張德義（充分發(fā)揮延遲焦化裝置在原油深度加工中的作用）

1、充分發(fā)揮延遲焦化裝置在原油深度加工中的作用在延遲焦化裝置生產(chǎn)技術(shù)交流會上的講話張德義一、深度加工仍是煉油企業(yè)的發(fā)展方向大家知道，石油是一種不可再生的能源，到目前為止，人類已累計消耗石油資源1000余億噸。據(jù)美國油氣雜志1999年末期報道，2000年1月1日世界原油剩余探明可采儲量為1386億噸。美國能源部預(yù)測，今后20年間，世界石油需求量將以年均2%的速度增長，到2020年世界石油需求量將從目前的35.80億噸/年增加到55.30億噸/年，由此估算，今后20年消耗石油資源近1000億噸，相當(dāng)于前100年石油消耗量的總和。盡管大多數(shù)專家認(rèn)為，石油生產(chǎn)的高峰還可維持35-40年，下一世紀(jì)前期石油仍

2、然是主要的一次能源之一，但石油資源正在以驚人的速度減少，這是不可否認(rèn)的事實。據(jù)第14屆世界石油大會報道，世界待發(fā)現(xiàn)的石油資源尚有約640億噸，這些待發(fā)現(xiàn)的石油資源質(zhì)量越來越差，發(fā)現(xiàn)超大型油氣田的可能性越來越小，資源更多地分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)、深部層位和深水海域，勘探開發(fā)難度越來越大，生產(chǎn)成本將大幅度上升。由于石油資源不是用之不竭的，因此，世界各國，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在研究開發(fā)接替能源。作為發(fā)電、供熱等方面的爐用燃料油，將逐漸被煤炭、天然氣、核能等取代。原油將主要用來制取交通運輸燃料和為石油化工提供原料。90年代以來，北美、歐洲燃料油的消費量已明顯減少。北美由1990年的9940萬噸減至1998年的

3、7840萬噸，減少21.13%；歐洲由13850萬噸減至11990萬噸，減少13.43%；而亞太地區(qū)不但沒有減少，還有所增加。從全世界范圍看，燃料油總消費量在減少，由于世界石油總消費量在增加，燃料油在油品消費量中的比例下降的尤為明顯，詳見表-1、表-2。表-1 90年代以來世界燃料油在油品消費中的比例變化情況 年份項目19901995199619971998 油品總消費量，億噸27.1630.1831.2531.9932.05燃料油消費量，億噸5.435.405.445.425.37燃料油所占比例，%19.9917.8917.4116.9416.75表-2 北美和歐洲燃料油消費比例變化情況 年

4、份項目19901995199619971998北美油品消費總量，億噸9.279.559.8910.0810.18燃料油消費量，億噸0.990.730.740.740.78燃料油所占比例，%10.687.647.487.287.66歐洲油品消費總量，億噸7.107.237.417.497.59燃料油消費量，億噸1.381.241.231.211.20燃料油所占比例，%19.4417.1516.6016.1515.81美國1993年重質(zhì)燃料油僅占油品總需求量的6.76%，德國1999年重質(zhì)燃料油在油品銷售量中的比例為4.04%（有的資料報道為6%），英國1997年為5.43%，法國1997年為5.

5、40%。工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，只有日本重質(zhì)燃料油消費量比例較高（1998年為14.83%），但已從1970年的8579.7萬噸減至目前的3302.5萬噸。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，21世紀(jì)大部分時間，世界在很大程度上將繼續(xù)依賴化石烴類來滿足能源和石化產(chǎn)品的需求，這是因為在成本和價格上還沒有找到可以接受的其它資源。在第16屆世界石油大會上有人講，把廉價的重油轉(zhuǎn)化為高附加值的輕質(zhì)產(chǎn)品，是煉油工業(yè)的生命線。今后重質(zhì)燃料油、船用燃料油和石油焦等黑色石油產(chǎn)品需求將不斷減少，因此，劣質(zhì)渣油加工一直是煉油界所關(guān)注的問題之一。第16屆世界石油大會預(yù)測，今后10年里，世界石油的消費將以2.02.5%的速度遞增，其中主要是運輸車

