延遲焦化裝置簡(jiǎn)介及重點(diǎn)生產(chǎn)部位

1、安全技術(shù)延遲焦化裝置簡(jiǎn)介及重點(diǎn)生產(chǎn)部位 (一)裝置進(jìn)展及類型 1.裝置進(jìn)展 延遲焦扮裝置是一種重質(zhì)油熱加工工藝，是煉油廠重質(zhì)油輕質(zhì)化、提高煉廠輕油收率的一種主要手段。1930年8月，世界上第一套延遲焦扮裝置在美國(guó)Whiting煉油廠投產(chǎn)。我國(guó)的第一套延遲焦扮裝置于1958年在撫順石油二廠投產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2000年年底，全國(guó)共有31套延遲集扮裝置，總加工力量約22Mt/a，其中石化集團(tuán)公司20套，加工力量14.25Mt/a，單套裝置規(guī)模也進(jìn)展到1.2Mt/a。 2.裝置工藝流程與單元組成及設(shè)備 (1)工藝流程 原料渣油從常減壓裝置(或罐區(qū))進(jìn)裝置原料緩沖罐，由原料油泵抽出，經(jīng)換熱后進(jìn)加熱爐的對(duì)流

2、段加熱到330左右，分上、下兩路進(jìn)入分餾塔，上部進(jìn)料與焦炭塔來(lái)的高溫反應(yīng)油氣(410-430)接觸換熱，油氣中的循環(huán)油被冷凝下來(lái)與原料油混合在一起落入塔底，然后經(jīng)輻射進(jìn)料泵送到加熱爐的輻射段，在注水的作用下快速通過(guò)爐管，油品被加熱到490505，通過(guò)四通閥從底部進(jìn)入焦炭塔進(jìn)行焦化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物焦炭聚集在塔內(nèi)，其他產(chǎn)物均呈汽相從頂部逸出經(jīng)揮發(fā)線進(jìn)人分餾塔，與原料油換熱后，經(jīng)過(guò)分餾得到氣體、汽油、柴油和蠟油。焦炭塔內(nèi)的焦炭聚集到肯定的高度(通常是掌握肯定的生焦時(shí)間)后，停止進(jìn)料，切換到另一個(gè)已預(yù)熱好的焦炭塔內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)。停止進(jìn)料后的塔通過(guò)吹汽和冷焦，將焦炭冷卻到平安溫度以內(nèi)，焦炭經(jīng)水力除焦進(jìn)入焦池，

3、用行吊裝車出廠。 (2)組成單元 加熱爐 加熱爐是延遲焦扮裝置的核心部分，其操作的好壞、運(yùn)行周期的長(zhǎng)短，都對(duì)延遲焦扮裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著打算性的作用。加熱爐分輻射室和對(duì)流室，主要包括五個(gè)部分：焦化加熱部分、原料預(yù)熱部分、注水部分、過(guò)熱蒸汽部分及煙氣余熱回收部分。輻射爐管一般是鉻鉬合金管，輻射出口采納出口溫度與爐膛膛溫或燃料氣(油)串級(jí)掌握的方案。目前投用的焦化爐有三種型式。即：雙面?zhèn)葻裏o(wú)焰爐、立式爐、雙面輻射爐。 焦炭塔及其冷焦和放空系統(tǒng) 焦炭塔是原料油進(jìn)行焦化反應(yīng)的場(chǎng)所，也是焦化反應(yīng)后生成的焦炭的臨時(shí)儲(chǔ)存器。早期的焦炭塔在中下部裝有一個(gè)風(fēng)動(dòng)堵焦閥，以滿意裝置開、停工及焦炭塔預(yù)熱的需要。對(duì)焦

4、炭塔來(lái)說(shuō)，它的生產(chǎn)是周期性的，在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)要經(jīng)過(guò)試壓、預(yù)熱、切換生產(chǎn)、冷焦、除焦等從常溫到500左右的溫度驟變的過(guò)程。 目前，隨著焦扮裝置規(guī)模擴(kuò)大，焦炭塔的尺寸亦逐步大型化，世界上最大直徑的焦炭塔在加拿大的Syncor油砂加工廠的焦扮裝置，其直徑為12200mm。國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的最大直徑焦炭塔是上海金山的8400mm焦炭塔。 冷焦和放空系統(tǒng)：當(dāng)焦炭塔生焦到肯定高度(或肯定時(shí)間)以后，就要切換到另一個(gè)焦炭塔生產(chǎn)，原生產(chǎn)焦炭塔要進(jìn)行冷焦處理。 該系統(tǒng)的主要設(shè)備有：冷焦給水泵、放空脫水塔、冷卻器(冷卻槽)以及污油回收設(shè)施。冷焦、放空及除焦產(chǎn)生的油氣和污水是焦扮裝置環(huán)保方面的一個(gè)主要課題。多年來(lái)，間續(xù)

