延迟焦化技术培训讲座PPT炼油工艺技术培训讲座PPT.ppt

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1、1,延迟焦化技术讲座,SEP. 2009,Prepared by Lizhuo,2,目 录,延迟焦化工艺的基本概念 延迟焦化工艺流程 国内外延迟焦化发展现状 焦化工艺设备及特点 主要技术经济指标,3,延迟焦化工艺的基本概念,延迟焦化是重油加工的主要手段之一；是以重质油为原料，通过加热炉快速加热到500左右后进入焦炭塔，在焦炭塔内一定的温度、停留时间和压力条件下发生裂解、缩合反应，生成气体、石脑油、轻瓦斯油、重瓦斯油和焦炭的工艺过程；其基本原理是利用重质油在热转化深度较低时不易结焦的特点，让重质油快速通过加热炉炉管并获得重质油轻质化所需要的能量，使生焦反应“延迟”到焦炭塔。,延迟焦化工艺,4,渣

2、油热转化反应视图,延迟焦化工艺的基本概念,5,延迟焦化工艺的基本概念,处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油； 减少重油催化裂化的掺炼比例，提高催化汽油、柴油的质量； 提高作为优质乙烯裂解原料-焦化石脑油的产量； 增产高十六烷值柴油，提高炼油厂的柴汽比； 增加中间馏分焦化蜡油，为催化裂化及加氢裂化提供原料； 利用焦化干气或石油焦作为制氢装置的原料。 提供冶金行业使用的石油焦。,建设焦化装置的目的,6,延迟焦化工艺的基本概念,延迟焦化工艺对所加工原料适应性强，处理的原料性质范围广。目前我国延迟焦化装置单独加工或掺炼过的原料有：减压渣油、常压渣油、重质原油、重质燃料油、减粘渣油、催化油浆、脱油沥青、煤焦

3、油、乙烯裂解焦油、炼油厂污油和污泥等。 焦化原料的康氏残炭一般为5-30%（wt）,比重（d420）一般为0.9-1.05，硫含量一般为0.5-7%（wt）。,焦化装置的原料,7,延迟焦化工艺的基本概念,焦化热转化反应产品分布和四组分的含量有密切的关系，通常采用渣油的残炭值和四组分的含量来判断原料的好坏及产品分布情况,沥青质含量高或渣油残炭值高的渣油容易结焦，生焦率较高，轻油收率较低。 产品分布和渣油中的残炭的大概关系为: 气体,% =7.8 + 0.144X残炭值 汽油,% =11.29 + 0.343X残炭值 焦炭,% =1.6X残炭值 柴油+蜡油,% =100-气体%-汽油%-焦炭%,焦

4、化装置的产品,8,延迟焦化工艺的基本概念,干气经过脱硫后作为燃料气或制氢原料。 液化气经过脱硫脱硫醇后作为民用液化气或气体分馏原料。 石脑油和轻瓦斯油通常混合经加氢精制，生产的汽油去催化重整或去做乙烯原料，柴油产品外销。 重瓦斯油送去催化裂化或加氢裂化作原料。 石油焦分海绵焦、针状焦和弹丸焦，国内的石油焦主要用做冶金用料、工业燃料、化工辅料、造气原料和碳素材料等，优质的石油焦还可用于航空航天和核工业。,焦化装置的产品,9,延迟焦化工艺的基本概念,延迟焦化工艺流程通常采用一个加热炉对应两个焦炭塔，加热炉连续进料，两个焦炭塔并联切换操作，一个在生焦，另一个则在除焦，一般18-24小时切换一次。 通

5、常把一炉两塔称为一个系列，目前我国单系列的规模通常在30-210万吨/年。,焦化装置的操作,10,延迟焦化工艺的基本概念,循环比 反应压力 反应温度,影响焦化反应的主要参数,11,延迟焦化工艺的基本概念,循环比=循环油量/新鲜原料量。 在新鲜原料中掺入焦化装置反应自产的反复循环的循环油,改变了原料的性质,联合油的四组分比例结构发生变化,使热转化反应发生变化.循环油相当于重蜡油或蜡油,在加热炉和焦炭塔也产生部分热裂化反应。 当无循环油量时，循环比为零，有时叫单程操作。,循环比,12,延迟焦化工艺的基本概念,低循环比下液收高，焦炭收率低,蜡油收率高，但柴油收率低、汽油收率略低； 低循环比下蜡油变重

6、、变稠； 低循环比下焦化炉进料油性质变差，特别是康残和沥青质含量提高，必然会影响到焦化炉运行周期。,循环比,13,延迟焦化工艺的基本概念,焦化原料用轻烃稀释，轻烃可用汽油，柴油或蜡油等，称为馏分油循环，馏分油循环可以提高产品的选择性。 当要求提高汽柴油中汽油的比例时，除了采用大循环比操作条件外，还可进行选择性馏份油循环，稀释轻烃比例提高，则气体、汽油、柴油收率均增加，而蜡油收率明显下降，总液收略有下降。,馏分油循环,14,延迟焦化工艺的基本概念,反应压力一般是指焦炭塔顶的压力。 压力升高,反应的深度增加,气体和焦炭的收率增加,液体收率减少,焦炭的挥发份提高。反之压力降低,反应的深度减少,气体和