6、輛用油和化工原料。運輸燃料需求將從1995年的16億噸增加到2010年的23億噸，化工原料將從1.92億噸增加到3億噸。運輸車輛用油和化工原料的增長，已不能完全依賴原油加工量的增加，有人提出，要把全部渣油經(jīng)濟(jì)而有效地轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)石油產(chǎn)品。因此，工業(yè)發(fā)達(dá)國家一般都把最大限度提高輕質(zhì)油品收率做為煉油企業(yè)追求的目標(biāo)之一。例如，美國煉油企業(yè)1994年平均輕質(zhì)油品收率為73.7%，目前多在80%以上。德國1995年輕質(zhì)油收率為72.21%。英國1997年輕質(zhì)油收率為73.9%（含爐用油）。法國1997年輕質(zhì)油收率為73.91%，1999年上升為74.05%（含家庭取暖用油）。這些動向和發(fā)展趨勢，應(yīng)當(dāng)引起我

7、們高度重視。二、延遲焦化仍是重油加工的主要手段之一隨著重質(zhì)燃料油消費的減少，輕質(zhì)油品需求的增加，世界重油轉(zhuǎn)化能力迅速增長。1991年全球渣油加工能力為3.76億噸/年（未包括前蘇聯(lián)和部分東歐國家），1999年包括在建的全球渣油加工能力已達(dá)到8.08億噸/年，增長的幅度是很大的，詳見表-3。表-3 90年代世界渣油加工能力增長情況 工藝年份熱裂化/減粘焦化脫瀝青渣油加氫渣油催化合計能力萬噸比例%能力萬噸比例%能力萬噸比例%能力萬噸比例%能力萬噸比例%能力萬噸比例%19911430738.021230532.70-774720.5832748.703763310019962183532.15207

8、3530.5321453.161314519.351006514.82679251001999年1月2399129.692319928.7125253.131471818.221636220.25807951001996至1999增長率，%9.8711.88-0.9511.9762.5618.95注：1991年世界渣油加工能力未包括前蘇聯(lián)、中國及部分東歐國家，但渣油催化裂化統(tǒng)計包括中國。從表-3可以看出，90年代后期渣油催化裂化增長幅度最大，其次是渣油加氫和焦化工藝。1999年1月世界焦化加工能力達(dá)到2.32億噸，占渣油總加工能力的28.71%，僅次于熱裂化/減粘裂化，目前仍然是重要的渣油加工

9、手段。從美國油氣雜志統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，現(xiàn)在世界上有28個國家擁有焦化裝置，但加工能力超過1000萬噸/年的只有美國、中國和獨聯(lián)體。超過500萬噸/年的還有委內(nèi)瑞拉和德國，日本只有486.75萬噸/年。法國沒有焦化裝置，英國、意大利、加拿大、韓國等也只有200-300萬噸/年，詳見表-4。表-4 世界上主要國家焦化加工能力（2000年初） 項目國別原油加工能力萬噸/年焦化加工能力萬噸/年焦化能力所占比例%1、美國82704.911123.713.452、中國26293.02063.07.853、獨聯(lián)體48808.51339.22.744、委內(nèi)瑞拉6194.5796.912.865、德國11376.56

10、73.25.926、日本24988.3486.71.957、英國8923.4374.04.198、意大利11703.0247.52.119、印度9288.5247.12.6610、加拿大9558.2218.92.2911、韓國12700.5104.50.82美國重油加工一直以焦化為主，90年代以來仍然保持了較高的增長速度，從1991年的8073萬噸/年增加到2000年的11123.7萬噸/年，增長了37.79%；日本由110萬噸/年增加到486.7萬噸/年，增長了3.26倍，但總能力仍然不大，重油加工仍以渣油加氫為主，其他國家變化不大，詳見表-5、表-6。表-5 美國、歐洲和日本渣油加工能力變

11、化萬噸/年 工藝年份減粘/熱裂化焦化脫瀝青渣油加氫重油催化裂化合計美國 1991 1995 1999509.0670.0632.58073.09275.010741.5313.01300.01551.02643.03045.03322.01480.03150.03437.513018.017440.019684.5歐洲 1995 199910825.012501.53135.03740.065.0253.0880.01243.01070.02112.015975.019849.5日本 1991 1995 1999110.0110.0220.097.0315.0324.5228.080.088.

