延遲焦化裝置

1、 報(bào)告人：鄧 瑾日 期：2013.7.15煉化裝置工藝流程 延遲焦化裝置 Delayed Coking Unit目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例01裝置概述 焦炭化(簡(jiǎn)稱焦化)是深度熱裂化過程，也是處理渣油的手段之一。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其他過程所無(wú)法代替的。一、裝置概述什么是焦化?焦化是以貧氫重質(zhì)殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料，在高溫(400500)下，通過裂解反應(yīng)、縮合反應(yīng)進(jìn)行深度熱裂化的過程。一、裝置概述延遲焦化應(yīng)用最廣泛，是煉油廠提高輕質(zhì)油收率和生產(chǎn)石油焦的主要手段，它稱之為煉廠的“垃圾桶”。在我國(guó)煉油工

2、業(yè)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。焦化方法釜式焦化平爐焦化流化焦化接觸焦化靈活焦化延遲焦化原理：由于重質(zhì)油在管式爐中加熱，采用高的流速(在爐管中注水)及高的熱強(qiáng)度(爐出口溫度500)，使油品在加熱爐中短時(shí)間內(nèi)達(dá)到焦化反應(yīng)所需的溫度，然后迅速進(jìn)入焦炭塔，使焦化反應(yīng)不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中去進(jìn)行。一、裝置概述作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)油，中間餾分油和焦炭產(chǎn)品汽油10%20%柴油25%35%裂化原料（蠟油）25%35%石油氣6%8%焦炭15%20%一、裝置概述反應(yīng)原理：各種烴類在焦化過程中的反應(yīng)是不相同的。1、烷烴（斷鏈）在400600下易裂解為小分子的烷烴與烯烴CH3-CH2-CH2

3、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3CH4+ CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH3環(huán)烷烴可裂解成烯烴或脫氫轉(zhuǎn)化為芳烴2、環(huán)烷烴（裂環(huán)、脫氫）CH3-CH3CH2=CH-CH=CH2+ 3H23、芳香烴（聚合）CH3+CH3CH2CH2+ H2目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例02工藝流程二、工藝流程主分餾塔Mainfractionator進(jìn)料Freshfeed粗汽油 raw gasoline氣體gas柴油 diesel oil 蠟油 wax oil焦炭塔coketower焦碳coke流程框圖流程框圖1、原料油換熱后進(jìn)入分餾塔下部，

4、與來(lái)自焦炭塔的高溫油氣換熱。2、原料油和循環(huán)油一起從分餾塔的塔底抽出，送至加熱爐加熱到500左右，然后經(jīng)過四通閥進(jìn)入焦炭塔底部。3、焦炭聚集在焦炭塔內(nèi)，反應(yīng)油氣自焦炭塔頂部逸出，進(jìn)入分餾塔，得到焦化氣、汽油、柴油、蠟油和循環(huán)油。u 延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝分為焦化和除焦兩部分，焦化為連續(xù)操作，除焦為間隙操作。二、工藝流程u每套延遲焦化裝置中有的是一組(兩臺(tái))，有的是兩組(四臺(tái))焦炭塔。 一臺(tái)塔在反應(yīng)生焦時(shí)，另一臺(tái)則處于除焦階段。 即當(dāng)一臺(tái)塔內(nèi)焦炭積聚到一定高度時(shí)（一般為塔高的2/3左右高度時(shí)）進(jìn)行 切換，切換后通入蒸氣除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦。 每臺(tái)塔的切換周期一般為48小時(shí)，其中結(jié)焦2

5、4小時(shí)，除焦及其它輔助操作24小時(shí)。目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例03主要設(shè)備三、主要設(shè)備 焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進(jìn)行焦化反應(yīng)的場(chǎng)所。一般焦炭塔的高度在30米以下為宜。太高則操作時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)或損壞塔壁，又浪費(fèi)鋼材。 塔頂：除焦口、油氣出口 塔側(cè)：料面指示計(jì)口隨著油料的不斷引入，焦層逐漸升高； 為了防止泡沫層沖出塔頂而引起油氣管線及分餾塔的結(jié)焦，在焦炭塔的不同高度位置，裝有能監(jiān)測(cè)焦炭高度的料位計(jì) 塔底：錐形，低端為排焦口，正常生產(chǎn)時(shí)用 法蘭蓋封死，排焦時(shí)打開除焦口泡沫塔油氣出口預(yù)熱油氣出口料面計(jì)口進(jìn)料口排焦口在運(yùn)轉(zhuǎn)中，分餾塔有時(shí)也會(huì)出

