延遲焦化裝置簡介及重點生產(chǎn)部位

1、安全技術(shù)延遲焦化裝置簡介及重點生產(chǎn)部位 (一)裝置進展及類型 1.裝置進展 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Whiting煉油廠投產(chǎn)。我國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，到2000年年底，全國共有31套延遲集扮裝置，總加工力量約22Mt/a，其中石化集團公司20套，加工力量14.25Mt/a，單套裝置規(guī)模也進展到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))進裝置原料緩沖罐，由原料油泵抽出，經(jīng)換熱后進加熱爐的對流

2、段加熱到330左右，分上、下兩路進入分餾塔，上部進料與焦炭塔來的高溫反應(yīng)油氣(410-430)接觸換熱，油氣中的循環(huán)油被冷凝下來與原料油混合在一起落入塔底，然后經(jīng)輻射進料泵送到加熱爐的輻射段，在注水的作用下快速通過爐管，油品被加熱到490505，通過四通閥從底部進入焦炭塔進行焦化反應(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)線進人分餾塔，與原料油換熱后，經(jīng)過分餾得到氣體、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間)后，停止進料，切換到另一個已預(yù)熱好的焦炭塔內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)。停止進料后的塔通過吹汽和冷焦，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、運行周期的長短，都對延遲焦扮裝置的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)起著打算性的作用。加熱爐分輻射室和對流室，主要包括五個部分：焦化加熱部分、原料預(yù)熱部分、注水部分、過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) 焦炭塔是原料油進行焦化反應(yīng)的場所，也是焦化反應(yīng)后生成的焦炭的臨時儲存器。早期的焦炭塔在中下部裝有一個風(fēng)動堵焦閥，以滿意裝置開、停工及焦炭塔預(yù)熱的需要。對焦

4、炭塔來說，它的生產(chǎn)是周期性的，在一個循環(huán)周期內(nèi)要經(jīng)過試壓、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程。 目前，隨著焦扮裝置規(guī)模擴大，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(或肯定時間)以后，就要切換到另一個焦炭塔生產(chǎn)，原生產(chǎn)焦炭塔要進行冷焦處理。 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)保方面的一個主要課題。多年來，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的反應(yīng)后的高溫油氣按各物料的沸點差，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個循環(huán)回流。 延遲焦化是個熱量過剩的裝置，其熱量一般首先用來預(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) 最早的水力除焦實現(xiàn)于1938年，水力除焦的消失，大大促

6、進了延遲焦化的進展。除焦系統(tǒng)的主要設(shè)備有高壓水泵、鉆機、鉆機絞車(或水龍帶絞車)、切焦器、儲水罐等。 水力除焦型式分有井架、半井架、無井架三種。與有井架相比，無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。不足的是除焦時間稍長、水龍帶因質(zhì)量問題壽命短，因此操作費用高。半井架介于二者之間，我國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。過去均使用單一鉆頭，先用鉆頭進行鉆孔，再將鉆具提出塔外更換切

7、焦器。近年來，我國自行開發(fā)的全自動的鉆孔聯(lián)合切焦器已在不少廠家使用，它的特點是可在塔內(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間和勞動工作量。還有一種半自動的鉆孔聯(lián)合切焦器，它的特點是鉆孔器與切焦器合為一體，轉(zhuǎn)換時仍需將其提出塔外人工進行切換。 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、與壓縮機配套的動力透平或電機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 延遲焦化和其他形式的焦化共同之點是采納加熱裂解，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、油以高的流速流過加熱爐的爐管，加熱到反應(yīng)所需的溫度，然后進入焦炭塔，在焦炭塔里靠自身帶人的熱量進行裂化與縮合反應(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，停留時間很短，還來不及發(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)停留時間。因此，反應(yīng)能很好地進行。 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，縮短停留時間。工藝流程上采納的是一個加熱爐配二個焦炭塔。熱渣油進入其中的一個，肯定時間(或肯定高度)后，將進料切換到另一個焦炭塔去。對于加熱爐和分餾塔等系統(tǒng)來說，是連續(xù)

9、操作，而對于焦炭塔來說就要進行新塔預(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周期性的波動，只要準(zhǔn)時調(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)來看，提高爐出口溫度，有利于泡沫層的進一步反應(yīng)。因此，加熱爐出口溫度越高，泡沫層就越低。 對于不同性質(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，提高加熱爐出口溫度會加快爐管內(nèi)結(jié)焦速度及造成爐管局部過熱而變形，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的壓比提高，從而增大壓縮機的功率和消耗。同時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)計的老裝置，焦炭塔操作壓力通常是0.1720.206MPa，而新設(shè)計和改造的焦化 裝置操作壓力是0.103-0.137MPa。 循環(huán)比 循環(huán)比二(輻射進料量新奇進料量)/新奇進料量。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，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)比對裝置加工力量的影響最為明顯，從循環(huán)比的計算公式