12、02141.03025.03256.0300.01250.01721.52876.04780.05610.0表-6 主要國家焦化加工能力變化情況萬噸/年 國別年份美國中國獨聯(lián)體德國日本意大利印度加拿大韓國新加坡19928369.2998.01403.6744.796.3247.5213.2200.2104.5291.5200011123.72063.01339.3673.2486.7247.5247.1218.9104.5-由表-5可以看出，美國始終以焦化裝置為重油加工的主要手段，歐洲以減粘和熱裂化為重油加工主要手段，日本則以渣油加氫為重油加工主要手段。由此可見，各個國家選取的重油加工路線是不

13、盡相同的。三、延遲焦化在我國獲得了快速發(fā)展隨著我國輕質(zhì)油品市場快速增長和煉油企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的需要，90年代成為我國重油加工發(fā)展最快的時期，并以重油催化裂化和延遲焦化兩條工藝路線并行發(fā)展，如圖-1所示。由于原油深度加工的需要，90年代我國新建了14套延遲焦化裝置，不少裝置還進(jìn)行了擴(kuò)能改造，加工能力由1990年的791.0萬噸/年提高到1999年的2063.0萬噸/年，增長了160.81%，詳見表-7。表-7 90年代我國延遲焦化增長情況 項目年份全國其中石化集團(tuán)石油集團(tuán)地方企業(yè)裝置套數(shù)能力萬噸/年裝置套數(shù)能力萬噸/年裝置套數(shù)能力萬噸/年裝置套數(shù)能力萬噸/年199015791.0-1995231

14、348.0171153.05175.01201999292063.0181245.011818.0-注:1999年石化集團(tuán)公司統(tǒng)計數(shù)包括了杭州煉油廠,但上海石化股份公司焦化未統(tǒng)計在內(nèi)。從1999年統(tǒng)計數(shù)字看，延遲焦化仍然是我國重油加工主要的工藝裝置，重油轉(zhuǎn)化能力仍居第一位。1999年加工了1762.1萬噸劣質(zhì)渣油，生產(chǎn)了約250萬噸焦化汽油，經(jīng)過加氫精制后成為較好的乙烯原料和催化重整原料；生產(chǎn)了約550萬噸焦化柴油，經(jīng)過加氫脫硫脫氮后成為優(yōu)質(zhì)的柴油調(diào)和組分；生產(chǎn)了約350萬噸焦化蠟油，經(jīng)脫氮后作為催化裂化或加氫裂化的原料；生產(chǎn)了約400萬噸石油焦，基本符合1至3號焦標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)煅燒后可作為煉鋼工業(yè)

15、的電極和煉鋁工業(yè)的陽極糊，1999年出口石油焦112.5萬噸，約占總產(chǎn)量的31.23%；還副產(chǎn)了約100萬噸焦化氣，經(jīng)處理后成為良好的制氫原料。10年來，我國延遲焦化工藝技術(shù)也有了一定進(jìn)步。為了降低能耗，將焦化裝置分餾塔頂回流、柴油和蠟油餾出線熱量用于加熱電脫鹽脫鹽水、鍋爐除氧水，或者做為居民生活區(qū)冬季采暖的熱源，有的企業(yè)將氣壓機(jī)透平凝結(jié)水經(jīng)換熱后給焦化加熱爐爐管注汽。為了降低裝置電耗，金陵石化公司煉油廠、廣州石化總廠等企業(yè)在富氣壓縮機(jī)、進(jìn)料泵等機(jī)泵上采用變頻調(diào)速技術(shù)，取得了較好的節(jié)電效果。根據(jù)金陵石化公司煉油廠標(biāo)定，低壓調(diào)頻電機(jī)總功率由613.8kw降至207.9kw，節(jié)電66%；富氣壓縮機(jī)

