焦化提负荷操作指导意见(概述）.doc

提高现有焦化装置加工负荷的操作指导意见中国石化炼油事业部2007年10月20日1概述随着国内高硫高酸重质原油加工能力的逐步提高，国内现有炼油厂的加工路线、装置配套规模、工艺技术方案和设备材质等方面逐渐暴露出许多问题。特别是原油变重变差，渣油产量增加，导致炼油厂的渣油加工能力不足，具统计，中国石化的大部分炼油厂2006年延迟焦化装置的加工能力超过100%仍然有部分渣油需要外买，另外许多炼油厂通过提高催化装置的掺渣比例来消化加工炼油厂的过剩渣油，但是又带来了催化汽油变差和烟气硫含量升高的问题，硫、氮和有害金属含量较高的渣油进加氢裂化加工也带来了加氢裂化操作费用升高的问题，总之炼油厂渣油加工能力的不足，严重影响了炼油厂的经济效益。渣油深度加工技术主要有脱碳和加氢两种工艺。脱碳工艺主要有重油催化裂化、延迟焦化、减粘裂化和溶剂脱沥青等技术，加氢工艺主要有加氢裂化和渣油加氢处理等技术。 具体采用那一种加工技术要根据原料性质、产品要求、安全环保法规、操作运行成本和建设投资等因素综合来确定。由于延迟焦化工艺技术对原料的适应性强、操作费用低和建设投资少等特点，经常被加工高硫高酸重质原油的炼油厂所采用。中国石化作为主要加工进口高硫高酸重质原油的企业，目前拥有约28套焦化装置正在运行，总加工能力约为2800万吨/年，正在建设的装置约有7套，总加工能力约为1080万吨/年，2008年后，中石化将有约35套焦化装置，焦化加工能力将达到约3880万吨/年。为适应国内高硫高酸重质原油的加工，要求进一步提高延迟焦化装置的处理能力。提高延迟焦化装置的处理能力主要有两方面的措施，一是通过新建和扩能改造使焦化装置处理能力增加，二是通过调整操作条件和适当的技术改造充分发挥现有焦化装置的加工能力。降低循环比、缩短生焦时间是目前国内提高现有装置处理能力的有效措施，但是在降低循环比、缩短生焦时间来提高装置的处理能力的同时也暴露出了一些问题，主要表现在：（1）循环比使蜡油质量降低，影响下游加工装置-加氢裂化装置和催化裂化装置的操作。主要是焦化蜡油的残炭提高，以沙轻减压渣油（>535）为原料的焦化装置，循环比由0.4降低到0.1，焦化蜡油的残炭由0.78%提高到1.28%，同时焦化蜡油的氮含量和金属含量也会增加，焦化蜡油作催化原料时会提高烧焦率，影响催化剂的寿命；焦化蜡油作加氢裂化原料时会增加撇头次数，也会影响催化剂的寿命；（2）分馏塔蒸发段的洗涤油量减少，焦化产品携带焦粉，影响下游加工装置-加氢精制装置和脱硫装置的操作。循环比降低使蜡油集油箱下的回流量减少，换热挡板和洗涤板持液量降低，影响洗涤效果，使焦炭塔来的焦粉上移进入产品当中，同时换热挡板干板还会导致塔板结焦。（3）加热炉进料变差，影响加热炉的连续操作周期。通常采用如下几种方式来判断焦化原料的结焦倾向：a、 用四组分中的胶质和沥青质来表征焦化油的结焦倾向，含胶质和沥青质多的容易结焦。b、H/C原子比来表征焦化油的结焦倾向，H/C原子比越小容易结焦。C、油品的残炭值来表征焦化油的结焦倾向，残炭值高容易结焦。d、用特性因数来表征焦化油的结焦倾向，特性因数大容易结焦。e、用芳烃/沥青值的比值来表征焦化油的结焦倾向，芳烃/沥青值的比值越小，越容易结焦。f、用钠离子和其他金属离子含量来表征焦化油的结焦倾向，钠离子和其他金属含量高容易结焦。一般情况下，焦化循环油和焦化新鲜进料相比：含胶质和沥青质少、H/C原子比越大、残炭值低、芳烃/沥青值的比值越大、金属含量低，因此针对焦化炉进料而言，循环比越小，其结焦倾向越大，同样条件下加热炉越容易结焦。（4）进料变差，导致弹丸焦的产生。根据国外资料报道和国内经验：API小于7或残碳/沥青质=1.68和1.45的劣质渣油可能产生弹丸焦，国内操作经验是采用较大循环比操作（0.40.8），尽可能避免产生弹丸焦，因为国内没有在生产弹丸焦时保证安全生产的措施。如果不考虑弹丸焦的产生和蜡油质量，循环比可降低，国外许多焦化装置是允许产生弹丸焦的，但是他们大部分都采用了自动卸盖机，其他系统也比较配套。