进一步提高焦化水平的思考.doc

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1、进一步提高延迟焦化装置生产技术水平的几点建议华东设计院 谢崇亮 尊敬的各位领导，各位代表：大家好！非常高兴能够参加中石油我们自己的第二届延迟焦化协作组年会，感谢大家给我这次发言的机会。当目前和未来几年，我国国民经济将持续快速发展，我们炼油行业所面临的形势也发生了显著的变化：一是成品油需求增长迅猛，原油加工量严重不足，炼油能力有待进一步提高；二是原油对外依存度增加，原油品质变差，价格高位震荡；三是环保要求日益严格，成品油标准不断改版升级，遭遇了清洁油品生产技术和成本的双重压力。在此大背景下，作为重要的重油轻质化的延迟焦化装置也面临着新的挑战：开工率不断提高，运行周期不断延长；原料品质逐年恶化，装

2、置长年满负荷运行；安全环保和节能减排要求更加严格。中石油近几年在各级领导和广大生产、科技工作者的共同努力下，延迟焦化装置的生产技术进步很快，主要经济技术指标已赶上或超过中石化的水平（见下表），但与国外先进装置比较，仍然存在较大差距。系统内的延迟焦化装置半数为老装置，要进一步提高全系统焦化装置生产技术水平，其着力点重在加快老装置的升级改造，针对目前焦化装置存在的主要问题，在收集相关资料、学习同行们好的经验和好的做法的基础上，归纳整理出了几点建议，供大家讨论，主要包括以下几个方面。 2004年中石油、中石化主要指标对比装置概况中石油中石化最高平均最低最高平均最低轻质油收率，%56.8448.593

3、7.2170.7448.5937.21总液相收率，%76.2270.3260.4873.1367.6657.67焦炭产率，%27.8221.1315.4629.1023.2720.30损失率，%0.970.440.20.680.510.29装置能耗，kg标油/t38.7223.5118.7839.0127.1018.69装置投产数，套1323总加工能力，万t/a13301690一、.减缓结焦、结盐进一步延长装置开工周期1.采取措施延长焦化炉开工周期1.1采用双面辐射炉、炉管多点注汽、在线清焦和或在线烧焦技术： 焦化装置的开工周期很大程度上取决于加热炉的开工周期。为了使辐射炉管表面热强度分布均匀

4、，减少局部过热，降低最高热强度与平均热强度之比，辐射炉管采用单排管双面辐射水平排管结构；燃烧器采用多台小能量扁平火焰气体燃烧器，由于其能量小、火焰短而扁平的特点，可以较好的满足炉管均匀受热的要求，该燃烧器火焰在火道外表面扩散燃烧，燃烧喷射的高速射流引射大量燃烧后的烟气，这样降低了火焰的最高温度；由于采用了燃料分级燃烧和烟气自循环技术实现了低NOx排放，可满足环保要求。焦化炉管内油品在升温汽化过程中炉管内会形成两相流，若流速太低，会产生分层流或柱塞流。两相分层时，上部气相区内膜传热系数较低，管壁温度相对较高，介质容易结焦。所以，根据不同温度、压力下焦化原料的性质及其在炉管内热转化过程的反应机理，

5、通过软件计算，在炉管不同部位注入适当的蒸汽或水，一般在对流段入口、遮蔽段入口和辐射段下部分别注入3.5MP过热蒸汽（水），以提高冷油流速，减少停留时间，以有效缓解炉管内结焦。对多于一炉的装置，双面辐射炉可只设在线清焦不设在线烧焦；单炉操作的装置设在线清焦的同时设在线烧焦。为便于在线清焦，根据装置规模大小，一般可将焦化炉设计成双室四程结构或三室六程，以便一程在线清焦时，其余各程可正常运行，或一室烧焦，其余各室继续正常运转。在线烧焦技术是将加热炉工艺流程中某一程或二程的炉管从生产流程中切出，同时采用传统的蒸汽-空气烧焦技术，实现焦化炉不停工除焦。在线烧焦齐鲁焦化生产上已采用，有这方面的经验。若在线

6、烧焦，炉出口阀建议采用引进产品。1.2采用延迟焦化阻焦剂辽阳炼油厂延迟焦化装置上的工业应用结果表明：CAFl型延迟焦化阻焦剂可有效阻止和延缓焦垢在加热炉炉管内壁形成和沉积，使加热炉保持较高的热效率，降低装置的能量损耗，明显延长加热炉的烧焦周期。适合于单面辐射加热路基原料沥青质含量高易结焦的装置采用。2采取措施减缓大油气线结焦大油气管线结焦的原因就是渣油在发生裂化反应的同时又产生一种副反应即缩合反应，小分子的烃类缩合成大分子的烃类。通常用油品临界分解温度来指导生产。所谓临界分解温度是指油品在临界状态下开始发生分解和缩合的温度。油品的性质不同其临界分解温度也不同。一般来说油品的特性因数K值越大，则