16、電機(jī)變頻調(diào)速，年平均每小時節(jié)電200kw，同時降低了噪聲污染。為了降低加熱爐燃料消耗，許多企業(yè)采用了熱管式空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱；為了減少加熱爐熱損失，有的企業(yè)采用高性能耐火纖維襯里。這期間，還開發(fā)了鉆孔與切焦兩用的聯(lián)合小型除焦器及plc操作軟件，節(jié)省了提鉆切換鉆頭的時間，也免去了高壓水切換旁路回流的過程，改善了勞動強(qiáng)度。自錦州石化公司100萬噸/年焦化裝置開始，設(shè)計上采用了無堵焦閥的焦炭塔開工和預(yù)熱流程技術(shù)，目前已普遍推廣應(yīng)用。有的企業(yè)在安全生產(chǎn)和延長開工周期方面也積累了許多經(jīng)驗，如廣州石化總廠延遲焦化裝置取得了連續(xù)安全運行1087天的好成績。四、我國延遲焦化裝置存在的主要問題和差距到目前為

17、止，包括上海石化股份公司在內(nèi)，石化集團(tuán)公司已有20套延遲焦化裝置，合計加工能力1345萬噸/年。根據(jù)煉油事業(yè)部統(tǒng)計，今年1-8月實際加工重油803.2萬噸，負(fù)荷率僅為89.6%，說明還有10%的能力沒有發(fā)揮作用。究其原因有：（1）富氣壓縮機(jī)能力不足，如茂名、福建、廣州、武漢、安慶等；（2）分餾塔小，換熱面積和冷卻能力不足，如荊門、茂名等；（3）焦炭塔油氣速度過高，焦粉攜帶嚴(yán)重，分餾塔底循環(huán)系統(tǒng)、輻射泵入口堵塞，如齊魯、荊門、高橋、茂名、鎮(zhèn)海等；（4）加熱爐爐膛超溫，或加熱爐爐管結(jié)焦，如茂名、福建、齊魯?shù)?；?）原料泵、高壓給水泵不配套，如荊門、揚子、廣州等；（6）有的企業(yè)由于加工高硫原油，出現(xiàn)

18、設(shè)備和管線腐蝕，需要提高材料檔次；（7）還有的企業(yè)焦化汽、柴油精制能力不配套，限制了加工能力的提高等。這些問題的存在，制約了裝置負(fù)荷率的提高，也影響了長周期運行。當(dāng)前，沿海、沿江企業(yè)原油加工量提高以后，許多煉油廠重油無法平衡，影響了輕質(zhì)油收率和經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，消除現(xiàn)有裝置的缺陷，抓緊完善配套工程，提高延遲焦化裝置加工負(fù)荷率，這是首先必須解決的問題。近些年來，我國延遲焦化裝置技術(shù)水平總體上提高不大。例如，裝置平均綜合能耗一直在26-29千克標(biāo)油/噸原料之間徘徊，沒有什么新的進(jìn)展，詳見表-8。表-8 90年代我國延遲焦化裝置平均綜合能耗千克標(biāo)油/噸原料 年份項目909192939495969

19、79899平均綜合能耗27.5126.8126.9626.4726.6827.3626.9028.7528.8930.15先進(jìn)裝置能耗20.38(獨山子)19.85(獨山子)23.18（大慶）23.14(獨山子)23.75（金陵）23.56(獨山子)22.99(石油二廠)22.89(大慶)20.58(茂名)19.86(茂名)注：1998年、1999年數(shù)據(jù)采自煉油生產(chǎn)裝置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯編。加熱爐熱效率低（一般為85-88%），裝置綜合能耗高，是造成延遲焦化裝置操作費用偏高的重要原因之一。據(jù)煉油事業(yè)部延遲焦化調(diào)查組“延遲焦化裝置調(diào)查報告”分析，安慶、茂名、福建和廣石化4個企業(yè)焦化裝置平均單位加工費為6