7、焦炭的收率减少,液体收率增加,焦炭的挥发份降低。 为了提高装置的经济效益,通常采用低压设计和操作。国内焦炭塔顶操作压力一般为0.150.20Mpa，国外最低的达到0.10.15Mpa。,反应压力,15,延迟焦化工艺的基本概念,压力降低一般可提高蜡油的收率，但是压力太低焦炭塔内泡沫层升高,焦粉易携带并易产生弹丸焦,另外增大了焦炭塔的气体体积流量，势必使焦炭塔的塔径加大，使分馏塔的塔径加大，使压缩机和塔顶冷凝系统的负荷增加,装置的投资增加。 当焦炭塔操作压力降低，虽然石油焦收率下降，蜡油收率增加，但是蜡油变重，蜡油残炭和重金属含量均增加。因此，降压操作时还应考虑蜡油质量。,反应压力,16,延迟焦化

8、工艺的基本概念,反应温度一般是指加热炉辐射炉管的出口温度。 温度低,焦化反应深度不足，产品收率低，焦炭挥发份高。温度太高反应过深，使汽油和柴油继续裂化，降低汽油和柴油的收率，增加气体收率，焦炭变硬，使除焦困难。 温度过高会导致提前结焦，堵塞炉管、转油线结焦，影响开工周期，同时易生成硬质石油焦，使除焦困难；温度过低导致热量不足反应深度不够，轻油收率降低，焦炭挥发分增大或产生焦油。,反应温度,17,延迟焦化工艺的基本概念,焦炭塔顶温度、压力和循环比对产品收率的影响,18,延迟焦化工艺的基本概念,焦炭塔是间歇操作的设备，当一个塔在进料生焦时，另一个塔在冷焦、切焦和预热处理。焦炭塔生产操作的顺序通常有

9、： 向焦炭塔内少量吹汽； 拆卸塔顶、塔底出焦口法兰； 向焦炭塔内大量吹汽； 采用高压水切焦； 向焦炭塔内少量给水； 安装塔顶、塔底法兰； 向焦炭塔内大量给水； 对焦炭塔进行赶空气和蒸汽试压； 排放焦炭塔内的水； 引另一个焦炭塔的油气对该塔预热； 切换四通阀，该塔正常进料，另一个塔进行上述过程的处理。,焦炭塔的操作顺序,19,焦炭塔的操作顺序,延迟焦化工艺的基本概念,20,延迟焦化工艺流程,21,延迟焦化工艺流程,22,国内外延迟焦化技术对比,焦化原料方面,国外焦化装置原料更广泛，对原料的适应性更强。 目前已处理包括直馏常渣及减渣、减粘渣油、加氢裂化尾油、热裂解焦油、油砂、煤的衍生物、催化裂化油

10、浆、沥青、乙烯裂化焦油、炼厂污油（泥）等60余种原料。原料油的康氏残炭为3.8w%45w%，API重度220API1。 目前较多的是处理减压深拔后的减压渣油等更重质和更劣质的渣油。,23,国内外延迟焦化技术对比,焦化原料方面,国内焦化装置已加工的原料比较少，主要有减压渣油、常压渣油、超稠原油、减粘渣油、重质燃料油等。沥青、催化油浆和污油只能掺炼，掺炼比例一般在5-30%之间。乙烯裂化焦油掺炼后发现结焦严重，目前不推荐掺炼。深拔减渣只有部分炼厂加工。 由于对生产弹丸焦的装置从设计到操作研究不足，目前国内还是通过原料调合及调整操作条件尽量避免产生弹丸焦。国内常规焦化原料比重：0.95-1.05，残

11、炭（CCR）：16%-30%，硫含量2%-6%(wt)，高酸原油的酸值：0.5-13mgKOH/g 。,24,国内外延迟焦化技术对比,焦化产品方面,由于国外的焦化装置操作循环比较低，一般在0.05左右，为保证焦化蜡油的残炭、氮含量和重金属含量满足加氢裂化或催化裂化装置的要求，通常抽出重蜡油，该重蜡油可作为燃料油调和组分或者返回减压塔重新蒸馏。 国内劣质的焦化重蜡油没有合适的去处，大部分装置通过适当提高循环比使重蜡油回炼来保证轻蜡油的质量。,25,国内外延迟焦化技术对比,焦化产品方面,延迟焦化生产的石油焦为生焦，根据原料和操作条件的不同，生产的石油焦又有海绵焦、弹丸焦和针状焦，国内外普遍生产海绵

12、焦。国内尽量避免生产弹丸焦，而国外许多装置按照生产弹丸焦设计。 目前国内生产石油针状焦的只有锦州石化公司，约年产4万吨针状焦。针对焦化甩油和污油等，国内外通常都在装置内回炼。,26,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（1）国外焦化在开工时没有单独的焦炭塔预热线，而是利用加热炉出口到大油气管线的气化油气预热，具体流程是高温油气自塔顶进入并自上而下通过焦炭塔进入甩油罐，甩油罐顶气体去放空塔，液体由泵抽送去分馏塔。 国内焦化在开工时设有单独的焦炭塔预热线，具体流程是加热炉出口油品全部沿开工线到焦炭塔顶，高温油品自上而下通过焦炭塔进入甩油罐，气体在焦炭塔内闪蒸去分馏塔，液体流到甩油罐再由泵抽送去水