7、临界分解温度越低。油品在临界分解温度范围内最容易发生分解和缩合反应。因此为了避免大油气管线结焦，焦炭塔顶的操作温度应该低于该油品的临界分解温度并且介质流速不能太低。2.1中段循环油作急冷油目前焦化装置常用的急冷油有三种：柴油、中段油和蜡油。选择急冷油主要从两个方面考虑：一是急冷效果。急冷油本身不应该带有焦粉和含有易产生结焦的物质，急冷后大油气管线的温度应控制在该油品临界分解温度以下。二是经济效益。用柴油作急冷油，大量的柴油被注入焦炭塔出口油气管线内并和大油气管线内的油气一同进人分馏塔，从分馏塔柴油集油箱抽出来的柴油温度比较低，热量无法充分利用，大量的低温位热源只能通过空冷器或水冷器将热量取走。

8、而用蜡油作急冷油，因为蜡油比较重，干点比较高，不易汽化，一般急冷后有3050汽化，还有部分未汽化的蜡油仍然是液体，带入大油气线在高温下蜡油中的胶质生成次生沥青质，易造成结焦。综合考虑，选择中段循环油作为急冷油比较适合。用这三种油品作急冷油的较好选择是中段油柴油蜡油。以苏丹喀土穆炼厂焦化为例，自2004年9月投产至2005年5月，连续运行近7个月，以中段循环油作急冷油未发现大油气线压降增大、焦塔憋压现象。之后改为重污油作急冷油，至同年9月检修时局部结焦约10mm厚，期间焦塔有憋压现象。说明中段循环油作急冷油对减轻大油气线结焦效果明显，重污油作急冷油回炼易造成大油气线结焦。 急冷油注入量和位置 急

9、冷油的注入量过小，且急冷后的油气温度高于油品临界分解温度，那么油气在管线内就会有残余反应，造成结焦。一般控制急冷后温度415425为宜。确定最佳的急冷油注入位置 在早期的设计中，一般在大油气管线出口加三条急冷油注入管线，管径大多是DN25，斜插人大油气管线中。 由于急冷油注入点距大油气管线出口较远，急冷介质不能雾化直接将刚出塔的油气温度降低到临界分解温度以下，这样在注急冷油前的一段管线非常容易结焦，特别是在油气刚出口的立管。根据焦化装置长期的运行经验，提出了一系列行之有效的方法：（1）将急冷油注入油气刚出焦炭塔的根部，并设内置式环形雾化分布器；（2）设内置式两级雾化喷咀，一级急冷油注入设在塔顶

10、的油气出口处，尽可能地靠近焦炭塔顶封头；在第一级急冷油注入的上方设置第二级急冷注入咀，第二级急冷油注入包括竖向清焦法兰、侧向清焦法兰、四通和一个二级急冷油雾化喷头。2.2严格焦炭塔内泡沫层高度缩合反应时容易发泡，泡沫层升高，可能携带大量焦粉进人油气管线，焦粉进一步沉积，造成大油气管线结焦。适度提高加热炉出口温度：加热炉出口温度是焦化反应最关键的操作参数，它直接影响到焦炭塔内泡沫层的高度。炉出口温度越高，焦化反应越剧烈，裂解深度越大，泡沫层的高度越低；反之，泡沫层的高度就越高，见下图。对易生成弹丸焦的装置，提高炉出口温度生成弹丸焦的风险将会增加，应慎重。加热炉的能耗一般占装置能耗的7080。为了

11、节能和延长加热炉的运行周期，有的装置降低了加热炉的出口温度。这样当老塔切换到新塔时，由于焦炭塔内热量不足，最后56h进入焦炭塔内的渣油得不到足够的热量和反应时间，反应深度不够，易形成软焦或泡沫层，使焦炭塔内泡沫层增高，易把泡沫带到大油气管线内。因此在考虑节能和加热炉运行周期的同时，更应考虑加热炉合理的出口温度，确保焦炭塔内有足够的热量来保证焦化反应顺利进行，延迟焦化加热炉出口温度变温操作，即在换塔前适当提温，不仅对减少泡沫层高度有利，而且能降低石油焦挥发份，调节石油焦的硬度，提高液收。减压渣油在不同炉出口温度时的泡沫层高度注消泡剂： 根据中子料位计检测泡沫层的高度，当泡沫层离塔顶切线810m时

12、，或者换塔前46h，应及时向塔内注消泡剂，经验认为消泡剂自塔顶注入比由塔底注入效果明显。塔顶注人应采用特殊的喷头使消泡剂分布均匀并能注人到泡沫层的中心。消泡剂的注人量一般为塔进料的2050PPM。采用低硅消泡剂，以免大量注入时影响焦化柴抽的质量进而影响加氢装置的操作。注消泡剂可降低泡沫层高度，减少油气中的焦粉夹带，从而减少油气出口管线的结焦。2.3控制空塔线速减少焦粉携带控制加热炉炉管注汽(注水)量：为了减少和延缓加热炉炉管结焦，一般都采取对炉管注汽或注水的方法来提高渣油在炉管内的流速，以缩短渣油在炉管内的停留时间，减少结焦机率。注汽或注水量越大，则焦炭塔内油气速度就越大，越容易使油气携带焦粉