5、開發(fā)了冷焦和除焦水閉路循環(huán)使用、焦炭塔密閉式放空等技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)各煉廠得到了廣泛的使用。 分餾塔及換熱單元 延遲焦化的分餾塔是把焦炭塔頂來(lái)的反應(yīng)后的高溫油氣按各物料的沸點(diǎn)差，從上至下分別為富氣、汽油、柴油、蠟油(或重蠟油)。一般焦化流程中，輻射進(jìn)料(渣油+循環(huán)油)從分餾塔底抽出。為了增加高溫位熱量的回收和平衡全塔汽、液負(fù)荷，焦化分餾塔一般設(shè)23個(gè)循環(huán)回流。 延遲焦化是個(gè)熱量過(guò)剩的裝置，其熱量一般首先用來(lái)預(yù)熱原料渣油，以減輕爐負(fù)荷、降低燃料消耗，其余熱量可用于發(fā)生蒸汽，也有的直接以熱物料的方式供下游裝置，還有的用于低溫?zé)峄厥铡?水力除焦系統(tǒng) 最早的水力除焦實(shí)現(xiàn)于1938年，水力除焦的消失，大大促

6、進(jìn)了延遲焦化的進(jìn)展。除焦系統(tǒng)的主要設(shè)備有高壓水泵、鉆機(jī)、鉆機(jī)絞車(或水龍帶絞車)、切焦器、儲(chǔ)水罐等。 水力除焦型式分有井架、半井架、無(wú)井架三種。與有井架相比，無(wú)井架水力除焦使用水龍帶絞車代替井架和鉆桿，因此，它的鋼材耗量少、一次投資小。不足的是除焦時(shí)間稍長(zhǎng)、水龍帶因質(zhì)量問(wèn)題壽命短，因此操作費(fèi)用高。半井架介于二者之間，我國(guó)只有石油一廠的焦扮裝置使用半井架技術(shù)。 高壓水泵是水力除焦系統(tǒng)的主要設(shè)備，其出口壓力視焦炭塔塔徑而變化，一般要求是塔徑每增加1000mm，高壓水泵的出口壓力約需增加2.72MPa。 水力除焦的關(guān)鍵部件就是鉆頭和切焦器。過(guò)去均使用單一鉆頭，先用鉆頭進(jìn)行鉆孔，再將鉆具提出塔外更換切

7、焦器。近年來(lái)，我國(guó)自行開發(fā)的全自動(dòng)的鉆孔聯(lián)合切焦器已在不少?gòu)S家使用，它的特點(diǎn)是可在塔內(nèi)利用水壓的變化完成兩者之間的切換，因而可有效地削減除焦時(shí)間和勞動(dòng)工作量。還有一種半自動(dòng)的鉆孔聯(lián)合切焦器，它的特點(diǎn)是鉆孔器與切焦器合為一體，轉(zhuǎn)換時(shí)仍需將其提出塔外人工進(jìn)行切換。 富氣壓縮汲取系統(tǒng) 該系統(tǒng)的主要設(shè)備有富氣壓縮機(jī)、與壓縮機(jī)配套的動(dòng)力透平或電機(jī)以及用于富氣汲取的汲取塔等設(shè)備。它的作用是將焦化富氣壓縮，脫除C4以上組分并冷卻后送下道工序。 (二)延遲焦化工藝及操作特點(diǎn) 延遲焦化和其他形式的焦化共同之點(diǎn)是采納加熱裂解，使渣油深度反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭的過(guò)程。延遲焦化與其他焦化方法不同的是渣