13、箱冷却器。 国内流程和国外流程相比：焦炭塔预热温度高、预热速度慢、甩油温度高、甩油量大和分馏塔底升温速度慢，开工时经常由于甩油泵超负荷和温度高而导致泵的损坏，另外甩油管线的振动也经常发生。,27,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（2）国外通常采用泡焦冷焦工艺，国内一般采用溢流冷焦工艺。 泡焦冷焦工艺是当大量给水达到一定的高度时停止给水，打开塔顶带有联锁和消音器的放空阀，通过水汽化冷焦。 溢流冷焦工艺是大量给水到焦炭塔装满后再继续给水一段时间，塔顶溢流水进入冷焦水溢流水罐。 国外的泡焦冷焦工艺流程简单，但是存在塔顶汽化蒸汽的污染。国内溢流冷焦工艺流程复杂，电耗较高、冷焦水溢流水罐顶部也存在

14、蒸汽污染。,28,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（3）国外大部分焦化装置的冷焦水和切焦水处理为一套系统，即冷焦放水和切焦水均先进入焦池，经过逐级沉降和过滤后由泵提升到储水罐，冷焦水和切焦水均自该罐抽出，储水罐的焦粉经过搅拌可以自压到焦池。 国内焦化装置的切焦水处理流程和国外的基本一样，但冷焦水通常采用罐式密闭处理，即冷焦放水和溢流水首先去热储水罐，再由泵抽出经除油、除焦和冷却后去冷储水罐。 国内流程和国外的相比：流程复杂、占地面积大、操作费用和投资高，冷焦水罐带油和焦粉多，但水的蒸发量少，放水时焦池污染少。,29,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（4）为保证柴油和蜡油的闪点、提高

15、产品分离度、降低分馏塔的高度，国外焦化分馏塔通常设置柴油汽提塔和蜡油汽提塔，而国内流程很少设置两个汽提塔，大部分装置不设汽提塔，少部分装置仅设置蜡油汽提塔。 （5）国外的分馏塔通常不设置塔顶循环回流和中段回流，用汽油回流控制塔顶温度，用柴油下回流控制柴油干点。其特点是：简化了分馏系统的流程，减少了分馏系统设备台数和占地，减少了分馏塔的塔板数量，降低了分馏塔顶部塔板结盐的可能性。,30,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（6）国外延迟焦化的最新流程当中，没有发现采用蒸汽往复泵和水箱冷却器。国内采用蒸汽往复泵一是为了开工循环脱水，担心离心泵抽空；二是为了停电时备用加热炉进料泵；三是为了停工外甩

16、重油。 国内甩油和放空塔底油采用水箱冷却器的主要目的是防止间断操作的重质油品冷凝，因为水箱能够蓄热，同时便于加热和检修。但是国外没有蒸汽往复泵和水箱冷却器的装置也能够开工和正常操作。,31,国内外延迟焦化技术对比,工艺流程方面,（7）国外的工艺流程考虑更加细致，在安全、环保等方面更加全面。流程中采用的安全联锁比国内的多，焦炭塔高温油气管道的阀门大部分采用双阀，轻重污油的排放全部密闭化，重污油在蒸汽吹扫前先用轻柴油冲洗，为减少水耗，最大可能的利用空冷器冷却等。,32,主要操作条件方面,国内外延迟焦化技术对比,美国的延迟焦化以追求最大液体收率为目标，中国的延迟焦化以平稳运行和降低能耗为主要目的，所

17、以国内的操作条件相对缓和。,33,（1）装置规模大型化 国外的延迟焦化装置加工能力一般为200-600万吨/年，最大的达到800万吨/年，单系列规模最大约为250万吨/年。 国内的延迟焦化装置加工能力一般为100-300万吨/年，最大的达到420万吨/年，单系列规模最大约为210万吨/年。 中国自己设计的最大的为青岛炼化公司的250万吨/年延迟焦化装置，中海油惠州石化公司的4.20 Mt/a延迟焦化装置，由FW公司提供工艺包，国内完成工程设计，该装置采用“两炉四塔”流程，目前属于国内规模最大。,国内外延迟焦化技术对比,大型化方面,34,（2）焦炭塔大型化 1998年FW公司为印度公司设计的延迟

18、焦化装置的八个焦炭塔直径为8.84米。美国Bechtel公司承包，采用Conoco公司技术建设的Sweeny炼厂的延迟焦化装置为两炉四塔，每个焦炭塔为 9.0米。2000年后FW公司设计了多个直径为9.75米的焦炭塔5。 2000年，SEI为上海石化公司设计的焦炭塔直径为8.4米。2002年，SEI为高桥石化公司设计的焦炭塔直径为8.8米。2005年，LPEC为杨子石化公司设计的焦炭塔直径为9.4米。2008年，SEI为惠州设计的焦炭塔直径为9.8米，目前属于国内最大。,国内外延迟焦化技术对比,大型化方面,35,（3）加热炉的单炉加工规模 2000年在引进国外双面辐射加热炉型后，国内单炉加工规