13、进人大油气管线造成结焦。控制吹汽量： 焦炭塔由老塔切换到新塔后，老塔需要进行冷焦处理，由于焦炭塔内上部有一定高度的软焦层和泡沫层。如果冷焦时吹汽量过大，就会把部分泡沫带人大油气管线。加之这时急冷油又切换去新塔，不能有效地抑制焦粉和泡沫进入大油气管线。当这个塔又变成新塔时，油气管线内油气温度达到临界分解温度后容易结焦。适当控制处理量，减少焦粉(或泡沫)的夹带： 焦炭塔焦粉(或泡沫)的夹带量大小主要与塔内的油气线速及安全空高有关，当装置处理能力提高时，油气线速增大，容易导致焦粉和泡沫不能沉降而带到大油气管线内，导致结焦。一般情况，设计是严格按照装置的规模、原料性质、产品收率和质量要求，以小于允许线

14、速计算确定焦炭塔直径。允许线速一般在O09一O12ms之间，最大不宜超过O14ms。国外资料报道，在焦炭塔适当注人消泡剂的条件下，焦炭塔的允许线速可达到O15ms。原料及处理量一定，所确定的焦炭塔的塔径和高度也就随之而定。富裕量即操作弹性一般为105llO。如果超过装置的最大弹性范围就会引发一系列的问题，大油气管线结焦就是其中之一。因此不能无限增加处理量，应根据加工的原料性质对焦炭塔进行核算，使焦炭塔内的气速和空塔高度在安全范围之内。空塔高度不能满足要求时，可适当缩短生焦时间，线速不能满足要求时，可适当提高焦炭塔操作压力，切不可盲目进料，导致泡沫冒顶或冲塔，这样不但会导致大油气管线结焦，还会导

15、致分馏塔结焦或冲塔。即仅凭改变操作提高处理能力是有限度的。值得一提的是一阀（四通阀）对三塔的扩能改造方案国外已有工程实例。 油气密度与流速的关系2.4 采取准确判断管线结焦情况和方便清焦的措施 过去焦炭塔顶只安装一支压力表，并在油气出口管线的后部，当压力表前的管线结焦后，该压力表的压力仍会是正常值，无法判断结焦情况，经常出现安全阀起跳而压力不高的现象。因此提出在安全阀人口增加压力指示，通过该压力表的指示值和出口管道上压力表指示值的差值可明显判断油气出口管线的结焦情况，在切焦过程中把管线中的结焦清除。过去油气出口采用大弯头连接，不方便清焦，因此提出改用三通管或四通管连接，上面用法兰盲死，一旦油气

16、管线产生少量结大大提高装置运行的稳定性，延长操作周期。3 优化工艺流程和换热板结构减缓分馏塔结焦3.1优化工艺设计流程 工艺流程一：常规的原料油与反应油气塔内换热优点： a.分馏塔洗涤效果好，焦粉的携带量少。 b.最适合于轻组分含量高的原料，如原油直接焦化。 c.加热炉负荷较小，燃料气消耗少，蒸汽发生量低。缺点： a.不易实现在线清焦。 b.换热终温、对流段出口温度、分馏塔底温度关联密切，三者 易形成热耦合，在调整操作时往往顾此失彼。 c.分馏塔下部换热板设计不当易结焦，在无循环蜡油等外部 取热的情况下，难以合理实现大循环比操作。工艺流程二：改进的原料油与反应油气塔内换热优点：a.分馏塔洗涤效

17、果好，焦粉的携带量少。 b.容易实现在线清焦。 c.换热终温、对流段出口温度、分馏塔底温度三者不易形成热耦合，加热炉对分馏塔的操作影响小，容易实现改变循环比等操作的调整。 d.加热炉负荷较小，燃料气消耗较少，蒸汽发生量少，较适合于加工轻组分含量较高的原料。 e.流程简化，投资省，动力消耗较低。缺点：分馏塔下部换热板设计不当易结焦。工艺流程三：原料油与反应油气塔外换热优点: a. 容易实现在线清焦。 b. 分馏塔下部换热板不易结焦。 c. 加热炉对分馏塔的操作影响小，容易准确实现改变循环 比等操作的调整。 d加热炉进料泵条件缓和，有利于实现该泵国产化。缺点： a. 洗涤效果较差，焦粉携带量较多。

18、 b. 塔外换热，散热损失较大，燃料气消耗高、产汽量大，流程长，投资高。仅从防结焦角度，工艺流程三渣油不直接进分馏塔，更适合于沥青质含量高、小循环比操作的工况。3.2采用鸭咀形换热板待添加的隐藏文字内容3鸭咀型换热板比传统的人字型换热板换热效果好，且不易结焦。4分馏塔结盐的处理 常减压蒸馏装置中原油电脱盐不彻底或油田在原油开采过程中使用助剂，会使焦化原料含有较多的氮化物等成分，由此造成延迟焦化装置生产过程中在分馏塔及塔顶冷却器等部位结盐(结垢)，导致分馏系统工艺操作困难。由于原料性质的不断变化，分馏塔结盐现象逐渐成为一个普遍存在的问题。延迟焦化原料携带的氮化物在反应过程中会生成NH3，NH3与

