我国延迟焦化现状和今后发展的建议.PDF

综 述 我国延迟焦化现状和今后发展的建议 李志国 凌逸群 中国石油化工股份有限公司炼油事业部北京市100029 摘要介绍了十年来我国延迟焦化工艺在针状焦生产、 组合工艺应用、 装置大型化、 产品用途开发、 清洁生产、 节能和自动化技术等方面所取得的进展,论述了当前生产中存在的设备和管道硫腐蚀严重等问题,并提出了改进 建议。 主题词延迟焦化 技术发展水平 高硫 原油 加工 生产能力 提高 中国 1 十年来国内延迟焦化工艺的技术进步 1.1 石油针状焦生产技术 以石油化工科学研究院为主的研究、 设计等 单位经过约十年的努力,成功开发了石油针状焦 生产技术,于1994年在安庆石油化工总厂建成了 0.1 Mt/ a针状焦工业生产装置。次年,在锦州石 油化工公司建成0.1 Mt/ a针状焦工业生产装置。 该工艺的主要技术特点是以辽河催化裂化澄清 油为主原料,采用变温、 大循环比和长生焦周期操 作方法[1]。 针对国内生产针状焦的原料数量不足的情 况,石油化工科学研究院提出了 “双路进料系统的 渣油焦化工艺”,实现了二种进料、 二个生产方案, 具有生产针状焦和普通焦的灵活性[2]。 1.2 组合工艺的应用 1催化裂化2延迟焦化组合工艺。石家庄炼 油厂、 镇海炼油化工股份有限公司等7家企业采 用了重油催化裂化2延迟焦化组合工艺,在合理匹 配加工量的情况下,焦化蜡油经脱氮后作催化裂 化原料,催化裂化油浆作焦化进料,可使进料全部 转化,不出渣油产品。该组合工艺主要采用石油 化工科学研究院开发的焦化蜡油脱氮催化裂化 DNCC技术,工艺流程简单,目的产品收率较高。 2减粘2延迟焦化组合工艺。茂名石油化工 公司、 安庆石油化工总厂等企业采用了减粘2延迟 焦化组合工艺,减压渣油经减粘裂化后用作延迟 焦化原料,改善了装置运行工况和产品分布,轻油 收率明显提高,焦炭产率降低。茂名石油化工公 司延迟焦化装置的标定表明,采用减粘2延迟焦化 组合工艺比普通延迟焦化工艺轻油收率提高2.30 个百分点,焦炭产率下降3. 36个百分点,加工每 吨渣油可多创效益22.99 RMB 。同时各项操作 参数平稳,装置处理量可适当提高,运转周期有所 延长。 3减粘2溶剂脱沥青2延迟焦化组合工艺。 广州石油化工总厂根据本企业重油加工装置的配 置,采用了减粘2溶剂脱沥青2延迟焦化组合工艺, 沥青与减压渣油混合作为延迟焦化的进料,做到 了 “吃干榨尽” 。 1.3 新设备开发 中国石化集团北京设计院在引进加热炉工艺 包的基础上,自行完成了上海石油化工总厂一炉 两塔1.0 Mt/ a延迟焦化装置的初步设计和工程 设计,该装置于2001年1月建成并投产,完成了 装置大型化的突破。 装置大型化的突破主要表现在加热炉和焦炭 塔的设计方面。此装置的双面辐射炉,单炉处理 能力达到国内最大,其技术特点主要有采用在线 清焦技术,炉管的热强度低,冷油流速高,节省燃 料15 ～20 ,节省投资20 左右;焦炭塔直径 达到8 400 mm ,成为国内第一套自行设计、 施工、 安装的最大直径的焦炭塔。 洛阳石油化工工程公司开发的无井架水力除 焦技术已在美国、 日本及欧洲一些国家取得了专 利,具有自主知识产权,目前在水力除焦程序控制 技术和设备等方面也取得了长足的进步。洛阳石 收稿日期2000 - 12 - 16。 作者简介李志国,高级工程师,1982年毕业于天津大学化工 系,多年从事炼油生产工艺技术管理工作。 炼 油 设 计 2001年7月 PETROLEUM REFINERY ENGINEERING 第31卷第7期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 油化工工程公司设备研究所开发的 “减缓焦化炉 辐射炉管结焦速率,延长焦化炉开工周期” 技术, 包括ERI型焦化炉专用燃烧器和多点注水等技 术,使辐射炉管的烧焦周期、 加热炉效率等指标有 所提高。 1.4 产品用途的开发 一是镇海炼油化工股份有限公司应用了高硫 石油焦作为循环流化床CFB锅炉的燃料,实现 汽电联产。CFB锅炉所产生的10. 