19、模提高到100万吨/年，随着焦化装置建设规模的不断增大，单炉加工规模又逐步提高到120万吨/年、140万吨/年和160万吨/年。国内单炉最大加工规模是210万吨/年，采用了六管程六炉膛双面辐射炉型。 单炉加工规模的提高一般是通过增加辐射炉膛数量和管程数量来实现，100-140万吨/年一般采用双辐射室四管程， 160万吨/年采用三辐射室六管程，国内一个管程的加工规模达到25-35万吨/年，国外一个管程的加工规模最高达到40万吨/年，即六管程的加热炉加工能力达到240万吨/年。,国内外延迟焦化技术对比,大型化方面,36,（1）加热炉 国内应用较多的是单面辐射单室立式炉和双面辐射多室箱式炉炉型，国外

20、应用较多的是双面辐射多室箱式炉和双面辐射多室阶梯炉炉型。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,37,（1）加热炉 火嘴的形式有附墙燃烧器和不附墙燃烧器两种，现在国内采用的大部分为不附墙燃烧器，由于附墙燃烧器使辐射室沿管排高度的热强度分布更均匀，目前开始在部分焦化加热炉上采用。 国内外都采用热管式、列管式或板式空气预热器，提高换热效率，目前国内主要采用热管式空气预热器，加热炉热效率可达到91%。 为保证加热炉的安全操作，加热炉的顺序控制和安全联锁在国外已经大量采用，国内只采用了安全联锁系统，开工点火的顺序控制采用的很少。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,38,（1）加热炉 在线清焦技术是

21、在不停炉情况下对炉管内结焦进行清除的过程，采用该技术后焦化炉操作周期可延长至2年以上，在线清焦技术国外普遍采用，国内应用较少。 多个辐射室的焦化加热炉可以分离出其中一个辐射室进行蒸汽、空气烧焦，国内部分装置经常采用，国外没有此项技术。 机械清焦方法是一种与炉管规格匹配的专用清焦器，该清焦器放入炉管内，以水为动力使清焦器沿炉管向出口方向进行螺旋运动，可以最大程度清除管内结焦并且对炉管的损伤较小，国内采用烧焦的较多，国外采用机械清焦的较多。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,39,（2）焦炭塔 国内通常焦炭塔是用碳钢、1Cr-1/2Mo、1 1/4Cr-1/2Mo钢制造, 因为1 1/4Cr-

22、1/2Mo钢和1Cr-1/2Mo钢相比，许用应力高，对缺口敏感性小，耐热性更好，1 1/4Cr-1/2Mo钢更适合焦炭塔的操作工况，国外普遍采用1 1/4Cr-1/2Mo ，个别还采用2 1/4Cr-1/2Mo 。 为减少高温油气和泡沫层腐蚀，国内焦炭塔上部通常采用复合板，复合层一般采用0Cr13（即410S），而国外全塔采用0Cr13 复合板。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,40,（2）焦炭塔 裙座与塔体的连接部位最容易产生焊缝开裂。此部位的结构常用的二种型式：（一）堆焊结构，焊缝内外表面都必须打磨圆滑。（二）采用大型锻件，裙座与壳体和封头连接为锻焊结构。 这两种结构都有成熟的经验。

23、在同样试验条件下，堆焊结构的疲劳寿命为5503次，整体锻件的疲劳寿命为14508次，锻焊结构可提供焦炭塔无裂纹寿命。但是由于制造、运输和投资的限制，目前国内外只有部分炼厂的焦炭塔采用整体锻件结构。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,41,（2）焦炭塔 通常一台加热炉对应两台焦炭塔，两台焦炭塔切换操作，一台在生焦，另一台则在除焦，间断操作，设置焦炭塔操作的顺序控和安全联锁对保证安全生产非常必要，美国焦化装置基本都对整个焦炭塔系统的生焦、冷焦、除焦和预热操作设安全联锁和顺序控制，而国内只是针对几个高温阀门设有安全联锁。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,42,（2）焦炭塔 断面激光遥控系统

24、能够在很短时间内从塔内绘制出焦炭塔剖面图，不用等到检修期就能进行内部测量，检查所得的常规激光剖面图能帮助操作者做下列几项工作：1）比较不同焦炭塔的变形程度，据此确定哪些焦炭塔需更多的检查。2）把检查工作集中到靠近变形区域的焊道。3）比较超时焦炭塔的变形程度，预测焦炭塔鼓胀何时才能达到临界水平。国外已经开始通过定期检测给焦炭塔建立档案，国内还没有采用该技术。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,43,3）水力除焦机械 我国水力除焦有无井架和有井架两种方式，有井架除焦又分为全井架和单井架两种，单井架比全井架节省钢材，目前被普遍采用。 国内在钻孔和切焦过程中以水力马达或水涡轮为主，风动水龙头为辅，

25、这种设计结构可减少噪音和保证钻杆的平稳性。 水力除焦切焦器，从钻孔状态到切焦状态或从切焦状态到钻孔状态，实现在焦炭塔内自动切换，不需要把焦切焦器提出塔口，保证了安全操作。 采用塔顶/底自动卸盖机进行除焦是在密闭系统中进行，作业更安全，而且可以减轻操作人员的劳动强度。,国内外延迟焦化技术对比,主要设备方面,44,国内外延迟焦化技术对比,安全环保方面,45,国内外延迟焦化技术对比,安全环保方面,46,国内外延迟焦化技术对比,安全环保方面,47,延迟焦化装置的主要设备有：加热炉、焦炭塔、分馏塔和水力除焦机械。加热炉是关键设备，焦炭塔是核心设备，水力除焦机械是特殊设备。,设备技术及特点,48,焦化加热