（5）焦炭塔的空塔气速提高，增加了焦粉夹带。通过缩短生焦时间，可以在保证生焦高度不变的条件下提高焦炭塔单位时间的进料量，但焦炭塔内的油气线速会提高。据资料报导，国外在焦炭塔内不注入消泡剂时，设计焦炭塔内油气气速一般为0.110.17m/s。在使用消泡剂时，由于泡沫层密度变大，设计焦炭塔内油气速度一般为0.120.21m/s。为减少泡沫夹带，建议采用低的油气速度，国内焦炭塔设计的油气速度一般为0.100.15m/s。而国外焦炭塔设计的油气速度一般为0.150.2m/s，气速大，焦粉携带多，给分馏塔系统减少产品焦粉的压力加大。（6）加热炉的热负荷不配套。缩短生焦时间可提高焦炭塔的处理能力，焦化加热炉的能力是否与之配套，通过适当改造能否满足要求，如果不能满足要求，处理量的增加应根据加热炉能力来确定，然后来计算确定合理的生焦时间。加热炉的改造可以通过降低循环比、更换燃烧器、增加炉管或加大炉管管径、提高炉管表面热强度等措施来实现处理量的提高。（7）分馏塔、冷换设备和机泵能力受到限制。缩短生焦时间可提高焦炭塔的处理能力。有时分馏塔的直径偏小，导致产品分离度降低，相互重叠。换热及冷却设备能力不足，产品出装置温度偏高，换热终温偏低。机泵的流量和压力提高，电机超电流。（8）压缩机及其驱动机的能力受到限制。处理量提高，焦化富气的产量增加，由于原有压缩机及其驱动机的能力受到限制而是焦化富气不能全部送至下游加工装置，从而限制了处理的提高。（9）除焦操作及相关设备的能力。焦炭塔是间歇操作的设备，当一个塔在进料时，另一个塔在进行除焦操作。除焦操作的工序主要有：向焦炭塔内少量吹汽，把油气吹入分馏塔；向焦炭塔内大量吹汽，该吹汽汽提油气至吹汽放空塔;并在放空系统冷凝冷却回收污油；向焦炭塔内少量给水，给水汽化的蒸汽及油气至放空塔；向焦炭塔内大量给水，水溢流到冷焦水系统的热水罐；排放焦炭塔内的水至冷焦水热水罐；拆卸塔顶、塔底出焦口法兰；采用高压水切除焦炭塔内的焦炭；安装塔顶、塔底法兰；对焦炭塔进行蒸汽试压检查塔顶、底盖的密封性；引另一个焦炭塔的油气对该塔预热，油气自塔引入至塔底再经甩油罐返回到分馏塔。待焦炭塔的温度达到要求后，切换四通阀，该阀正常进料，另一个塔进行上述过程的处理。焦炭塔除焦操作的上述10个步骤需要的时间等于生焦时间，因此每一步的进行都会限制生焦时间的缩短。生焦时间缩短，吹汽、给水、卸盖和油气预热的时间都应缩短。如果达到同样的冷却和预热效果，必然要提高冷却和预热的速度，或者改变冷却和预热终温。受到给水给汽能力、放空塔的能力和冷、切焦水处理系统能力的限制，拆卸和安装顶/底盖的时间又受到顶/底盖的自动化程度限制。（10）焦炭塔的应力及疲劳寿命。缩短生焦时间，焦炭塔的操作循环周期缩短，冷却和预热的速度加快。根据国外资料报道，缩短生焦时间焦炭塔的使用寿命会大大减少。特别是过渡段的疲劳寿命。过渡段采用整体锻件结构比较适合生焦时间的缩短，国内的焦炭塔还有许多是碳钢材质，过渡段极少数采用整体锻件结构。（11）焦炭的挥发份提高。有国外文献介绍，缩短生焦时间6小时，焦炭的挥发份会增加1%。缩短生焦时间提高处理量还会提高焦炭塔的操作压力，同样也会增加焦炭的挥发份。（12）分馏塔底积焦及过滤器堵塞。由于焦炭塔顶油气携带大量焦粉，使分馏塔底焦粉量增加，分馏塔底过滤器入口阀门不能关严，过滤器不能定期清焦，使分馏塔底焦粉堆积，影响装置的长周期运行。（13）重蜡油集油箱焦粉沉积。焦炭塔顶油气携带到分馏塔的焦粉，由于循环比降低，洗涤量减少，导致洗涤段洗涤效果变差，携带焦粉上移到集油箱，影响产品抽出。（14）分馏塔顶循环回流段塔盘结盐。加工高硫高酸减压渣油后，普遍存在塔顶循环段塔盘结盐现象，塔内压降增大，影响分馏塔的安全操作。 因此，在着手提高焦化装置的加工负荷时，应综合考虑全厂的总加工流程、焦化装置的工艺方案、焦化设备的处理能力、操作条件改变对设备及管道的影响、处理量提高对安全环保的影响和处理量提高对工人劳动强度的影响等因素，因地制宜，适时适量的降低循环比和缩短焦炭塔的生焦时间来提高装置的加工负荷。