19、HCI反应生成NHCl胺盐，NHCl极易溶于水，在分馏塔的下部，NH4C1分解为NH3和HCl，温度下降后则重新生成NHCl颗粒。细小的NHCl颗粒在分馏塔的上部，可溶解在局部低温水相中，在随内回流下降的过程中，温度逐步升高，NHCl逐步失水而浓缩成为一种粘度很大的半流体。这种半流体与铁锈、焦炭粉末等混合在一起沉积于塔盘、塔顶回流线、降液管、受液盘处，积累到一定程度就会阻碍液体的流动，堵塞塔盘上的孔，导致分馏塔压力降逐渐增大，破坏了分馏塔的正常操作：分馏塔压力降逐渐增大，气液接触减少，塔板效率下降，塔顶气相负荷较大，因分馏精度下降造成顶循环油抽出组分偏轻，使顶循环油泵长期处于不正常的操作状态。

20、因顶循环油泵极易抽空，只得打冷回流使返回温度降低，进而可能使塔顶烃类油气分压降低，水蒸气过早冷凝，到一定程度后出现塔顶循环回流无法抽出、柴油集油箱液位大幅度波动、粗汽油干点失控乃至分馏塔冲塔等现象。目前多数炼厂未设除盐设施。4.1在线水洗胜利油田稠油厂采用了如下水洗过程，若有顶循集油箱水洗流程应作相应调整：加热炉降处理量-分馏岗位加大冷回流流量逐渐将分馏塔顶温度降到98-新鲜水经粗汽油泵-顶循环回流调节阀-分馏塔顶层塔板-顶循泵入口过滤器排除。控制分馏塔顶温度在98以下，使水洗水在塔内以液相状态存在，达到洗涤效果。控制柴油馏出温度在180200C之间，若抽出温度过高，则会使塔顶温度过高，水无法

21、冷凝，温度过低，则会使水洗水落到柴油集油箱，引起柴油泵抽空。顶循环回流泵人口排水中Cl一及氨氮含量化验分析均不大于300mgl时，停注新鲜水。水洗完毕，按步骤逐步提高处理量，恢复正常。4.2添加结盐控制剂往顶循环油泵入口持续加入结盐控制剂，防止氯化铵等盐类在塔内聚集，实现防止分馏塔内部结盐的目的。该结盐控制剂不挥发，它会往重组分的方向走，即向塔的下方走。在这个过程中，塔中的氯化铵沉积物就会逐渐为结盐控制剂所浸润。结盐控制剂可以和金属的表面形成强有力的结合，并逐渐将氯化铵和金属表面分离。氯化铵会被液流冲散带走，并随产品带出。 在线水洗分馏塔时，要降量生产，同时产生部分轻污油，也加快了顶循环管线和

22、设备的腐蚀。添加结盐控制剂成本相对较高，对生产冲击小。二、挖掘设备潜力，提高装置处理能力目前焦化装置大部分都满负荷或超负荷运行，但仍不能满足全厂渣油加工能力的需求，需要进一步提高装置处理能力。提高焦化装置处理能力主要有两种措施：一是增荷转移。增建一炉二塔（或炉子扩能再增建一塔即一炉三塔）和改造分馏系统是扩能改造常用的方法之一，但有时受到平面布置和施工周期的限制，有条件的情况下，异地改造另建一套焦化装置是彻底解决渣油加工能力不足的有效措施。二是当渣油加工能力增加不多时，可通过对装置进行消除瓶颈改造并配合操作条件优化来实现扩能的目的。提高反应温度和压力，降低循环比，可提高焦炭塔的处理能力；分馏塔下

23、部适当加大直径，降低循环比，更换高效塔板，转移分馏塔的气液负荷等可以提高分馏塔的加工能力。1.降低循环比有条件的企业，降低循环比不但可以提高液体产品收率，还可提高装置的加工量或减少主要设备的负荷，降低装置能耗。但改变循环比必需考虑以下制约因素：一是原料的性质：如原料中沥青质含量很高，则原料的结焦倾向严重，为保证装置长周期安全生产，不但不能降低循环比，反而需在大循环比下操作来改善炉进料的性质。生产实践证明，对于劣质原料，只要选择合适的循环比，则装置也可实现长周期安全生产。二是焦化装置的工艺流程和设备设计特点:焦化装置能否具有降低循环比的潜力。如果装置的加热炉、工艺流程、工艺设备等设计不合理，在小