26、炉是焦化装置的关键设备，是延迟焦化渣油热转化反应的主要能量来源，是利用重质油在热转化深度较低时不易结焦的特点，让重质油快速通过加热炉炉管并获得重质油轻质化所需要的能量，使生焦反应“延迟”到焦炭塔。渣油在加热炉管内被快速加热升温到500左右，不但使渣油中的轻组分在高温和蒸汽的作用下汽化，而且渣油中的部分组分还会发生热裂解和缩合反应，因此焦化加热炉一般认为是一个加热反应炉。,加热炉,设备技术及特点,49,焦化加热炉运行的好坏直接影响装置的“安、稳、长、满、优”生产，对装置的能耗也起关键作用。焦化加热炉的出口温度超过了渣油临界结焦温度，加热炉炉管结焦是一个必然发生的现象，正常情况下，加热炉连续运行2

27、年左右需要停工烧焦，如果操作不当或设计缺陷，加热炉炉管会很快结焦，严重影响装置的操作周期。,加热炉,设备技术及特点,50,加热炉负荷计算表示例,设备技术及特点,51,双面辐射炉型,双面辐射焦化炉炉型基本分为两种，一种为多室箱式炉，一种为多室阶梯炉，两种炉型均在炉顶设置一个公用的对流室。与常规单面辐射加热炉相比，双面辐射焦化炉炉膛长度较大、炉膛高度较小，这与其燃烧器数量较多、燃烧器发热量较小有着直接的关系。,设备技术及特点,52,双面辐射焦化炉辐射管水平布置在炉膛中间，接受布置在其两侧燃烧器产生的火焰及炉墙的高温辐射。管内介质一般采用自上向下流动方式。辐射管之间一般采用急弯弯管连接，并且布置在炉

28、膛内部而不设置弯头箱，辐射管架可采用悬吊式结构或下支撑式结构。 多室箱式炉采用垂直向上底烧式燃烧器，为保证炉膛温度分布的均匀性，燃烧器火焰高度一般应达到炉膛高度的1/3至1/2。处于同一辐射室的两组盘管用中间火墙隔开，以避免操作中相互干扰。 多室阶梯炉采用附墙式底烧燃烧器，燃烧器产生的高温火焰紧贴炉墙向上燃烧，将炉墙加热成为高温辐射体，再由炉墙将热量辐射给炉管。该种炉型每组盘管均位于一个辐射室内，可保证操作中不会出现相互干扰。该加热炉的设计属于福斯特惠勒公司的专有技术。,双面辐射炉型结构特点,设备技术及特点,53,选取合适的辐射管平均热强度、管内质量流速及管程数，从而确定辐射管规格及排管面积。

29、 根据辐射传热理论可知，在管心距为炉管外径两倍情况下，单面辐射一面反射的炉管周向热强度的不均匀系数（即周向最高热强度与平均热强度比值）约为1.78，而双面辐射炉管约为1.2，这样在周向最高热强度相等的前提下，双面辐射炉管的平均热强度设计值可以取单面辐射炉管平均热强度的1.5倍，因此双面辐射焦化炉辐射管面积可以比单面辐射焦化炉减少1/3，即单程炉管总长度减少1/3。,双面辐射炉型设计参数选择,设备技术及特点,54,在相同的管内流速条件下，双面辐射排管不仅减小了管内压降，并且缩短了油品在管内的停留时间，从而可达到延缓管内结焦，延长加热炉操作周期的目的。目前的工程经验数据是控制大于426C的油品在炉

30、内的停留时间不大于45秒，而炉管规格多在76127之间选择。,双面辐射炉型设计参数选择,设备技术及特点,55,国内目前绝大多数焦化炉炉管材料为Cr5Mo(A335 P5)，但由于炉出口介质温度高达500，在管内达到一定结焦厚度情况下，炉内最高管壁温度可达600以上。由于Cr5Mo材质炉管的最高使用温度为600，因此采用Cr5Mo材质炉管的焦化炉多存在高温区炉管严重氧化爆皮的现象，均须定期更换，从而影响了焦化炉的长周期操作。根据目前收集到的资料，国外延迟焦化炉均采用Cr9Mo炉管，国内部分炼厂（如福建、上海金山、安庆等）也相继采用Cr9Mo炉管。由于Cr5Mo材质炉管的最高使用温度可达650，因

31、此几乎没有发生氧化爆皮现象的报导。目前新设计的双面辐射焦化炉一般均采用Cr9Mo炉管。,双面辐射炉型炉管选择,设备技术及特点,56,辐射管架可采用悬吊式或下支撑式结构，通常悬吊式结构管架从稳定性、热膨胀补偿及经济性等方面具有较大的优势。由于焦化炉炉膛温度可最高可达1000左右，因此，无论采用何种结构形式的管架，管架材料均须采用Cr25Ni20。 为减少散热损失及减小炉衬的蓄热量，采用在线清焦技术的焦化炉应采用纤维结构炉衬为好，如耐火纤维模块、喷涂纤维、纤维可塑料等。,双面辐射炉型管架及炉衬材料选择,设备技术及特点,57,对于双面辐射焦化炉来说，要求炉膛内沿炉管长度及高度方向上管壁热强度及烟气温

