经过对流段换热的传统焦化流程)

灵活调整循环比的生产技术总结第1页经过对流段换热的传统焦化流程一、前言延迟焦化因投资低、对原料适应性强和工艺简单而成为炼厂减压渣油轻质化的主要手段。市场变化要求焦化装置在安排生产方案时从增大处理量或提高轻质油收率两方面综合考虑以达到最佳效益，调节循环比是改变焦化装置处理量和产品分布的主要方法。传统延迟焦化工艺减压渣油通过对流室加热后进入分馏塔底与油气换热来调节循环比，分馏塔底易结焦，循环比调节不直观，难以实现超低循环比操作；可调循环比流程减压渣油不进分馏塔底，焦炭塔瓦斯油气依靠分馏塔底循环油降低温度，循环油外取热后同减压渣油一起进入焦化炉直接加热到反应温度，解决了分馏塔底对换后终温的制约，循环比调节灵活且易实现超低循环比操作。二、延迟焦化工艺流程延迟焦化是利用在热转化率(热转化深度)较低时，重油不易结焦特点，让重油快速通过焦化炉炉管并获得重油轻质化所需要的能量，使生焦反应“延迟”到焦炭塔的工艺过程，目前国内存在三种工艺流程：1经过对流段换热的传统焦化流程参见图－1，经过对流段换热的传统焦化流程,减压渣油100℃左右进入装置换热到230℃后进入焦化炉对流段换热到330℃左右经三通阀分两路进分馏塔，一路（上进料）进入分馏塔人字挡板上方与焦炭塔油气换热，气相进入分馏塔上部切割成各种产品，渣油和冷凝后的液相组分一起进入分馏塔底；另一路（下进料）从分馏塔油气入口下方直接进入分馏塔底。循环油和渣油的混合物（辐射进料）由辐射泵升压后进加热炉辐射段加热至一定温度进焦炭塔反应。这种老式的焦化流程主要缺点是：⊙分馏塔底容易结焦：分馏塔底温度通常在380℃左右，且随着循环比升高，分馏塔塔底温度会进一步升高，容易造成分馏塔底结焦；⊙低温位余热难以利用：换后终温过高，会导致分馏塔底温度过高，限制了装置间的热联合及装置内的换热网络优化，装置燃料单耗过高。⊙循环比调节不直观：循环比是通过三通阀控制对流油进分馏塔的上、下部进料的流量灵活调整循环比的生产技术总结第2页来调节，更难实现超低循环比操作。；2换热后直接进分馏塔塔底的新焦化流程参见图－2，为了强化减压渣油与和主分馏塔侧线柴油、中段回流、焦化蜡油的换热，进而提高换后终温，降低分馏塔底温度，节约装置燃料消耗，目前新设计的延迟焦化流程减压渣油换热后不进焦化炉直接换热到进280℃左右进入到分馏塔底作为焦炭塔顶瓦斯的急冷热源，这种换热流程能使换后终温提高50～80℃左右，但仍存在以下缺点：⊙循环比调节不方便：循环比是通过三通阀控制对流油进分馏塔的上、下部进料的流量来调节；⊙难以实现超低循环比：焦炭塔塔顶油气温度420℃左右，要控制蒸发段温度在395℃以下，必须通过部分对流油和高温油气换热，使油气中的重组分冷凝到分馏塔底才能实现，循环比难以降到15%以下。3可调循环比延迟焦化流程参见图－3，可调循环比焦化流程渣油不再进分馏塔，焦炭塔瓦斯油气依靠分馏塔底循环油降低温度，循环油外取热后一路作为分馏塔上部回流控制分馏塔蒸发段温度，另一路作为分馏塔下部回流控制分馏塔底温度，第三路作为循环油，用于调节装置循环比，这种流程一方面解决了分馏塔底温度对换后终温的制约，另一方面循环比调节灵活，可实现超低循环比操作。三、延迟焦化工艺流程选用1背景长岭分公司延迟焦化装置1971年5月建成投产，原设计减压渣油加工能力60万吨/年，二炉四塔工艺流程。九五年焦化装置扩能改造后，加热炉和分馏塔产能都达到了80万吨以上，但焦炭塔加工能力仍60万吨/年，生产能力互不匹配，2002年对装置进行了改造，改造后装置处理能力达到120万吨/年，为了解决装置能耗过高、分馏塔底结焦等问题，改造中，焦化炉采用了可调循环比加热流程。