8、油以高的流速流過(guò)加熱爐的爐管，加熱到反應(yīng)所需的溫度，然后進(jìn)入焦炭塔，在焦炭塔里靠自身帶人的熱量進(jìn)行裂化與縮合反應(yīng)。 雖然熱渣油在離開爐管前就達(dá)到了反應(yīng)溫度，但由于渣油的流速很快，停留時(shí)間很短，還來(lái)不及發(fā)生反應(yīng)就離開了加熱爐，把反應(yīng)推遲到焦炭塔里進(jìn)行，所以稱為延遲焦化。 熱渣油在焦炭塔里處于高溫狀態(tài)，不但壓力大大減小，而且有足夠的反應(yīng)停留時(shí)間。因此，反應(yīng)能很好地進(jìn)行。 為了避開爐管結(jié)焦，在工藝上采納爐管注水(或蒸汽)，以增大流速，縮短停留時(shí)間。工藝流程上采納的是一個(gè)加熱爐配二個(gè)焦炭塔。熱渣油進(jìn)入其中的一個(gè)，肯定時(shí)間(或肯定高度)后，將進(jìn)料切換到另一個(gè)焦炭塔去。對(duì)于加熱爐和分餾塔等系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是連續(xù)

9、操作，而對(duì)于焦炭塔來(lái)說(shuō)就要進(jìn)行新塔預(yù)備、切換、老塔處理、除焦等間歇操作。所以，延遲焦化是既連續(xù)又間歇的生產(chǎn)過(guò)程，由于焦炭塔操作的周期性，不行避開地給分餾塔及加熱爐的操作帶來(lái)周期性的波動(dòng)，只要準(zhǔn)時(shí)調(diào)整，仔細(xì)操作，完全可以保證生產(chǎn)平穩(wěn)和產(chǎn)品質(zhì)量的合格。 (三)主要操作條件及其分析 (2)操作條件分析 加熱爐出口溫度 加熱爐出口溫度是焦扮裝置的重要工藝指標(biāo)。它在產(chǎn)品分布上的影響是：對(duì)于同一種原料，加熱爐出口溫度上升，反應(yīng)深度和反應(yīng)速度增加，焦化蠟油在焦炭塔里再次裂解，氣體、汽油、柴油產(chǎn)率上升，而蠟油產(chǎn)率降低，由于加熱爐出口溫度上升，焦炭中的揮發(fā)分降低，因此，焦炭產(chǎn)率下降。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，焦炭揮發(fā)分降

10、低，液體產(chǎn)品中不飽和烴含量增加。此外，加熱爐出口溫度還影響到焦炭塔泡沫層的高度，泡沫層本身就是反應(yīng)不徹底的產(chǎn)物，從焦化反應(yīng)的熱效應(yīng)來(lái)看，提高爐出口溫度，有利于泡沫層的進(jìn)一步反應(yīng)。因此，加熱爐出口溫度越高，泡沫層就越低。 對(duì)于不同性質(zhì)的原料，應(yīng)選擇不同的加熱爐出口溫度。原料越重，殘?zhí)吭礁?，爐出口溫度就可低一些。爐出口溫度的提高受到加熱爐負(fù)荷的限制，同時(shí)，提高加熱爐出口溫度會(huì)加快爐管內(nèi)結(jié)焦速度及造成爐管局部過(guò)熱而變形，不利于爐子的開工周期。 系統(tǒng)壓力 系統(tǒng)壓力直接影響到焦炭塔的操作壓力，是影響焦扮裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的最重要因素之一。系統(tǒng)壓力降低，可以使液相油品宜于蒸發(fā)，也縮短了油氣在焦炭塔內(nèi)的停留時(shí)間，因而

11、可以提高液收，降低焦炭產(chǎn)率。但是，降低壓力也意味著富氣壓縮機(jī)的壓比提高，從而增大壓縮機(jī)的功率和消耗。同時(shí)也要留意由于壓力的降低，焦炭塔內(nèi)油氣線速上升后可能造成的泡沫層和焦分?jǐn)y帶。 以前設(shè)計(jì)的老裝置，焦炭塔操作壓力通常是0.1720.206MPa，而新設(shè)計(jì)和改造的焦化 裝置操作壓力是0.103-0.137MPa。 循環(huán)比 循環(huán)比二(輻射進(jìn)料量新奇進(jìn)料量)/新奇進(jìn)料量。也有用循環(huán)系數(shù)或聯(lián)合循環(huán)比表示的，兩者的關(guān)系是：循環(huán)系數(shù)二循環(huán)比+1。 循環(huán)比對(duì)產(chǎn)品分布的影響通常與壓力相同。即當(dāng)循環(huán)比增大時(shí)，焦炭和氣體產(chǎn)率增加，而戊烷以上的液體產(chǎn)品產(chǎn)率削減。循環(huán)比對(duì)裝置加工力量的影響最為明顯，從循環(huán)比的計(jì)算公式