0 MPa蒸汽供 二台25MW双轴式汽轮发电机组发电,该锅炉成 为世界第二家、 中国首家全烧石油焦的CFB锅 炉,具有良好的经济效益和社会效益。 二是广州石油化工总厂与其它单位合作,开 发了高硫焦作水泥工业燃料的应用技术。在多家 水泥厂进行的工业应用结果显示,85 的硫转化 为SO3并被吸收,SO2的排放显著减少,具有一定 的社会效益和经济效益。 三是部分企业如长岭炼油化工总厂、 武汉石 油化工厂和安庆石油化工总厂等企业开发了焦化 干气作制氢装置或化肥厂原料技术,降低了炼油 厂氢气的成本,具有很好的经济效益。 1.5 清洁生产技术 一是国内延迟焦化装置的放空系统已由过去 的放空塔直接接触冷却,改为全密封塔或接触冷 却密闭放空系统,回收不凝气和凝缩油,并净化了 环境。 二是各企业在 “三泥” 回收、 污油利用等方面 做了大量的工作。如福建炼油化工股份有限公司 实施了高效、 低耗、 无污染的炼油厂浮渣处理工 艺,较好地解决了炼油厂含水浮渣处理费用高、 污 染大气及周边环境的问题;镇海炼油化工股份有 限公司将 “三泥” 作为急冷油从焦炭塔顶直接打 入,从而解决了炼油厂 “三泥” 的出路;长岭炼油化 工总厂将焦炭塔放空污油打入分馏塔二层塔板回 炼,提高了装置液体产品收率,解决了焦炭塔放空 污油的出路。 1.6 装置节能技术 在降低加热炉的燃料消耗方面,各企业通过 投用空气预热器,选用新型加热炉火嘴,采用高性 能耐火纤维及辐射段表面喷涂涂料,采用声波变 频吹灰等技术,降低了加热炉燃料消耗,使加热炉 热效率达到90 以上。 在降低电耗方面,金陵石油化工公司和广州 石油化工总厂等大部分企业对工艺参数变化较大 的机泵和富气压缩机采用变频调速技术,节能效 果显著。 在降低蒸汽消耗方面,各企业主要是通过改 进吹汽、 放空操作来适当缩短吹汽时间。其次是 通过蒸汽往复泵、 蒸汽轮机驱动的压缩机的合理 使用,以及加强管道和设备的吹扫、 伴热蒸汽的管 理来减少蒸汽消耗。 在热能利用方面,部分企业较好地解决了装 置中、 低温位热源的利用问题。长岭炼油化工总 厂、 金陵石油化工公司和安庆石油化工总厂等石 油化工企业利用中温位热源发生1. 0 MPa蒸汽, 利用低温水、 采暖水对低温热源加以回收。齐鲁 石油化工公司采用常减压蒸馏2焦化2催化裂化热 联合工艺,装置之间的产品均采用热输出方式,热 利用效率较高。 1.7 自动化技术 目前国内大部分装置已投用了集散控制系统 DCS ,为装置实现优化操作打下了基础。各企 业在水力除焦系统中已采用了PLC安全联锁等 自动程序控制,部分企业已计划采用先进控制技 术优化操作。在软件开发方面,1997年我国华东 理工大学推出了延迟焦化优化控制模型,在高桥 石油化工公司炼油厂0. 5 Mt/ a的延迟焦化装置 上试用并获得成功。石油大学近期也开发了双面 辐射炉工艺软件包。 2 当前生产中存在的主要问题 2.1 硫腐蚀 近三年来,高硫原油加工量大幅增加,中国石 油化工集团公司19992001年高硫原油的加工 量正以平均每年205 的速度递增。焦化装置进 料的硫含量也随着原油硫含量的提高而逐年增 加,部分沿海和沿江企业这一问题更为突出。据 了解,沿海某企业焦化装置设计原料硫含量不大 于1. 5 ,但装置进料1997年的平均硫含量达到 2.03 ,1998年达到2. 24 ,1999年达到2. 52 , 2000年上半年达到2.67 。 从装置的硫腐蚀情况来看,腐蚀多集中在高 温部位。如加热炉进料管道、 炉管,焦炭塔顶大油 气管弯头,分馏塔底循环油管、 蜡油管道,泵内构 件、 壳体、 出口,冷换设备,以及仪表接管等处。 由于设备腐蚀泄漏,近年部分沿海及沿江企 2炼 油 设 计 2001年第31卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 业的延迟焦化装置多次发生设备故障和着火事 故。如沿海某企业在两年的时间内焦炭塔顶大油 气管5个大弯头依次腐蚀减薄,穿孔漏油4次;分 馏塔底循环油管道入口短管、 进料入口短管腐蚀 减薄,穿孔漏油着大火;加热炉进料泵出口法兰环 腐蚀减薄穿孔;加热炉进料泵出口到两台加热炉 总管分支处的大小头全面腐蚀减薄,造成大小头 破裂喷出热油着大火。 