焦炭塔上进料方式对延迟焦化过程的影响
焦炭塔上进料方式对延迟焦化过程的影响
韩海波;王洪彬;李节;刘淑芳;黄新龙
【摘要】在延迟焦化中型试验装置上考察了焦炭塔进料方式对延迟焦化过程的影响.结果表明:在操作条件基本一致的情况下,焦炭塔采用上进料方式与常规进料方式相比,干气产率略有降低,焦炭产率减少明显;在循环比0.50左右的条件下,液体产品产率提高了0.87百分点,其中焦化蜡油产率显著提高;通过对焦炭塔两种进料方式下的产品性质分析发现,焦化汽油、焦化柴油的性质基本一致,但上进料方式下的焦化蜡油性质略差,主要表现在密度、残炭、硫含量、金属含量有所升高,馏程变重,其50％和95％馏出温度分别高出15℃和16℃.%The influe nce of feeding from the upper part of the delayed coking tower on product distribution was tested in a pilot plant.The results showed that upper-feeding method is superior in reduction of C1-C4 yield slightly and coke significantly under the same operation conditions than conventional feeding mode.The liquid yield is improved 0.87 percentage points at the recycle ratio of about 0.5,in which the yield of coking gas oil increases significantly.It is found that the properties of coking gasoline and diesel by the upper feeding are close to the products by bottom feeding way,but the gas oil quality becomes poor.The density,residual carbon,sulfur and metal content are all increased,the distillation range is heavier,the 50％ and 95％ distillate temperatures of diesel is 15 ℃ and 16 ℃ higher than the old
mode,respectively.
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】2017(048)012
【总页数】5页(P48-52)
【关键词】延迟焦化;循环比;进料方式;上进料;产品性质
【作者】韩海波;王洪彬;李节;刘淑芳;黄新龙
【作者单位】中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003
【正文语种】中文
延迟焦化以其工艺成熟、原料适应性强、装置投资低等特点[1]，备受炼油企业重视，是炼油厂主要的重油加工工艺之一。常规的延迟焦化工艺焦炭塔进料方式均采用底部进料，但该工艺过程存在生成油气在焦炭塔内停留时间较长、油气发生二次裂解几率较大以及焦炭粉末夹带严重等问题[2-3]。中国石化炼化工程(集团)(SEG)洛阳技术研发中心在充分分析和研究重油焦化反应机理的基础上，提出了焦炭塔采用上部进料的工艺技术[4]。本研究以劣质重油为原料，考察焦炭塔进料方式对延迟焦化过程的影响。
1.1 实验装置
焦炭塔采用底部进料(常规进料)和焦炭塔采用上部进料的延迟焦化中型试验在SEG 洛阳技术研发中心开发的LYDC-Ⅴ型减黏裂化-延迟焦化-连续蒸馏一体化实验装置上进行，其原则流程见图1。该中型试验装置的延迟焦化进料量为3.0～6.0
kg/h，焦炭塔一次可充约20 kg焦炭[5-6]，来自塔顶的油气经管线进入分馏塔后进行高效分离，从塔底直接得到重油(循环油)，该重油经计量后由高温油泵抽出直接与新鲜进料混合，从而实现了循环油的在线循环操作。
1.2 工艺流程描述
经过预热的原料油由原料泵抽出，经计量后与来自分馏塔塔底经计量的循环油混合后再与一定比例的高温蒸汽混合，然后进入重油加热炉(A或B)加热，控制加热炉