12、可看出，當(dāng)加熱爐輻射進(jìn)料量肯定時(shí)，降低循環(huán)比可大幅提高裝置處理力量。因此，循環(huán)比是現(xiàn)有裝置調(diào)控加工量的一個(gè)主要手段。 新近開發(fā)的敏捷循環(huán)比焦化流程，幾乎可使裝置在任意循環(huán)比下運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)真正意義的零循環(huán)操作(即單程焦化)。該流程己在國(guó)內(nèi)某煉廠得到應(yīng)用。 生焦周期 生焦周期又稱生焦時(shí)間。即一個(gè)焦炭塔從切換生產(chǎn)到切換處理所用的時(shí)間。生焦周期的長(zhǎng)短，在肯定程度上影響焦炭的揮發(fā)分。延長(zhǎng)生焦時(shí)間，實(shí)質(zhì)就是使生焦過(guò)程加長(zhǎng)，反應(yīng)進(jìn)一步深化，焦床處于高溫狀態(tài)時(shí)間加長(zhǎng)，焦床中未反應(yīng)的重質(zhì)油進(jìn)一步參加反應(yīng)，所以能降低焦炭揮發(fā)分。 生焦周期最大的影響體現(xiàn)在裝置的加工力量方面。一般裝置生焦周期為24h，若將裝置生焦

13、周期從24h降到18h，裝置處理力量可提高25%，工業(yè)上把生焦周期從24h降到2021h比較簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)曾有裝置排出過(guò)16h的生焦時(shí)間?？s短生焦時(shí)間的基礎(chǔ)在于是否有充分和合理的幫助生產(chǎn)時(shí)間，也就是焦炭塔的冷焦、除焦和預(yù)熱等工序均能壓縮在合理的時(shí)間范圍內(nèi)。短的生焦時(shí)間雖然能提高裝置處理力量，但它是以降低操作效率、增加維護(hù)費(fèi)用和縮短裝置使用壽命為代價(jià)的。有資料報(bào)道，假如焦化生焦周期從21h縮短到18h，焦炭塔壽命便會(huì)損失25% 縮短生焦時(shí)間還有兩個(gè)制約條件。一是加熱爐的負(fù)荷力量，假如加熱爐負(fù)荷力量有限，那么，縮短生焦時(shí)間也就沒有必要;二是焦炭塔內(nèi)油氣線速，線速過(guò)大，易產(chǎn)生泡沫攜帶，不利于裝置的長(zhǎng)周期

14、運(yùn)行。 (五)延遲焦化新技術(shù)的應(yīng)用 1.污泥回?zé)?由于焦扮裝置對(duì)加工原料的適應(yīng)性強(qiáng)，從而在煉油工藝總體流程中占據(jù)越來(lái)越重要的位置。它除了可對(duì)重油、催化油漿進(jìn)行深度加工外，還在三泥處理、污油利用等方面發(fā)揮重要的作用。有的煉廠的焦扮裝置實(shí)行從焦炭塔頂以直接注入的方式來(lái)解決煉廠污水處理三泥的出路問(wèn)題，已取得了較多的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。 2.在線清焦技術(shù) 在線清焦(On Line Spaling)可以使加熱爐在不停工的條件下進(jìn)行爐管清焦。其物理機(jī)理是利用焦層與爐管不同的溫度膨脹系數(shù)，通過(guò)不斷的冷卻和升溫循環(huán)，造成焦層和爐管管壁的分別。在線清焦對(duì)延長(zhǎng)加熱爐運(yùn)行周期有特別明顯的作用，但在線清焦的效果逐次遞