32、度有着更高的均匀性，因此采用能产生一定高度稳定扁平火焰的气体燃烧器是较为合适的。燃烧器的布置应与炉管及炉墙保持一定的距离，以避免火焰直接冲击炉管和炉墙。 随着国内环保意识及有关法律法规的加强，对烟气中氧化氮含量的限制也将更为严格，低氧化氮燃烧器将逐步占踞主导地位。,双面辐射炉型燃烧器选型,设备技术及特点,58,余热回收设备的类型较多，目前较为广泛采用的有热管式和列管式空气预热器。从传热效率上来说，板式空气预热器具有更大的优势，但由于其烟气侧容易积灰造成堵塞，因而应用较少。由于热管式空气预热器可以在烟气侧和空气侧均采用扩大表面，从而大大提高了换热效率，其应用也比列管式空气预热器更为普遍。,双面辐

33、射炉型余热回收设备选择,设备技术及特点,59,采用多点注汽技术可明显减少注汽量及管线压降。使得管内流速达1.832m/s，焦化炉出口及炉管内压力的减小增加了管内油品的汽化及油膜的破裂，从而对延缓管内结焦有着积极的作用。,多点注汽技术,设备技术及特点,60,在线清焦技术的焦化炉一般应采用4管程，以避免对后续设备操作造成太大的影响。 操作时对其中一管程通入蒸汽，其余三管程正常操作，在线清焦用蒸汽及清除的焦碳与其他三管程油品一同进入焦碳塔。在线清焦的原理是利用炉管金属与管内焦垢层热膨胀系数的不同，通过快速增加及降低炉管温度，使得焦炭层与炉管剥离。根据国外资料报道，采用该技术后焦化炉操作周期可延长至两

34、年以上。,在线清焦技术,设备技术及特点,61,双向烧焦是在加热炉进出口管线分别设置烧焦蒸汽及空气接管，实际操作中可由入口至出口进行正常烧焦。当炉靠近炉入口部位管内结焦严重时，采用正常方向烧焦不能有效清除时，还可由出口至入口进行反向烧焦。 双向烧焦对具有在线清焦技术的双面辐射焦化炉是十分必要的，这是因为在线清焦操作不当时，有可能使大块焦炭剥离而造成炉管堵塞，此时应停炉，用蒸汽正向及反向交替吹扫加热炉盘管，以清除管内堵塞的焦炭。,双向烧焦技术,设备技术及特点,62,目前国际上广泛应用的机械清焦方法是一种与炉管规格匹配的专用清焦器，该清焦器放入炉管内，以蒸汽或高压水为动力使清焦器沿炉管向出口方向进行

35、螺旋运动，可以最大程度清除管内结焦。,机械清焦,设备技术及特点,63,下列情况下紧急停工： 烟气出对流室温度高于530(三取二) 联锁动作：主火嘴及长明灯的燃料气切断，烟道挡板打开，停鼓风机和引风机，切断进加热炉两路进料，延时5秒打开蒸汽吹扫炉膛和工艺介质盘管，延时3秒停加热炉加热炉进料泵 。 由于意外事故需要装置紧急停工（手动按钮） 联锁动作：主火嘴及长明灯的燃料气切断，烟道挡板打开，停鼓风机和引风机，切断进加热炉两路进料，延时5秒打开蒸汽吹扫炉膛和工艺介质盘管，延时3秒停加热炉加热炉进料泵,加热炉的联锁,设备技术及特点,64,下列情况下单系列局部停工： 主火嘴燃料气压力低低或工艺介质流量低

36、低对应炉膛主火嘴切断。 长明灯压力低低，对应炉膛主火嘴切断，延时60分钟后长明灯切断。 热管空气预热器入口温度大于450或出口温度大于250时联锁停烟气引风机，打开烟道密封挡板及炉底风道自动快开门。 报警及手动操作： 空气鼓风机出口压力小于1000Pa时报警，手动打开烟道密封挡板及炉底风道自动快开门。在仪表室手动按钮停烟气引风机和空气鼓风机。 烟气出预热器压力大于-1000Pa时报警，手动打开烟道密封挡板及炉底风道自动快开门。在仪表室手动按钮停烟气引风机。,加热炉的联锁,设备技术及特点,65,焦炭塔是焦化装置的反应器，它是一个中空容器设备，工艺特点是操作温度高，最高可达500，操作温度变化频繁

37、，焦炭塔在生焦过程中，基本处于恒温操作，在除焦过程中，要经过降温再升温的变化过程，每个操作周期都要由常温变化到最高操作温度，并且生焦周期越短，温度变化速度越快。 焦炭塔还是一个装焦炭的容器，操作不当会使生焦的塔内泡沫溢出，造成后部系统结焦。 焦炭塔的直径和高度主要取决于装置的处理量、原料性质、操作温度、操作压力和循环比。,焦炭塔,设备技术及特点,66,焦炭塔,设备技术及特点,随着原料的不断进入，产生的焦炭量增加，焦炭层高度增加，泡沫层也随之连续升高。,国外在焦炭塔内不注入消泡剂时，允许气速一般为0.110.15m/s。在使用消泡剂时，正常的设计油气速度应低于0.120.17m/s。,67,焦炭