造成事故的主要原因是设备和管道的材质不 合适,高温腐蚀穿孔部位一直使用碳钢;其次是防 腐蚀措施不落实。在加工含硫原油的情况下,设 备防腐蚀工作已成为当前延迟焦化装置 “安稳长” 运行的首要问题。 2.2 设备 在焦化装置大负荷加工高硫原料的情况下, 部分企业的加热炉在运行末期,炉管最高壁温超 过650℃,甚至700℃,超过了Cr5Mo炉管抗氧化 的极限温度,氧化剥皮较严重。 焦炭塔的主要问题是塔体鼓胀变形,中上部 气相及气液相交界处塔壁腐蚀,裙座、 底盖转油线 和除焦口大油气管接头等焊缝易产生裂纹。 水力除焦设备的主要问题是有井架水力除 焦的风动机损坏率较高,须改进设计和提高材质; 高压水泵出水压力普遍较低 15 ～18MPa ,除焦速 度较慢。 2.3 环境污染 首先是冷焦水和切焦水的污染问题。目前大 部分企业因冷焦水处理仍采用露天逐级沉降的方 法,对装置区的大气污染仍较严重,气味较大;个 别企业冷焦水和切焦水合并使用,造成切焦水的 油含量较高,影响切焦设备的正常运行;有些企业 的冷焦水和切焦水系统运行状况较差,水未循环 使用,污水大量外排,给全厂的污水处理系统造成 很大压力。 其次是固体粉渣的污染问题。由于国内石油 焦的储存、 运输、 装车等过程全部为敞开式操作, 焦油的挥发和焦粉的飞扬造成装置区的环境污染 较严重。 3 对今后发展的几点建议 3.1 消除装置 “瓶颈” 提高加工能力 从原油加工量的增长预测和原油深度加工的 实际要求看,今后几年延迟焦化装置将维持较高 的加工负荷,各企业的生产任务将十分艰巨。为 此建议① 抓好现有装置的扩能改造工作。② 充 分挖掘现有装置潜力,对于因装置本身原因而未 达设计能力的企业,应认真查找 “瓶颈” 所在,做好 装置的完善配套工作,尽快达到满负荷生产。 3.2 加强设备防腐蚀 1各企业的生产管理、 设计、 设备制造与安 装等部门应高度重视设备的腐蚀与防护问题,严 格执行国家石油和化学工业局颁发的 “加工高硫 原油重点装置主要设备设计选材导则” 的有关规 定,加强在施工过程中的管理力度,防止材质错用 情况的发生。 2对在用设备须进行严格的核查。应严格 执行设备操作规程,控制设备超负荷、 超期服役, 做好重点部位管道的定期、 定点测厚工作,并建立 详细的档案。 3应重视重油高温部位工艺管道的材质升 级工作。对原设计中采用碳钢的高温蜡油管道、 分馏塔中段回流管道、 焦炭塔顶油气管道等,要根 据目前加工原料的硫含量及管道腐蚀状况有计划 进行材质升级。 3.3 应用新工艺新技术 1对现有加热炉、 分馏塔适当改造,并优化 操作,实现低循环比操作。调整加热炉热负荷分 配比例,以适应大处理量、 小循环比的操作条件; 采用多点注汽技术,减少加热炉注水量;采用 “可 灵活调节循环比和馏分油循环工艺流程”,增设控 制循环比的措施;焦炭塔可采用阻泡剂,安装中子 料位计的方法解决油气夹带焦粉的问题[3]。 2缩短生焦周期。现国内焦化装置生焦周 期普遍偏长,建议做好相应的装置改造和管理工 作,将生焦周期从常规24 h降到16～18 h。 3.4 减少非计划停工 由于原油加工量和高硫原油的增加,部分企 业延迟焦化装置的非计划停工呈现上升趋势,制 约了装置生产负荷率的提高。建议各企业从工艺 管理、 人员素质、 设备采购、 施工质量、 设备和仪表 的维护等方面查找原因,采取相应措施,减少设备 故障,杜绝事故的发生,做到长周期、 满负荷运行。 3.5 加快生产清洁化的步伐 焦化装置是炼油厂生产中环境较差的一套装 置,建议从资金和技术开发等方面加大力度,尽快 改善其工作环境。建议将冷焦水的油、 水分离列 3第7期 李志国等.我国延迟焦化现状和今后发展的建议 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 入攻关课题,采用更有效的技术和手段来加以分 离、 回用;减少和消除石油焦的储存、 装车、 运输等 环节的粉末固体污染问题;目前存在的敞开式水 冷放空系统,应选择时机进行改造。 3.6 进一步做好节能工作 焦化装置的能耗主要在加热炉燃料的消耗, 建议将提高加热炉热效率作为装置节能的首要工 作来抓。