24、循环比运行时，装置易结焦，造成生产周期的缩短，从而使得装置不能实现小循环比操作。从调查的几套延迟焦化装置来看，采用常规的减压渣油进分馏塔底流程的焦化装置，其循环比降低是有限的，一般不能低于02。原因是：常规流程采用反应油气和减压渣油在分馏塔进料段直接接触换热，利用渣油上进料和下进料的比例控制循环比，减少上进料量，则循环比降低，当上进料量减少到渣油不能湿润换热板的表面时，420左右的高温油气极易将换热板上的减压渣油烤干，并生成焦炭，造成分馏塔下部容易结焦，影响辐射进料泵的正常运转，并导致辐射炉管结焦而缩短装置运行周期，难于实现小循环比操作。三是工厂总流程的配置，也就是工厂是否有加工劣质焦化蜡油的

25、手段。由于循环比是用来控制焦化蜡油的质量的，降低循环比，对焦化汽柴油的质量影响不大，但对蜡油的质量有明显的影响，在零循环比时，重蜡油的质量较差，其碱氮含量是渣油的15倍，如直接进催化裂化加工，易导致催化剂的活性降低，它不是很好的催化裂化原料。对焦炭挥发分影响不大，焦炭硫含量略有上升，上升值视原料硫含量及原循环比的大小而定，一般不会引起焦炭降级。循环比降低，则焦化蜡油的干点升高、产率增加，残炭和C7不溶物增加，如果加工焦化蜡油的装置(如催化裂化、加氢裂化等)不能加工劣质的焦化蜡油，则焦化装置仍然要采取较大的循环比操作。调查发现：如果焦化蜡油直接作为催化裂化或加氢裂化的原料，则焦化装置的循环比不宜

26、低于O2，如果有焦化蜡油预加氢处理装置，则焦化装置应尽量采用低循环比操作。2 缩短生焦周期 缩短生焦周期则可降低焦炭塔高度，节省投资。国外焦化装置多采用短焦化周期的方案，典型的焦化周期约为16h。在我国目前焦化装置配套机械设备现状条件下，焦化装置采用1620h的生焦周期在技术上可以实现。中石化公司内部有不少焦化装置采用了缩短生焦周期提高处理量的措施。金陵自1999年至2005年3月，将套焦化装置生焦周期由24h改为20h，日加工量增加了200t，提高14；长岭、茂名、高桥、沧州、镇海等多套装置的生焦周期， 由24h改为2022h的生焦周期，这些均不同程度地提高了装置的加工量。生产实践和理论计算

27、表明：(1)缩短生焦周期可在不增加设备投资的情况下提高装置的加工能力，如将生焦周期缩短为20h，则装置处理能力增加约10一15。(2)缩短生焦周期对产品收率和产品质量基本没有影响。(3)缩短生焦周期提高处理量后，焦炭塔气速普遍增加，焦粉夹带量增大，容易造成分馏塔底部和加热炉炉管结焦，缩短装置的运行周期，此时宜适度增大反应压力。(4)缩短生焦周期提高焦炭塔容积利用率的同时，必须正确注入消泡剂，并借助中子料位计准确监测焦炭塔泡沫层高度，保证装置安全生产。(5)缩短生焦周期需要减少焦炭塔的预热时间，加快焦炭塔的冷却速度，增加焦炭塔骤冷骤热的频次，这样会引起焦炭塔疲劳，缩短焦炭塔寿命。在焦炭塔30a的

28、设计寿命内，如按24h生焦周期，每个焦炭塔的循环次数为5475次，如按16h生焦周期，则其循环次数为8213次。据报道，当生焦周期由2lh降至18h，焦炭塔的寿命要缩短25。因此，在设计焦炭塔时，要充分考虑焦炭塔的结构，使之满足使用寿命的要求。(6) 对于三炉六塔或更多焦炭塔的焦化装置，在目前技术水平和体制下，不宜再缩短生焦周期。对于每天3班，每班8h的运行模式的装置，实行24h生焦周期，每天的作业工序是固定的。实行较短的生焦周期后，每天的除焦时间不固定(20h生焦周期7d重复一次，18h生焦周期5d重复1次，16h生焦周期4d重复一次)，有时是夜间除焦，甚至1次除焦要跨越2个班组，加上除焦设

29、备的故障多发，夜间一旦发生机械、电器或控制系统的故障，必须到白天才能处理，这样给生产管理带来较大的难度。对于具有多个焦炭塔的焦化装置，每天有23个焦炭塔需要除焦，如果一个焦炭塔不能按计划完成相应的作业工序，则必然影响下一个焦炭塔的除焦。对于大型焦化装置，由于每个塔的处理能力较大，如果不能按时完成除焦的每个工序，装置降量幅度较大。 (7)对于已有的焦化装置，只有在焦化加热炉、分馏塔、辐射进料泵以及气压机等主要设备均有余量，而焦炭塔的高度是瓶颈时，才可能通过缩短生焦周期来提高装置处理量，否则，装置的其它部分将成为新的瓶颈。三、优化操作条件，降低生焦量，增加液收在这方面手段很多，但可操作空间不大。当