38、塔的单塔处理量越大，要求的焦炭塔直径越大，这主要是由焦炭塔塔内的允许气速决定的。 焦化原料渣油在加热炉中被快速加热到500左右进入焦炭塔，为防止加热炉管结焦，炉出口的反应转化率一般不大，大部分的反应延迟到焦炭塔内进行，裂解的热量除了来自原料渣油本身外还有一部分由缩合反应提供，缩合反应生成的焦炭停留在塔内，并由塔壁向中心扩展，中心形成进料通道，在焦炭层以上为主要反应区，即泡沫层。泡沫层分油相泡沫和气相泡沫， 气相泡沫在上部，其密度约为30100kg/m3，油相泡沫在焦层以上，其密度约为100700 kg/m3，焦化反应主要在泡沫层，一般为460480，并且生焦率越高，该反应温度越高。,焦炭塔,设

39、备技术及特点,68,根据焦炭产率、生焦时间、泡沫层高度来确定焦炭塔的高度。 大庆渣油为原料时，焦炭塔内的泡沫层约为57米 管输渣油和胜利渣油的泡沫层约为35米 辽河渣油和进口重质原油渣油的泡沫层约为34米 当在焦炭塔内注入消泡剂后，泡沫层的高度一般减少3050。,焦炭塔的高度,设备技术及特点,69,焦炭塔的高度,设备技术及特点,在确定焦炭塔高度时应留有一定的安全空高，安全空高一般为塔顶切线离泡沫层顶部的距离 国内设计的焦炭塔一般安全空高大于等于5米 国外焦炭塔的安全空高一般为23米 空高越大，焦炭塔的利用率越低，但油气在塔内的停留时间延长，对减少油气线和分馏塔内结焦有利。 目前国内焦化装置设计

40、的生焦时间均为24小时，国外焦化生焦时间一般为1620小时，采用18小时的占大多数，采用短的生焦时间，可以提高焦炭塔的利用率，或者同等规模的焦炭塔的高度减少。,70,焦炭塔的材质,设备技术及特点,过去国内焦炭塔材质都采用碳钢，大多数是20g，在高温条件下容易变形，视图如下：,71,焦炭塔的材质,设备技术及特点,19501959年，美国焦炭塔采用碳钢和C-Mo钢，1980年1997年大量使用Cr-Mo钢。Cr-Mo钢中经常使用的是1Cr-0.5Mo、1.25Cr0.5Mo和2.25Cr-1.0Mo钢。1.25Cr-0.5Mo钢与1Cr-0.5Mo钢相比，许用应力高，对缺口敏感性小，耐热性更好，见

41、下表：,72,焦炭塔的材质,设备技术及特点,为提高焦炭塔的耐热腐蚀性，焦炭塔上部经常采用不锈钢复合板，复合层的厚度一般为3mm，复合层的材质为0Cr13Al或0Cr13。 国内焦炭塔大部分采用0Cr13Al，据资料报导，0Cr13Al应限制在343以下使用，长期处于371538会使其变脆，焦炭塔上部的温度为460左右，应采用0Cr13为好。 美国19801997年安装的焦炭塔大部分采用0Cr13作为复合层。国内新设计的焦炭塔材质采用的是0Cr13复合层。复合层的高度为从顶部至泡沫层下200mm处。,73,焦炭塔的结构,设备技术及特点,焦炭塔是一个直立园柱壳压力容器，顶部是球形或椭圆形封头，下部

42、是锥体。在顶部有直径为6001500的盲板法兰（即钻焦口），底部有15002000的盲板法兰（即卸焦口），该盲板法兰上有150300的渣油入口接管。裙座位于连接壳体与锥体焊缝的区域，用来支撑塔体。通常焦炭塔的最大壁厚在1442毫米之间。,74,焦炭塔的结构,设备技术及特点,焦炭塔上封头过去大多采用球形封头，其优点是受力条件好，耗材少；但近来大都采用椭圆封头（2：1），其优点在于在保证塔顶标高不变的情况下（即钻杆长度不变）的情况下，能增加焦炭塔泡沫层的体积。以8800焦炭塔为例，将球形封头改为椭圆封头，能增加体积44.6米3。 焦炭塔下部进料口的接管的结构型式一般为原料油在中心轴向进入，可以保证

43、设备均匀加热，焦炭塔操作的可靠性增大，这种结构设计使变形减少。,75,焦炭塔的裙座结构,设备技术及特点,76,焦炭塔的裙座结构,设备技术及特点,77,分馏塔,设备技术及特点,焦化分馏塔和炼厂催化裂化、加氢裂化等的主分馏塔作用基本相同，差别是焦化原料油是从塔洗涤段的下部进入塔内，进料在塔底和洗涤油混合，被预热并将来自焦炭塔的油气中的焦粉通过洗涤油洗涤出去，塔底通常作为焦化装置的新鲜原料的缓冲罐，对于防止塔底结焦和焦粉携带有较高的要求。根据焦化的特点，焦化分馏塔的设计需要重点考虑以下问题： 充分回收热量 为实现低压操作而降低塔内压力降 蜡油测线以下塔内件的设计以满足低循环比和防止焦粉的夹带,78,

