

--基本不生產(chǎn)石油焦的焦化

1化學(xué)工程方面的突破：反應(yīng)器效率極大提高延遲焦化－焦炭塔固定床反應(yīng)，間歇式操作流化焦化/靈活焦化－流化床反應(yīng)器，連續(xù)操作2加熱方式和原料多樣性：延遲焦化有原料加熱爐，存在加熱爐結(jié)焦問(wèn)題，流化焦化/靈活焦化沒(méi)有焦化加熱爐，不存在原料結(jié)焦問(wèn)題，原料適應(yīng)性更廣泛。，3生焦率比較：流化焦化/靈活焦化燃料用自產(chǎn)石油焦裝置凈生焦率比延遲焦化低（1/3）4環(huán)境保護(hù)流化焦化/靈活焦化焦炭在二器中密閉循環(huán)，沒(méi)有焦炭和切焦水污染問(wèn)題，環(huán)境條件好

87流化焦化原則工藝流程圖Fluidcoking88靈活焦化（流化焦化+焦氣化）

Flexicoking

89三種焦化工藝的比較

延遲焦化流化焦化靈活焦化反應(yīng)設(shè)備焦炭塔(固定床)流化反應(yīng)器流化反應(yīng)器工藝特點(diǎn)反應(yīng)溫度緩和較高較高液體收率一般較高較高工藝復(fù)雜程度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單較復(fù)雜固體產(chǎn)品石油焦（針焦）焦粉極少量焦粉焦炭收率高較低極少量單套能力小-中中-大中-大投資低低較高

100%100-120%130-150%環(huán)境較差好較好90靈活焦化工業(yè)生產(chǎn)裝置/(Mt/a)

項(xiàng)目原設(shè)計(jì)能力開(kāi)工日期附注日本川崎煉油廠1.15576年9月委內(nèi)瑞拉Amuay煉廠2.8682年11月擴(kuò)到3.575美加州Martinez煉廠1.2183年3月荷蘭鹿特丹煉油廠1.7686年4月擴(kuò)至2.09美德州Baytown煉廠1.5486年9月擴(kuò)至2.035總計(jì)8.52510.065