12、可看出，當(dāng)加熱爐輻射進料量肯定時，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)比下運行，并能實現(xiàn)真正意義的零循環(huán)操作(即單程焦化)。該流程己在國內(nèi)某煉廠得到應(yīng)用。 生焦周期 生焦周期又稱生焦時間。即一個焦炭塔從切換生產(chǎn)到切換處理所用的時間。生焦周期的長短，在肯定程度上影響焦炭的揮發(fā)分。延長生焦時間，實質(zhì)就是使生焦過程加長，反應(yīng)進一步深化，焦床處于高溫狀態(tài)時間加長，焦床中未反應(yīng)的重質(zhì)油進一步參加反應(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比較簡單，國內(nèi)曾有裝置排出過16h的生焦時間?？s短生焦時間的基礎(chǔ)在于是否有充分和合理的幫助生產(chǎn)時間，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間范圍內(nèi)。短的生焦時間雖然能提高裝置處理力量，但它是以降低操作效率、增加維護費用和縮短裝置使用壽命為代價的。有資料報道，假如焦化生焦周期從21h縮短到18h，焦炭塔壽命便會損失25% 縮短生焦時間還有兩個制約條件。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，縮短生焦時間也就沒有必要;二是焦炭塔內(nèi)油氣線速，線速過大，易產(chǎn)生泡沫攜帶，不利于裝置的長周期

14、運行。 (五)延遲焦化新技術(shù)的應(yīng)用 1.污泥回?zé)?由于焦扮裝置對加工原料的適應(yīng)性強，從而在煉油工藝總體流程中占據(jù)越來越重要的位置。它除了可對重油、催化油漿進行深度加工外，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行從焦炭塔頂以直接注入的方式來解決煉廠污水處理三泥的出路問題，已取得了較多的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。 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行爐管清焦。其物理機理是利用焦層與爐管不同的溫度膨脹系數(shù)，通過不斷的冷卻和升溫循環(huán)，造成焦層和爐管管壁的分別。在線清焦對延長加熱爐運行周期有特別明顯的作用，但在線清焦的效果逐次遞

15、減，最終還是實行空氣蒸汽燒焦。 3.中子料位計和消泡劑的應(yīng)用 中子料位計的工作原理是：安裝在焦炭塔外壁的中子源發(fā)出的快中子穿過塔壁，與塔壁內(nèi)的原子核相互作用。通過彈性散射，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，被安裝在對面外壁的探測器接收。該探測器只對慢中子靈敏，這樣接收到的慢中子通量與塔內(nèi)物料密度有很強相關(guān)關(guān)系。測量這些慢中子通量及其隨時間的相對變化，則可有效地確定塔內(nèi)物料相對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個檢測點，泡沫上沿高度信號是依據(jù)這幾個點的檢測信號及塔底進料信號的時間關(guān)系，在假定泡沫是勻速增長的

16、條件下推算的。需注明的是中子料位計只能測量某一個點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點處是精確的，在其他高度處，給出值僅供參考。 目前，中子料位計的使用在平安上是特別牢靠的。國內(nèi)生產(chǎn)的241AmBe中子源活度1.85X109Bg，是國外同類產(chǎn)品的非常之一，在無任何屏蔽條件下，距源點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，會降低接觸點上液膜的表面張力，使液膜變薄，同時使氣泡之間合并，最終導(dǎo)致裂開。同時消泡劑的疏液性不會形成泡沫穩(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計同步投用，否則，泡沫上沿值仍是一個未知數(shù)。料位計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。主要問題是如何減緩爐管的結(jié)焦速度，延長加熱爐的運轉(zhuǎn)周期。正常操作時，要對爐出口溫度、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。注水及進料中斷、爐管局部過熱是造成爐管結(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)自動化程度相對較低，極易消失操作程序上的錯誤，由此而帶來災(zāi)難性的后果。針對焦炭塔頂部、底部簡單發(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)時匯報，并用蒸汽掩護，做好熱緊工作。當(dāng)漏油嚴(yán)峻著火時，爭取馬上換塔，然后老塔改放空，如無法換塔，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，待問題處理完后再切換;過來。假如泄漏嚴(yán)峻，無法掌握，作緊急停工處理。在正常操作時，要對焦炭塔頂、底部壓