灵活调整循环比的生产技术总结第3页2投用情况2002年120万t/a延迟焦化装置改造采用可调循环比流程后，开工顺利，相对与原加热流程，改造后：⊙延长了装置操作周期：分馏塔蒸发段温度控制在380～395℃时，改造前后分馏塔底典型温度参见图－4，改造后分馏底温度下降到370℃以下，比改造前下降10~20℃，减少了焦粉在分馏塔底部的积结硬度，有效地减缓了分馏塔底结焦，消除了分馏塔底结焦对长周期运行的制约，2002年开工以来，分馏塔一直运行正常；⊙降低了装置燃料消耗：改造前后，装置换热网络参见图－5和图－6，为了避免分馏塔底温度过高，改造前，分馏系统低温预热未有充分利用，减压渣油换后终温只有280℃，可调循环比流程消除对换后终温的限制，改造后减压渣油换后终温达到330℃，对流转辐射温度比改造前高10~20℃，节约燃料消耗在2kg标油/吨减压渣油以上；⊙改善了辐射泵的运行环境：传统焦化流程，由于对流油与高温油气换热，一方面，从焦炭塔带入油气中的焦粉进入分馏塔底；另一方面，分馏塔底高温油易结焦，虽经过滤器，但仍有部分焦带入辐射泵造成流道不畅，影响辐射泵的运行。采用可调循环比流程对流油不进分馏塔，分馏塔底温度可控制在350～370℃，即防止了分馏塔底结焦，也避免了辐射泵入口带焦，采用可调循环比流程后，加热炉进料泵运行良好，未出现抽空现象。⊙提高了劣质渣油处理能力：重油在液相碳化过程中，其中的稠环芳烃逐渐经热解及缩聚并定向排列形成不溶于母液（油）的球状塑性物，即所谓的中间相小球体，小球体内部有层次地聚集着很多稠环芳烃的分子。生成的小球体有一个成长、相遇和融并、增粘和老化，以及定向和固化的变化历程。中间相小球体充分长大、融并、定向，最后固化为焦炭。但其成焦过程及其结构和物理性能都会有很大的差异。有明显差异的即是形成针状焦和球状焦，而普通焦则介于两者之间。参见图-7,在处理劣质纳波油时,装置生成大量的直径为2～5mm弹丸焦炭，其中伴有象排球大小的圆球焦,造成焦炭塔振动。纳波油的一般性质参见表－1，2，原料性质是形成弹丸焦的主要因素，高沥青质含量的原料易生成弹丸焦，利用可调循环比流程，我们成功地解决了纳波油进焦化形成弹丸的问题。灵活调整循环比的生产技术总结第4页⊙实现了各种不同循环比的生产方案：可调循环比流程的投用，使焦化装置可按生产任务在不同循环比的生产方案下安排生产，调整产品结构或处理量，装置更加安全平稳运行，为炼厂创造更大的经济效益。装置采用可调循环比流程后，操作条件见表－3，各种循环比生产方案的处理量及产品分布如表－4所示。在装置投产初期，因渣油库存较高，装置采用0循环比操作，能有效地提高装置加工量。在公司生产250#重油时，装置采用较小循环比操作，部分重循环油外甩，用来调和250#重油，装置液体油收率得到提高。当需要提高轻质油收率时，装置采用较大循环比操作。可调循环比技术的应用，实现了装置加工量和产品分布的最佳组合，从而使装置效益最大化。四、结论可调循环比流程塔底温度低、容易回收装置低温余热、可有效地消除分馏塔底结焦对长周期运行的影响，在处理劣质渣油时也存在一定优势，循环比调节容易并可实现零循环比操作。相对于目前流行的换热后直接进分馏塔塔底的新焦化流程，可调循环比流程投资费用略高，在选择采用何种流程时，应根据实际情况综合考虑。