6、現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超過400，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強(qiáng)液體的流動(dòng)來(lái)加以防止。三、主要設(shè)備除焦口泡沫塔油氣出口預(yù)熱油氣出口料面計(jì)口進(jìn)料口排焦口三、主要設(shè)備目前的除焦設(shè)備都已采用高壓水力除焦法。即采用11.8MPa高壓水除焦。余下的焦炭落入焦池，同時(shí)用橋式起重抓斗送到別處存放或裝車外運(yùn)。經(jīng)過水龍帶、鉆桿到水力切焦器的噴嘴，從水力切焦器噴嘴噴出的高壓水形成高壓射流，借高壓射流的強(qiáng)大沖擊力將石油焦切割下來(lái)。鉆桿不斷地升降和轉(zhuǎn)動(dòng)，直到把焦炭塔內(nèi)石油焦全部除凈為止。水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無(wú)井架除焦裝置三、主要設(shè)備有井架除焦裝置無(wú)井架除焦裝置三、主要設(shè)備無(wú)煙燃

7、燒爐焦化加熱爐是本裝置的核心設(shè)備，其作用是將爐內(nèi)迅速流動(dòng)的渣油加熱至500左右的高溫。爐內(nèi)有較高的傳熱速率以保證在短時(shí)間內(nèi)給油提供足夠的熱量，同時(shí)要求提供均勻的熱場(chǎng)，防止局部過熱引起爐管結(jié)焦目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例04易腐蝕部位四、易腐蝕部位冷卻、切焦、預(yù)熱期：H2S+HCl+NH3+H2O生焦期：塔壁受到高溫硫腐蝕由于塔壁有致密的焦炭層，隔離了腐蝕介質(zhì)介質(zhì)波動(dòng)造成沖刷，使得塔壁上附著的焦炭層被沖刷掉，從而造成較嚴(yán)重的腐蝕由于有焊接件而導(dǎo)致保溫不好，傳熱較快，達(dá)不到結(jié)焦溫度，內(nèi)壁無(wú)結(jié)焦層附著于塔壁熱應(yīng)力及承力導(dǎo)致裙座焊縫易產(chǎn)生裂紋四、易腐

8、蝕部位焦化分餾塔高溫重油部位高溫重油部位高溫S腐蝕，同時(shí)原料油（減壓渣油）在分餾塔底與焦炭塔塔頂高溫油氣換熱，原料油中的輕質(zhì)油蒸發(fā)出來(lái)，同時(shí)也有一部分環(huán)烷酸也進(jìn)入到柴油和蠟油等重餾分油中，在分餾塔集油箱附近塔壁及塔盤板 上也會(huì)出現(xiàn)溝槽狀的環(huán)烷酸腐蝕；分餾塔頂在溫度低于120的部位，一方面存在H2S+HCl+NH3+H2O腐蝕；另一方面，因介質(zhì)中有氨存在，起中和作用，可以對(duì)設(shè)備的均勻腐蝕起一定的緩蝕作用，但帶來(lái)了點(diǎn)蝕、坑蝕等局部腐蝕傾向。在分餾塔頂塔盤以及冷凝冷換設(shè)備等處，存在由銨鹽引起的沖蝕或垢下腐蝕四、易腐蝕部位焦化爐輻射段爐管高溫氧化腐蝕在運(yùn)行過程中爐管外壁溫度在580-700之間，在該溫

9、度范圍內(nèi)爐管外壁發(fā)生高溫氧化腐蝕。溫度越高，氧化越嚴(yán)重。爐管內(nèi)壁高溫硫腐蝕介質(zhì)中含硫較高，介質(zhì)流動(dòng)情況復(fù)雜，在運(yùn)行過程中對(duì)爐管直管段內(nèi)壁造成高溫硫腐蝕，同時(shí)對(duì)彎頭等連接件的內(nèi)壁造成較嚴(yán)重的沖刷腐蝕。對(duì)流段爐管高溫氧化腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕在運(yùn)行過程中爐管外壁溫度在370左右，在該溫度范圍內(nèi)爐管的外壁存在高溫氧化腐蝕。因介質(zhì)中含硫含酸均較高，其爐管內(nèi)壁也存在環(huán)烷酸腐蝕。 煙囪的煙氣露點(diǎn)當(dāng)有水汽進(jìn)入時(shí)與煙氣中SO2、SO3等形成H2SO4、H2SO3等液滴，液滴沿?zé)焽璞诼涞綗彷d體翅片管上而腐蝕金屬，因此沿?zé)焽鑸A周范圍翅片管處的煙氣露點(diǎn)腐蝕最為嚴(yán)重。四、易腐蝕部位焦化裝置工藝管線嚴(yán)重腐蝕部位主要包括分餾塔