30、焦化原料一定时，影响延迟焦化产品质量和收率的主要操作参数有三个，即焦化反应温度、焦炭塔压力和循环比。1.提高反应温度：当压力和循环比一定时，提高焦化温度，则气体、汽油、轻柴油和石油焦收率增加，重柴油收率下降。通常焦化温度每增加56，则粗柴油收率增加1。1个百分点。适当提高温度，不仅提高焦化液体产品收率，还使焦炭的挥发分(VCM)控制在810的范围内。焦化炉出口温度对装置开工周期有密切影响，温度超过一定限度将导致提前结焦，堵塞炉管和转油线，缩短焦化开工周期。促进弹丸焦生成。因此，确定炉出口温度必须谨慎，应根据原料油的性质和对产品的不同要求，根据实验确定最佳的炉出口温度。对于生产普通电极焦或燃料焦

31、的焦化装置，加热炉出口温度一般应控制在485500。2.降低焦炭塔操作压力： 通常，焦炭塔压力每降低0.05MPa，焦炭产率下降1个百分点。但是随着焦炭塔操作压力的降低，蜡油将变重，其残炭和重金属含量增加。国外焦炭塔的设计压力普遍降低，Kellogg公司典型设计压力为0.100141MPa(表压)，Foster Wheeler公司典型的焦炭塔设计压力仅为0103MPa(表压)。由于各种原因，我国焦化装置焦炭塔压力普遍偏高，新设计的焦化装置焦炭塔压力一般在0.17 MPa(表压)左右，老的焦化装置焦炭塔压力一般在0.20MPa(表压)左右。 对于大型化焦化装置，过低的焦炭塔压力也将导致焦炭塔和分

32、馏塔直径增大，气压机入口压力降低，使得装置的投资增加较多。例如焦炭塔压力由017MPa降为0.12MPa时，焦炭塔的直径将增加22。考虑到我国焦化装置目前实际的循环比和经济因素，焦炭塔压力选定为0.16MPa。受处理能力的影响多数已建装置降压操作的空间非常有限。3.减小循环比：循环比对产品分布的影响与焦炭塔压力的影响相同。提高循环比，将增加石油焦和气体、汽油、柴油等轻液体产品收率，降低蜡油收率；降低循环比能够提高液体产品收率。随着循环比的降低，HCGO的终馏点残炭和C7不溶物增加。为了最大限度的降低焦炭产率，提高液体产品收率，国外焦化装置的循环比一直呈下降趋势。目前，Kellogg公司设计典型

33、循环比已由0.100.15降为005或更低；Foster Wheeler公司推荐采用005低循环比，如果下游装置允许焦化重蜡油产品有较高的干点、重金属和康氏残炭，也可以采用“零循环比”或低于005的超低循环比；大陆石油公司已开发出馏分油循环技术，采用馏分油循环代替常规的自然循环，可以降低焦炭产率3个百分点左右，提高液体收率2个百分点左右。4.加注增加液收助剂：增加液收助剂的作用机理是促进活性自由基的形成，引发快速烃类的自由基裂解反应，使重质原料尽可能多地转化成轻质油品；阻止芳环自由基、烯烃等发生缩合反应，使焦炭产量尽可能降低。2005年天津焦化初步工业试验结果表明：在原料性质基本相同、装置操作

34、参数基本保持不变的情况下，可增加轻质油收率20百分点左右。 5.不宜掺炼催化裂化油浆据茂名焦化掺炼催化裂化油浆工业实验结果表明： (1)延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆是不经济的。无论是工业实践还是实验室研究，不同的原料和操作条件都表明，油浆本身在焦化反应中的焦炭产率至少在40以上，有的甚至高于50；而汽柴油的收率只有在20左右。在选用的油品价格体系下，油浆本身在焦化加工后的产品产值甚至低于其成本，再加上焦化装置的操作费用，总经济效益极差。(2)油浆在焦化加工的产品结构分布是由其化学性质决定的，由于油浆是催化裂化装置的产物，它的族组成中，主要是无侧链、少侧链和短侧链的稠环芳烃。它们在焦化反应过程中

35、很少转化为高附加值的汽油和柴油馏分，而主要是经脱氢缩合而生成气体和焦炭。因而相对于渣油而言，它的产物中，焦炭的产率和气体的产率较高，汽柴油的产率较低。焦化加工油浆以后，还会使焦炭灰分含量有所上升，蜡油的质量也会变差。(3)由于油浆中还含有0.51.0的催化剂固体颗粒，在进入焦化装置加工以后，这些催化剂颗粒会吸附无机盐类和胶质沥青质分子以及泡沫焦焦粉颗粒形成生焦母体，从而加剧焦化加热炉炉管的结焦趋势并加速其结焦速度，同时也容易在分馏塔和塔底泵、辐射进料泵以及冷换设备管线的死区沉积和结焦，长期掺炼油浆，泵的叶轮和控制阀阀芯会被催化剂磨损。上述情况的综合效应则会严重缩短加热炉的运行周期和分馏塔底系统