灵活调整循环比的生产技术总结第5页图－1经过对流段换热的传统焦化流程图－2换热后直接进分馏塔塔底的新焦化流程图－3可调循环比焦化流程灵活调整循环比的生产技术总结第6页35036037038039040005101520塔底温度，℃改后改前图-4改造前后分馏塔底温度渣油轻蜡油重蜡油焦化炉对流室分馏塔底230℃375℃270℃240℃340℃280℃渣油360℃渣油渣油217℃渣油330℃中段回流轻蜡油循环油（Ⅱ）循环油（Ⅰ）重蜡油292℃348℃306℃269℃229℃235℃280℃322℃280℃295℃365℃295℃322℃360℃322℃322℃365℃360℃V-104267℃302℃267℃302℃图-六改造后换热网络图-五改造前换热网络灵活调整循环比的生产技术总结第7页图-7劣质渣油产生的弹丸焦灵活调整循环比的生产技术总结第8页表－1纳波原油与其它原油一般性质对比原油的名称纳波原油中质塔河原油重质塔河原油塞巴原油胜利原油密度，t/m3运动粘度，mm2/s５０℃残炭，%酸值，mgKOH/g凝点，℃灰份，%Ｃ，%Ｈ，%Ｓ，%Ｎ，%ＮＩ，ppmＶ，ppm沥青质，%0.9302139.811.840.32-70.0721.890.5785.629410.070.917877.4510.30.83-110.0385.2711.701.580.3228.9150.57.70.9678197916.51.37-70.05984.9810.692.590.4241.229413.70.872111.973.640.93-140.00486.4212.820.600.3014.66.170.480.9161167.846.91.0885.7912.361.070.3827.01.520.84表－2纳波渣油与其它渣油一般性质对比原油名称纳波渣油中质塔河渣油重质塔河渣油塞巴渣油胜利渣油密度，t/m3运动粘度，mm2/s１００℃残炭，%酸值，mgKOH/g凝点，℃灰份，%Ｃ，%Ｈ，%Ｓ，%Ｎ，%Ｎi，ppmＶ，ppmＣu，ppmＦe，ppmＮa，ppm饱和烃，芳烃，0.9773无法做２４.８３０.４２＞５０８５.５７１０.２３２.７８０.９９１９３３２４０.０５１３.４１９.６0.9914３０４.５１６.６０.３２５０.５２８５.３８１０.７７２.１１０.５３５.９２０１０.２１５.０５.５1.0141１２９０１９.８０.６３２０.０７５８５.４２１０.２５３.１２０.５１５１３６５０.１５.８３０.８0.9677181116.980.454786.2711.051.260.9643.220.70.04425.012.80.9814１２５３１３.７８５.７２１１.４７１.３０.８６５２５.２灵活调整循环比的生产技术总结第9页胶质，沥青质，芳烃／沥青质,%１６.８２４５.４４１６.５９１８.０９２.５３０.８３６.２２２.１１０.９３.３２２６.２３５.６２１.６１６.６２.１４20.7040.1129.842.52１８.３３２４７.８１.９１６.８４表－3操作条件一览表项目1234循环比，%0102035分馏塔底温度/℃356358360359蒸发段温度/℃394390388383蜡油箱温度/℃386384381378分馏塔顶温度/℃100102103102分馏塔顶压力/MPa0.1600.1560.1550.148加热炉进料温度/℃320326328334加热炉出口温度/℃495496497498焦炭塔塔顶压力/MPa0.1980.1940.1920.187焦炭塔顶温度/℃424423422422生焦周期/h24242424表－4不同循环比下装置的处理量及产品分布项目1234循环比，%0102035日加工量/t3820368036003460干气，%5.765.875.976.30汽油，%7.287.237.287.23柴油，%33.2533.4233.8334.05轻蜡油，%23.0422.0121.6721.39重蜡油，%7.546.796.225.72焦炭，%23.1424.6725.0325.32轻收，%40.5340.6541.1141.28液收，%71.1069.4669.0068.38