10、底和蠟油段的高溫重油管線，焦炭塔頂大油氣線以及焦化爐出口至焦炭塔管線，主要為高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸的協(xié)同腐蝕。裝置高溫泵、閥等腐蝕也較為嚴(yán)重，如加熱爐腐蝕進(jìn)料泵、高溫重油輸送泵、渣油線的調(diào)節(jié)閥、副線閥等。 特別注意：若工藝管線材質(zhì)錯(cuò)用，儀表接管、平衡管、小短節(jié)等細(xì)小部位材質(zhì)低于主工藝管線，則導(dǎo)致這些部位腐蝕加劇，穿孔泄露，從而引發(fā)安全事故分餾塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)和塔頂回流系統(tǒng)的管線表現(xiàn)為低溫H2S+ HCl +NH3+H2O型腐蝕。其余工藝管線腐蝕較輕。 目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例05防腐措施五、防腐措施l 選材 焦炭塔焦炭塔的基體材質(zhì)主要有三種：

11、碳鋼、碳鉬鋼和鉻鉬鋼。國(guó)內(nèi)外普遍使用的基體材質(zhì)為鉻鉬鋼國(guó)外的焦炭塔幾乎全部采用不銹鋼復(fù)合板制造。專家建議采用INCONEL 625合金來(lái)代替常用的0Cr13A1和0Cr13來(lái)作為復(fù)合層，其優(yōu)點(diǎn)是其不但抗腐蝕性能更好，更為重要的是復(fù)合層與基體之間因熱膨脹差異產(chǎn)生的熱應(yīng)力少，不易產(chǎn)生裂紋。 分餾塔分餾塔殼體材質(zhì)應(yīng)采用碳鋼+0Cr13Al（0Cr13），頂部五層塔盤采用0Cr18Ni9或00Cr19Ni10，其余塔盤采用0Cr13或滲鋁碳鋼，塔頂冷換設(shè)備采用抗氫致開裂碳鋼。當(dāng)煉制原料油中含硫含酸較高時(shí)，分餾塔的高溫重油部位塔壁應(yīng)采用碳鋼+316L（或321），塔盤應(yīng)采用0Cr18Ni9或00Cr19

12、Ni10。 五、防腐措施 焦化爐管l 選材我國(guó)近來(lái)設(shè)計(jì)的焦化裝置采用1Cr9Mo爐管，選材標(biāo)準(zhǔn)已有很大提高。此外，長(zhǎng)嶺煉油廠和石家莊煉油廠的焦化爐管選用了1Cr5Mo滲鋁鋼，應(yīng)用效果較好，但能否在焦化裝置推廣，主要取決于能否較徹底的解決滲鋁鋼的滲鋁質(zhì)量和焊接問題。 空氣預(yù)熱器熱管空氣預(yù)熱器熱管外壁涂有機(jī)硅耐蝕涂料和噴涂陶瓷也是防止煙氣露點(diǎn)腐蝕的有效措施 油-油換熱器當(dāng)介質(zhì)溫度240時(shí)，殼體和管束可以使用碳鋼；當(dāng)介質(zhì)溫度240時(shí)，殼體采用碳鋼+0Cr13Al，管束可采用00Cr19Ni10五、防腐措施l 選材 管殼式水冷器殼體應(yīng)采用碳鋼，管束也為碳鋼，其水側(cè)應(yīng)涂防腐涂料。 空冷器分餾塔頂空冷器管