36、的长周期安全运行。 鉴于上述几方面的因素，延迟焦化装置不宜加工催化裂化的油浆。由于油浆的粘度低，芳烃含量高，在经过必要的后处理后可以作为低粘度燃料油的主要调合组分，或用作针状焦的原料。四、提高柴油拔出率和分馏塔的分离精度，.配套完善并开好吸收稳定系统，提高液化气收率1.提高柴油拔出率和分馏塔的分离精度：蜡油和柴油的重叠度有的达到80150，蜡油中含有约1020的高附加值柴油，被送到下游装置，除裂化产生少量气体和汽油外仍然是柴油，这样不但占用下游装置的处理量，而且浪费能量，影响经济效益。措施：增加柴油和蜡油的分离塔板数；设置蜡油汽提塔，利用过热蒸汽降低油气分压，将蜡油中的柴油汽提出来。取消蜡油上

37、回流、加大中段回流量；或减少中段回流加大柴油下回流均可减少蜡油和柴油组分的重叠度。增加循环油和蜡油之间的分离塔板，并用蜡油下回流量来控制，提高循环油纯度。目前国内的焦化装置大部分未对蜡油和循环油进行分离，在油气和渣油的换热流程中，循环油通过油气和渣油换热被冷凝和吸收，同时许多柴油和蜡油也被吸收并和循环油一起进入加热炉。在油气和渣油不换热的流程中，循环油是靠外循环的和渣油间接换热的循环油来冷凝冷却，循环油和蜡油之间也没有足够的分馏塔板，许多柴油和蜡油也被循环油吸收。加热炉进料中含有较多轻组分，该组分较难裂化影响加热炉等主要设备的处理能力。2. 配套完善并开好吸收稳定系统，提高液化气收率本系统内有

38、多套装置没有配套或完整的吸收稳定系统，影响了液化石油气的收率，干气不干；对于大型延迟焦化装置应该设置完善的吸收稳定系统，生产中要优化操作，精心调节，尽可能多回收经济效益较好的液化石油气，焦化干气H/C比高，是宝贵的制氢原料。六、进一步挖潜，节能降耗2004年，系统内焦化装置平均能耗为23.51kgEOt，最高为38.72kgEOt，最低为1878 kgEOt，相差19.94kgEOt，装置节能有较大潜力。1.能耗计算应统一计算方法：由现行的石油化工设计能量消耗计算方法统一到中石化2005年1月31日生效的炼油厂能量消耗计算与评价方法上来，统一能耗计算范围和折算值，计算本装置基准能耗，按后者计算

39、能耗略低。2.能耗比较应统一比较基础：区分有无吸收稳定系统，应分别计算，分别比较，同时应折算为统一循环比下进行比较。以中石化2004年数据为例：有吸收稳定系统的装置最低能耗为25.64kgEO/t，最高为38.4 kgEO/t；无吸收稳定系统的装置最低能耗为18.35kgEO/t，最高为37.99 kgEO/t，有无吸收稳定系统二者相差710个单位。在规模、加热炉热效率、加热炉进出口温度相同的情况下，0.4循环比时加热炉用燃料气量约为0.15循环比情况下的1.217倍，装置能耗因此相差4.23 kgEO/t。3.国内焦化装置能耗高的主要原因：装置加工规模较小，操作的循环比较大，全厂及装置内能量

40、优化利用较差，加热炉开工后期热效率下降。4.节能降耗的主要经验：降低过剩空气系数和排烟温度提高加热炉的热效率，降低循环比和炉出口温度减少燃料消耗；采用变频调速电动机节省电耗；牺牲焦炭挥发分减少焦炭塔吹蒸汽量；利用装置的低温热源加热热媒向装置外输出能量。焦化装置是热量过剩的，存在大量低温热，建议在全厂能量优化的基础上进一步降低装置能耗，例如：汽油、柴油和蜡油去加氢装置可考虑热出料，分馏塔顶油气和顶循环油可加热除盐水和全厂的采暖水等。七、重视并进一步改进清洁化生产条件随着延迟焦化技术的进步，焦化装置的环境污染也得到了改善，近几年采用的减少环境污染的措施主要有：焦炭塔的吹汽放空采用密闭塔式接触冷却油

41、吸收回收技术减少吹汽放空污染；冷焦水采用罐式储存、密闭冷却、尾气脱硫的工艺技术减少了冷焦水的污染；切焦水采用离心分离、过滤、罐式储存技术减少切焦水的污染；加热炉燃料气采用脱硫燃料气，采用低NOx火嘴，减少烟气污染；含硫污水预处理后排到汽提装置集中处理，净化水回用于各装置；目前一些焦化装置仍存在较严重的污染问题：1.冷焦水系统仍用水池和凉水塔流程，加工高硫油时装置内臭味较大，即使是采用罐和空冷器流程的，未设脱硫设施仍然有含硫气体污染，要实现冷焦水系统的环保操作，应在冷焦水罐顶加冷却、脱硫、水封、氮封等措施；2.焦炭为敞开式储存和运输，有大风天气，仍有焦炭粉尘污染，应考虑密闭焦池和密闭输送；3.吹