20、0.34元/噸，其中燃料和動力費為29.61元/噸，約占單位加工費用的一半。由于自用燃料價格計算一般偏低，實際裝置綜合能耗費用要占加工費的一半以上。不同裝置之間能耗差別也很大，1999年福建、高橋、安慶、廣石化焦化綜合能耗都在33千克標(biāo)油/噸以上，最高 達(dá)37.79千克標(biāo)油/噸，而最好水平為19.86千克標(biāo)油/噸，僅這一項就使單位加工費相差約18元/噸。所以，抓煉油企業(yè)生產(chǎn)成本，降低裝置能耗是一個重要環(huán)節(jié)。不同裝置之間，產(chǎn)品分布和產(chǎn)品收率差異也較大。例如，柴油平均收率達(dá)到30%以上的有11套裝置，其中達(dá)到35%以上的有6套裝置，最高達(dá)39.02%（不算杭州煉油廠）；而有的裝置柴油收率還不到25

21、%，最低的才23.15%，高低相差15.87個百分點，這使裝置的柴汽比相差十分懸殊，最高達(dá)5.13，最低才1.46。汽油、蠟油收率差異也較大。因此，操作條件的選擇，產(chǎn)品切割方案的制定，都需要進(jìn)一步優(yōu)化。特別是焦化分餾塔設(shè)計過去不太注意分餾效果，普遍存在著汽油與柴油餾分重疊，柴油與蠟油餾分重疊，造成焦化蠟油中350以前餾分偏高，影響了柴油收率。我國焦化裝置的焦炭塔吹氣、冷焦放空雖然已采用了全密封塔式接觸冷卻系統(tǒng)，但有些企業(yè)仍為老式放空系統(tǒng)，有的還沒有設(shè)置密閉放空塔，對周圍環(huán)境造成一定影響。冷焦水仍然采用露天逐級沉降方式，不僅占地面積大而且還造成油氣揮發(fā)和焦粉飛揚，對周圍環(huán)境污染嚴(yán)重。有的企業(yè)切焦

22、水和冷焦水還未作到全部循環(huán)使用。石油焦脫水、裝運、輸送、計量等多為敞開式?？傊诃h(huán)保方面與國外先進(jìn)水平相比，存在較大差距。在自動控制方面，僅僅用dcs取代了常規(guī)儀表，部分裝置水力除焦系統(tǒng)采用了plc安全連鎖程序控制，但焦炭塔切換、吹汽、冷焦、汽密、預(yù)熱等過程仍沿用手動操作，焦炭塔頂、塔底大蓋的裝卸操作，幾十年沒有多大改進(jìn)。這方面急需改進(jìn)與提高。五、進(jìn)一步發(fā)揮延遲焦化裝置在重油加工中的作用1、努力提高現(xiàn)有裝置的技術(shù)水平石化集團(tuán)公司現(xiàn)有20套延遲焦化生產(chǎn)裝置，目前2/3沒有充分發(fā)揮作用，詳見表-9。表-9 石化集團(tuán)公司延遲焦化裝置生產(chǎn)負(fù)荷率（1999年） 項目企業(yè)設(shè)計能力萬噸/年實際加工量萬噸負(fù)

23、荷率%1、茂名6666.7111.12、石家莊4043.5109.13、高橋5054.1108.34、長嶺6068.5105.45、齊魯8083.2104.06、廣石化8078.498.07、金陵12010184.28、鎮(zhèn)海13091.983.59、天津10082.682.610、荊門6046.577.611、福建6045.976.412、上海石化100757513、揚子8058.472.914、武石化4029.172.815、滄州5032.765.316、安慶12070.359.717、杭煉206.134.218、勝利石化4000沒有達(dá)到設(shè)計負(fù)荷的裝置必須抓緊消除缺陷，完善配套措施，盡快把負(fù)