15、減，最終還是實(shí)行空氣蒸汽燒焦。 3.中子料位計(jì)和消泡劑的應(yīng)用 中子料位計(jì)的工作原理是：安裝在焦炭塔外壁的中子源發(fā)出的快中子穿過(guò)塔壁，與塔壁內(nèi)的原子核相互作用。通過(guò)彈性散射，快中子很快損失自己的能量，逐步被慢化。這些被慢化的中子有肯定幾率集中到塔壁之外，被安裝在對(duì)面外壁的探測(cè)器接收。該探測(cè)器只對(duì)慢中子靈敏，這樣接收到的慢中子通量與塔內(nèi)物料密度有很強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。測(cè)量這些慢中子通量及其隨時(shí)間的相對(duì)變化，則可有效地確定塔內(nèi)物料相對(duì)密度的大小及其變化，判定物料狀態(tài)是氣體、泡沫、還是焦炭。一座焦炭塔通常設(shè)置23個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，泡沫上沿高度信號(hào)是依據(jù)這幾個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)及塔底進(jìn)料信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，在假定泡沫是勻速增長(zhǎng)的

16、條件下推算的。需注明的是中子料位計(jì)只能測(cè)量某一個(gè)點(diǎn)的物料密度變化狀況，系統(tǒng)給出的泡沫上沿高度值在檢測(cè)點(diǎn)處是精確的，在其他高度處，給出值僅供參考。 目前，中子料位計(jì)的使用在平安上是特別牢靠的。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的241AmBe中子源活度1.85X109Bg，是國(guó)外同類產(chǎn)品的非常之一，在無(wú)任何屏蔽條件下，距源點(diǎn)1m處輻射總劑1.3SV/h。消泡劑通常是一些表面張力和溶解度很低的物質(zhì)，當(dāng)消泡劑微粒接觸氣泡表面時(shí)，會(huì)降低接觸點(diǎn)上液膜的表面張力，使液膜變薄，同時(shí)使氣泡之間合并，最終導(dǎo)致裂開。同時(shí)消泡劑的疏液性不會(huì)形成泡沫穩(wěn)定的定向排列，而是不勻稱的吸附在液膜上或頂替汽液界面上的發(fā)泡基因，使汽液界面張力局部下降，達(dá)

17、到消泡的目的。 一般狀況下，消泡劑的使用需與焦炭塔料位檢測(cè)計(jì)同步投用，否則，泡沫上沿值仍是一個(gè)未知數(shù)。料位計(jì)和消泡劑特殊適用于焦炭塔空高不大形成生產(chǎn)瓶頸的裝置。 二、重點(diǎn)生產(chǎn)部位 (一)加熱爐系統(tǒng) 加熱爐為焦化反應(yīng)供應(yīng)所需的熱量。主要問(wèn)題是如何減緩爐管的結(jié)焦速度，延長(zhǎng)加熱爐的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。正常操作時(shí)，要對(duì)爐出口溫度、爐膛溫度及膛溫差、爐出人口壓力、注水量、輻射量、對(duì)流量、瓦斯量、爐管使用狀況、爐火燃燒狀況及爐子泄漏狀況等作仔細(xì)檢查。注水及進(jìn)料中斷、爐管局部過(guò)熱是造成爐管結(jié)焦的主要緣由。若該系統(tǒng)設(shè)備消失較大故障，如輻射管穿孔、注水管泄漏等，應(yīng)馬上停爐處理。 (二)焦炭塔系統(tǒng) 焦炭塔因是間斷生產(chǎn)，輪番切換，焦炭塔底蓋、頂蓋裝卸頻繁，加之該系統(tǒng)自動(dòng)化程度相對(duì)較低，極易消失操作程序上的錯(cuò)誤，由此而帶來(lái)災(zāi)難性的后果。針對(duì)焦炭塔頂部、底部簡(jiǎn)單發(fā)生的泄漏，首先要以預(yù)防為主，除焦后焦炭塔頂?shù)咨w法蘭要清理潔凈，安好墊片，上緊螺絲，技工藝要求試壓，并認(rèn)真檢查。預(yù)熱和生產(chǎn)中發(fā)生漏油，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)匯報(bào)，并用蒸汽掩護(hù)，做好熱緊工作。當(dāng)漏油嚴(yán)峻著火時(shí)，爭(zhēng)取馬上換塔，然后老塔改放空，如無(wú)法換塔，可;降溫循環(huán)。如剛換新塔漏油著火，在條件許可狀況下，再換回老塔，待問(wèn)題處理完后再切換;過(guò)來(lái)。假如泄漏嚴(yán)峻，無(wú)法掌握，作緊急停工處理。在正常操作時(shí)，要對(duì)焦炭塔頂、底部壓