13、箱推薦選用抗氫致開裂碳鋼，其它空冷器管箱可選用碳鋼。管束一般選用碳鋼。當(dāng)加工高硫原油時(shí)，為了減輕沖蝕，一般應(yīng)在入口處加設(shè)450mm左右長(zhǎng)的鈦套管。 工藝管道及管件T240的輕油部位管道可用碳鋼240-288 的高溫重油部位管道推薦選用1Cr5Mo288-371的高溫重油管道選用1Cr9MoT371的管道選用0Cr18Ni9或00Cr19Ni10焦炭塔頂大油氣線由于口徑大于500mm，采用碳鋼+0Cr13Al復(fù)合板卷制。五、防腐措施l 工藝防腐 注水和注緩蝕劑注水可以洗去NH4Cl結(jié)晶，注抗H2S和HCl緩蝕劑10-20ppm，就可使該系統(tǒng)獲得較為滿意的緩蝕效果。 精心控制工藝操作參數(shù)（1）嚴(yán)格

14、控制原料油中的硫含量和酸值在限定制范圍內(nèi)（2）嚴(yán)格控制分餾塔頂?shù)牟僮鳒囟群筒僮鲏毫?，同時(shí)控制好塔頂回流溫度，減 少銨鹽結(jié)晶帶來(lái)的沖刷腐蝕或垢下腐蝕 （3）注入的軟化水應(yīng)通過熱力除氧器使其成為除氧水，減少焦化爐對(duì)流室注水管的腐蝕（4）有條件應(yīng)盡量脫除焦化爐燃料中的硫（5）火嘴火焰要短而有力，嚴(yán)緊偏火 五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)檢測(cè) 定點(diǎn)測(cè)厚 運(yùn)行期間的超聲波定期定點(diǎn)測(cè)厚是延遲焦化裝置腐蝕監(jiān)檢測(cè)最重要、也是掌握裝置腐蝕狀況最直觀的方法，其主要測(cè)厚選點(diǎn)部位見下表： 五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)檢測(cè) 腐蝕監(jiān)測(cè) 延遲焦化裝置腐蝕監(jiān)測(cè)部位及探針類型見下表：此外，應(yīng)定期對(duì)爐管壁溫進(jìn)行紅外測(cè)試分析五、防腐措施l 腐蝕監(jiān)

15、檢測(cè) 取樣分析 延遲焦化裝置取樣分析部位和化學(xué)分析項(xiàng)目見下表： 停工期間腐蝕檢查 因焦炭塔存在的問題主要為塔體變形和焊縫開裂，故其監(jiān)檢測(cè)方案應(yīng)以停工期間的檢查和檢測(cè)為主，了解塔體的腐蝕和焊縫開裂情況，定期對(duì)塔體的徑向鼓凸變形進(jìn)行測(cè)量，以掌握變形的發(fā)展情況。五、防腐措施l 其他 防止塔體變形和焊縫開裂措施 防止塔體與裙座連接焊縫開裂措施 完善保溫結(jié)構(gòu) 減緩爐管結(jié)焦措施 降低循環(huán)比，縮短生焦周期目 錄02工藝流程01裝置概述03主要設(shè)備04易腐蝕部位05防腐措施06腐蝕案例06腐蝕案例六、腐蝕案例l 焦炭塔腐蝕開裂 某廠焦炭塔（塔-1/1-4），材質(zhì)為20g，設(shè)計(jì)溫度為475，內(nèi)壁從底到頂部均勻布

16、滿黑色焦層保護(hù)膜，表面較為完整，無(wú)坑凹。但焦炭塔塔-1/1.2的底部與裙座焊縫出現(xiàn)少量裂紋。六、腐蝕案例l 焦化裝置加熱爐輻射室彎頭局部腐蝕穿孔 某煉油廠加工高硫高酸原油，2005年04月發(fā)現(xiàn)焦化裝置加熱爐輻射室彎頭局部腐蝕穿孔，爐管材質(zhì)為Cr5Mo，介質(zhì)為減壓渣油。腐蝕原因分析為高溫硫腐蝕+沖蝕。焦化裝置加熱爐輻射室彎頭腐蝕形貌建議措施：（1）彎頭貼補(bǔ)板。 （2）檢修更換彎頭。 （3）加強(qiáng)管線超聲波測(cè)厚。 l 焦化蠟油換熱器出口管嘴腐蝕 某煉油廠加工高硫高酸原油，2004年12月發(fā)現(xiàn)焦化蠟油換熱器出口管嘴腐蝕腐蝕減薄，局部腐蝕率達(dá)到4.9-6.8mm/a（2003年9月到2004年12月）。介質(zhì)為減壓渣油，硫含量為2.327%。腐蝕原因分析為高溫環(huán)烷酸+高溫硫腐蝕。 建議措施：出口管嘴包盒子，