24、荷提上來。同時，要進(jìn)一步優(yōu)化操作條件，如焦炭塔空高國外一般只有3米多，我國高達(dá)5.4米,焦炭塔容積利用率國外一般可達(dá)86%，我國只有55-70%，可以采用中子粒面計和阻泡劑技術(shù)，減少焦炭塔空高，提高焦炭塔容積利用率；國外生焦時間一般為16小時左右，我國大多在24小時，有的高達(dá)30小時以上，這要從縮短冷焦、除焦、汽密、吹汽、預(yù)熱升溫等時間入手；國外加熱爐熱效率一般在91-92%，我國為86-88%，這是造成我國焦化裝置平均綜合能耗偏高的一個重要原因，應(yīng)當(dāng)采取各種措施，把焦化裝置平均綜合能耗降到20千克標(biāo)油/噸左右。2、抓緊部分裝置的擴(kuò)能改造今年全國汽油、煤油、柴油和潤滑油總消費量預(yù)計為12255

25、萬噸，原油加工量將達(dá)到20300萬噸。2001年成品油國內(nèi)消費增長率按6.0%測算，汽、煤、柴油消費將比2000年增加680萬噸左右，化工輕油增加約100萬噸。這樣，2001年全國原油加工量將達(dá)到21470萬噸，比2000年增加1170萬噸。其中，石化集團(tuán)公司原油加工量安排1.2億噸，比2000年增加832萬噸。根據(jù)國家石化局預(yù)測，“十五”期間汽、煤、柴油消費量將以年均4.7%的速度增長，按此增長速度計算，2005年全國汽、煤、柴油消費量將達(dá)到1.4億噸，需要加工原油約2.4億噸，這個預(yù)測數(shù)字可能偏低。如果按年均6.0%的增長速度測算，2005年全國汽、煤、柴油消費量將達(dá)到1.50億噸，需要加

26、工原油約2.6億噸。綜合起來看，2005年原油加工量可能在2.42.6億噸之間。為了解決提高原油加工量后渣油出路，減輕國家外匯負(fù)擔(dān)盡可能少進(jìn)口原油，以及提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，煉油企業(yè)必須進(jìn)行原油深度加工，盡最大限度把重油轉(zhuǎn)化為交通運輸燃料和化工原料。當(dāng)前，重油加工，特別是含硫和高硫重油加工有3種工藝路線：一是coking或coking-cfb，如廣石化、鎮(zhèn)海；二是s-rhtrfcc，如茂名、齊魯；三是sdaigcc，如福建（即將建設(shè)）。對大多數(shù)加工中等含硫原油的企業(yè)，延遲焦化工藝是比較適宜的重油加工路線，例如沿江企業(yè)。為了解決重油加工能力不足的問題，石化集團(tuán)公司安排2001年部分企業(yè)焦化裝置要進(jìn)行

27、改造，見表-10。表-10 2001年初步安排改造的焦化裝置企業(yè)現(xiàn)有能力，萬噸/年改造后能力，萬噸/年鎮(zhèn)海110150高橋50100廣州80100金陵110120上述企業(yè)應(yīng)抓緊改造方案的確定，設(shè)計和施工。3、抓緊消化吸收引進(jìn)技術(shù)為了提高我國延遲焦化裝置工藝技術(shù)水平，經(jīng)石化集團(tuán)公司批準(zhǔn)，上海石化股份公司在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上建設(shè)了1套一爐兩塔100萬噸/年的大型延遲焦化裝置。這套裝置在工藝、設(shè)備、自控、環(huán)保等方面，較我國現(xiàn)有裝置有了明顯進(jìn)步和提高，基本達(dá)到了國外90年代初中期水平。北京設(shè)計院和上海石化股份公司經(jīng)過總結(jié)分析，認(rèn)為該裝置有十大技術(shù)特點。我認(rèn)為，最主要的是加熱爐技術(shù)，采用了多管程水平管箱式雙面輻射加熱爐，提高了平均熱強(qiáng)度，選用低