42、汽放空塔安全阀放空排至焦池，塔顶尾气排至火炬，也会造成污染，建议安全阀放空密闭冷却排放，塔顶尾气排至压缩机回收；4.含油污水中焦粉含量和油含量较多，影响全厂污水处理厂的正常操作，建议设置含油污水预处理设施，在装置内回收污油和焦粉：5.溜焦槽为敞开式，除焦时常有水和焦炭外溅，造成污染，有条件的企业建议改为封闭式溜焦槽。八、提高机械化水平，减轻工人劳动强度1.焦炭塔顶底盖自动装卸机构：顶盖自动卸盖机仅在个别装置上使用（吉化、大港），且为I型的第一代产品；底盖自动装卸机构尚未试用，顶底盖装卸绝大多数装置处于人工操作的较原始状态，机械化水平低，劳动强度大。目前，国产新一代II型顶盖自动卸盖机已有十几套

43、在近几年新建装置上广泛使用，取得了很好的效果；国产的底盖自动装卸机构已经在金山焦化装置上经过了工业试验，在此基础上经局部改进，青岛大炼油、洛炼、大庆已采购，建议老装置实施改造更换。2. 自动切换除焦器：自动切换除焦器是国内1996年开发成功的，结构为4个切焦喷嘴对称布置，压力等级为16MPa，在直径6m以下的焦炭塔上广泛应用。目前已将公称压力等级提到42MPa，实践证明，这种结构的自动切换除焦器用于直径为84m的焦炭塔除焦效果良好。可多产块状焦，减少粉焦量，两个切焦喷嘴可自动切换，钻孔和切焦工况，无需提出塔外。3.水力马达：水力马达是在外置式流道水涡轮减速器之后由国内开发研制的，它的用途与水涡

44、轮减速器、风动水龙头一样，是用于驱动除焦器旋转的。它除了具有水涡轮减速器的优点外，还具有体积小、重量轻、流体阻力小等特点，目前已在十几套延迟焦化装置上应用。九、强化生产过程的安全管理，搞好材质升级，以适应原料日趋劣质的变化早期设计的焦化装置对高硫高酸劣质原料的适应性较差，主要表现在设备、管线、阀门及仪表的规格及材质上。当时设计原料中硫含量按1.2w2w，大部分设备及管道材质为碳钢。近几年由于进口高硫原油增加，焦化原料中硫含量提高，有的渣油中硫含量高达5w7w，焦化产品中的硫含量也大幅提高，高温碳钢设备及管道的腐蚀速率增加，已成为安全生产的隐患。消除安全隐患应从本质安全和安全防护着手，根据工艺条

45、件检查所有设备、管道、阀门、法兰、垫片、螺栓、螺母、仪表等是否安全可靠，如超过使用寿命或材质不符合要求应更换；其次应分析工艺过程，对超温、超压、泄漏、误操作等，是否有相应的安全措施，如安全阀，安全联锁等，目前国内焦化装置中的联锁主要有加热炉的安全联锁、压缩机的安全联锁、四通阀系统的PLC、水力除焦系统的PLC，和国外焦化装置中的联锁相比要少得多，建议有条件的装置可适当增加安全联锁，以保障装置安全生产。另外高温管线震动也给装置带来一定的安全隐患，应找出震源，进行应力分析和合理配管，消除震动。十、积极推动先进控制系统的应用福建炼化公司延迟焦化装置2003年3月正式启动，2004年7月全部投入使用先

46、进控制系统。经过现场运行考核，该系统增强了装置的抗干扰能力，提高了装置生产的平稳性，减轻了操作人员工作负荷。同时，由于控制水平的提高，实现了主要生产指标和质量指标的卡边控制，提高了目的产品收率，增加了装置效益，减少了能耗。结论归纳如下： 1.实践证实，在变量多、耦合关系复杂的延迟焦化装置上应用多变量控制技术，可将所有相关变量及其模型统一考虑，并结合一些经济指标由内的自动优化控制，平抑焦炭塔周期性切换操作对主分馏塔的严重干扰，减弱主分馏塔在焦炭塔预热、切换等事件发生时操作的波动幅度，从而保证整个装置的轻质油收率维持在较高的水平。 2.多变量控制器投用以来，装置运行平稳率大幅度提高，能耗下降，处理

47、能力得到提高，目标产品收率增加。 3.在线预测焦炭塔中焦炭高度，为操作人员提供参考，并为控制器的提量操作提供可见的约束和依据，保证了控制器提量操作的可靠。4.软测量的开发与应用不仅能大大节省在线仪表的硬件投资，其精度也能基本满足先进控制器需要，不失为一种值得推广的做法。 5.控制器的投运，促进了操作工对工艺的深入了解，同时多变量控制器的应用对操作工提出了更高的要求。传统的PID回路控制下，操作工主要了解局部单对单的影响关系，常常不太考虑对其他变量的问接影响；多变量的控制思想则要求操作工对错综复杂的各种影响关系都有一定的了解，而且了解越深刻，使用多变量控制器所能带来的效益越可观。在座的各位领导，各位代表：由于各炼厂原料不同、总加工流程不同、建设年代不同等等，各装置之间具体情况有别，以上十点建议仅供参考，算是抛砖引玉，不妥之处愿意接受大家的批评。祝