44、分馏塔,设备技术及特点,焦化产品不是最终产品,对其分馏精度要求不高,分馏塔板数不多,一般为2035层。 由于焦炭塔的操作是两塔轮流间歇进行，每焦炭塔都必须经历56小时的热油气预热过程，此期间必然会对分馏塔的平稳操作产生30%影响，要进行必要的回流调整，而这种对分馏塔操作干扰的程度随生产塔数增加则干扰减小。,79,分馏塔,设备技术及特点,分馏塔的洗涤段通常起到以下三种作用： 控制焦化重蜡油馏分干点 尽可能减轻主分馏塔产品（主要是焦化蜡油）中携带的焦粉量 通过调整循环油切割点或循环比，优化焦化产品分布,80,分馏塔下部循环流程和结构的设计之一,设备技术及特点,采用原料上下进料的比例来控制蜡油集油箱

45、下的温度，控制循环比，从而控制蜡油的质量。 优点是流程简单，其缺点是蜡油质量不好控制，容易携带焦粉和渣油，塔底温度高。渣油较重时易导致换热塔板结焦。,81,分馏塔下部循环流程和结构的设计之二,设备技术及特点,在蜡油抽出下增加了3层洗涤板，对减少蜡油中的焦粉含量有一定的作用。,82,分馏塔下部循环流程和结构的设计之三,设备技术及特点,为提高蜡油质量增加了重蜡油抽出，设重蜡油下回流，控制循环比，蜡油的质量主要是用蜡油下回流量控制，重蜡油的质量主要是用重蜡油下回流量控制。 相对图-2而言蜡油质量更好控制，同时蜡油下回流洗涤和重蜡油下回流洗涤的作用，减少了蜡油焦粉。目前的问题是许多炼厂抽不产重蜡油，导

46、致重蜡油集油箱积焦影响生产。,83,分馏塔下部循环流程和结构的设计之四,设备技术及特点,针对不抽出重蜡油情况设计的，同时保留了循环油上、下回流洗涤。,84,分馏塔下部循环流程和结构的设计之五,设备技术及特点,为一种可灵活调节循环比流程，油气的脱过热是通过和换热冷却后的循环油直接换热。循环比和蜡油质量是通过循环油的流量来控制，循环油在流量控制下和原料在原料罐中混合。循环油的流量可以指示。该流程的优点是：循环油的流量可直接读出；渣油和油气不换热，防止换热板结焦；,85,分馏塔下部循环流程和结构的设计之六,设备技术及特点,采用蜡油下回流、循环油上回流和循环油下回流喷淋三级洗涤，主要解决蜡油及以上产品

47、的焦粉携带问题；循环油的热回流和到塔底的冷回流相结合和调节塔底温度；循环油下回流喷淋可把大部分焦粉洗涤到塔底，减少了循环油集油箱的焦粉含量；分馏塔和循环油集油箱设计有搅拌，防止底部焦粉沉积；蜡油下回流和循环油的上回流相结合可使循环油和蜡油的分离度提高。,86,分馏塔下部循环流程和结构的设计之七,设备技术及特点,为全蜡油下回流调节循环比的流程，油气的脱过热全部通过蜡油下回流直接换热完成。循环比和蜡油质量是通过蜡油的下回流量来控制，被蜡油下回流冷凝的循环油在分馏塔内直接和原料混合。渣油和油气不换热，防止换热板结焦；蜡油和循环油的分馏塔板较多，蜡油和循环油能充分分离；如果循环比合适，蜡油的质量比较好

48、控制；如果能抽出部分重蜡油，可在超低循环比操作条件下，保证蜡油的产品质量。焦粉被大量的蜡油洗涤，蜡油产品中焦粉含量较少。,87,富气压缩机,设备技术及特点, 操作参数： 入口：温度T=40，压力P入=0.140.160MPa(A)； 出口温度:温度T=127, 出口压力 P出=1.451.55MPa(A) 介质条件：焦化富气(每100万吨/年焦化处理量，焦化富气压缩机处理能力约为12000nm3/h) 驱动方式: 背压透平驱动、电机驱动及凝汽式透平驱动 采用背压透平驱动，能耗较低。若采用电机驱动，需增加0.71.5万千卡/吨原料的能耗，若采用凝汽式透平驱动，需增加1.52.0万千卡/吨原料能耗

49、。 一般供货范围 a) 离心压缩机组 1套 含压缩机，蒸汽透平，级间分液罐及其罐底泵（2台）、级间冷却器及反飞动冷却器。 b） 润滑油系统 c） 控制联锁系统 d） 含DCS接口,88,换热设备,设备技术及特点,焦化装置的换热设备主要包括以下几类： 原料油换热器 由于温度较高，且存在高温硫腐蚀，换热器管箱、壳程壳体材质一般选用16MnR+405，管束材质一般选用选用碳钢渗铝或0Cr18Ni10Ti。 为提高传热效果，降低投资，延长装置操作周期，原料换热器通常采用螺旋折流板、螺旋管管束或波纹管管束等高效换热器 。 塔顶冷凝冷却器 塔顶油气中富含H2S，有湿H2S腐蚀，管束材质一般选用选用09Cr2AlMoRe或08Cr2AlMo。 为降低操作压力而尽可能降低换热器压降以节省装置能耗，塔顶冷凝器通常选用这流杆式换热器。,89,换热设备,设备技术及特点,焦化装置的换热设备主要包括以下几类： 吸收稳定重沸器 蒸汽发生器 重沸器和蒸汽发生器一般采用U型管管壳式换热器。 重沸器和蒸汽发生器的热流介质通常温度高