做好换热流程优化、 炉体及转油线的保 温,以及改善空气预热器的运行工况,精心操作, 确保燃料消耗和排烟温度降至合理水平,使炉效 率达到90 以上。 其次是做好节水、 节汽、 节电工作。企业之间 的相互交流和学习至关重要,应推广装置节能方 面的好经验、 好办法,加强管理,优化操作,以大幅 降低装置能耗。 参考文献 1 丁宗禹,申海平.炼油设计,1997 ,271 10 2 李 锐,丁宗禹.石油炼制与化工,1997 ,2810 12 3 晁可绳.炼油设计,1997 ,271 5 编辑 杨金鹏 STATUS QUO OF DOMESTIC DELAYED COKING PROCESS AND SUGGESTIONS Li Zhiguo ,Ling Yiqun Petroleum Refining Department , SINOPEC Beijing100029 Abstract Progresses of delayed coking in needle coke production ,combination process application , construction of large2scale unit ,application development of products ,clean production ,energy conservation and automation in the last decade were introduced. Serious sulfur corrosions in equipment and pipes were discussed and measures pro2 posed. Keywords delayed coking ,state2of2the2art ,high sulfur ,crude ,processing ,processing capacity ,enhance ,china. 国外动态 采用超声波技术的汽、 柴油脱硫工艺 Sulphco公司开发了以超声波为驱动力的燃料脱硫工 艺,并与Sinclair石油公司将该工艺过程放大。Sulphco公 司已在中型装置上试验了各种进料,可生产硫含量10～ 15μg/ g的汽油和柴油。 进料与相对量较少的水溶液相混合,水溶液含有专 有的氧化剂和催化剂。混合物经超声波处理,使200μm 气泡快速生成和破裂。这样致使强烈混合并使局部温度 达到几千度,压力高达1 000 MPa。超声波也产生自由基 和激发的氧分子,它们可使硫氧化。得到的砜和硫酸盐 然后用溶剂除去。根据所用溶剂的不同,硫可以砜回收, 或转化成元素硫或其他化合物。初步估算,1.5 Mt/ a柴油 脱硫装置的投资费用低于相当的加氢处理装置的一半, 操作费用也较低。Sinclair公司美国图尔萨炼油厂已计划 2001年中期将验证用柴油脱硫装置投入运转。 钱伯章摘译自Chem Eng ,2001 ,1084 23 印度Reliance公司规划建设苯乙烯装置 印度Reliance公司正在规划建设一套0. 35 Mt/ a苯乙 烯装置。如果项目得到批准,最早可在2003年建成投产。 印度国内目前还没有能力生产苯乙烯,而实际需求为 0.50 Mt/ a。 与此同时,印度Supreme石化公司也在规划建 设一套苯乙烯装置。 Reliance公司规划的苯乙烯项目将以Jamnagar炼油厂 FCC装置丰富的稀乙烯为原料,苯原料由Reliance公司内 部提供。 此外,Reliance正在考虑未来五年内增加对二甲苯 PX的生产能力,以满足PTA原料需求。据Reliance预 测,2005年印度对PTA需求将达到2. 0 Mt/ a ,而目前产量 仅为1.44 Mt/ a ,因此,到2005年仍需一套0. 40 Mt/ a PTA 装置。 饶兴鹤摘译自ECN ,9 April 200144 4炼 油 设 计 2001年第31卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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