的出口温度为495 ℃，然后高温重油经转油线从焦炭塔的底部/上部入塔进行焦化反应；来自焦炭塔顶部的生成油气进入分馏塔进行产品的在线分离，从分馏塔塔底得到的重油(循环油)经计量后由循环油泵抽出直接与新鲜进料混合，从而实现循环油的在线循环操作；而来自分馏塔塔顶的油气经冷却后进入馏分油接收罐以实现气、油、水的三相分离，不凝气经冷阱深冷后计量、放空；得到的生成油经称重后在实沸点蒸馏装置上进行切割，分别得到汽油馏分、柴油馏分和焦化蜡油。试验结束后对焦化塔进行冷却、除焦。分析气体、液体产品和焦炭的性质。
1.3 分析方法
利用SBD-VI型实沸点蒸馏装置将焦化生成油切割成小于180 ℃的汽油馏分、180～360 ℃的柴油馏分以及大于360 ℃的焦化蜡油，并分别进行性质分析；焦
炭在机械清焦取样后进行常规性质分析。主要分析方法见表1。
1.4 原料性质
表2为实验所用劣质重油的性质。由表2可见，焦化进料的性质很差，密度(20 ℃)超过1 000 kg/m3，重金属Ni+V含量高，质量分数达到285.1 μgg，尽管残炭
仅为19.2%，但其沥青质质量分数高达17.15%。从石油胶体溶液的角度分析[7-9]，焦化进料的胶体体系稳定性较差，由于其沥青质含量偏高，且芳香性储备相对不足，因此在热处理过程中该石油胶体溶液容易过早出现第二液相，故焦化过程应采用较高的循环比操作。
2.1 操作条件和产品分布
表3为焦炭塔采用不同进料方式下的延迟焦化操作条件和产品分布。由表3可见，在重油加热炉出口温度495 ℃、焦炭塔塔顶压力0.17 MPa、循环比0.50左右以
及注汽总量相差不大的情况下，焦炭塔采用上进料方式与下进料方式相比，液体产品产率提高0.87百分点，干气产率略有降低，而焦炭产率减少明显，降低了0.92百分点。究其原因主要是进料方式改变引起的。焦炭塔采用上进料方式时，来自重油加热炉B出口的约485 ℃的高温物流从焦炭塔的上部以旋流的方式入塔，该高
温物流为气液混合物，入塔后气液混合物快速分离，气相向上快速逸出焦炭塔；而液相则沿着塔壁旋流而下，并穿过泡沫层进入焦炭塔的液相反应区，其反应生成的气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油以及焦化循环油呈气相上行穿过液相反应区、泡沫层后离开焦炭塔，而未反应组分以及缩合生成的焦炭留在软焦层继续反应。
在上述过程中，从焦炭塔上部入塔的约485 ℃的高温物料含有10%～40%的气相组分，而入塔闪蒸出来的高温气相组分与来自塔内重油反应生成的气相组分混合后一起从焦炭塔的顶部离开。但因入塔闪蒸出来的高温气相组分在塔内的停留时间较短，从而有效抑制了这部分物料尤其是循环油馏分的二次反应，因此增加了液体收率，降低了干气和焦炭的产率。此外，因焦炭塔采用上进料方式后，从焦炭塔底部进适量的蒸汽，有效降低了生焦孔内的油气线速，也降低了穿过液体反应层和泡沫层的油气线速，从而还可带来以下好处：① 因生焦孔内线速降低，有效减轻了生
焦层内焦炭的涌动，即减轻或消除了焦炭塔的震动，为装置的安全运行提供了条件；
② 因降低了穿越泡沫层的油气线速，可减低泡沫层的高度，有利于提高焦炭塔的
安全生产高度，从而降低焦粉的携带量；或可提高焦化塔的处理能力。
2.2 产品性质
2.2.1 进料方式对汽油馏分和柴油馏分性质的影响表4和表5分别为不同进料方
式下汽油馏分和柴油馏分的性质。由表4和表5可见，两种进料方式下产出的汽
油馏分、柴油馏分的性质基本相同，说明改变进料方式不会对焦化汽油和柴油的性质产生较大影响。
2.2.2 进料方式对焦化蜡油和循环油性质的影响表6和表7分别为不同进料方式下焦化蜡油和焦化循环油的主要性质。由表6可见，在工艺条件基本相同的情况下，与焦炭塔采用下进料方式相比，采用上进料方式时生成的焦化蜡油性质略差，主要表现为密度、残炭、硫含量以及金属(Ni+V+Fe+Ca)含量均有所升高；同时上进料方式时焦化蜡油馏程的50%和95%馏出温度分别比下进料方式时高出15 ℃和16 ℃。表明在反应深度上，焦炭塔采用上进料方式时总体表现要浅一些，而采用下进料方式时相对较深，这主要是因为采用上进料方式时入塔高温油气经快速闪蒸，闪蒸出来的以循环油馏分为主的油气在塔内停留时间较短，二次反应深度较低造成的[10]。由于焦化蜡油的性质变化幅度并不大，因此对其后续加工工艺不会产生较大影响。
由表7可见，在工艺条件基本相同的情况下，与下进料方式相比，焦炭塔采用上进料方式时生成的焦化循环油的性质相对略差，主要表现在密度、残炭、沥青质含量以及金属含量相对较高。尽管循环油性质的变化会对加热炉辐射进料的性质产生影响，但因变化较小，故不会对加热炉辐射段的炉管结焦趋势产生突变式影响。
2.2.3 进料方式对焦炭性质的影响表8为进料方式对焦炭性质的影响。由表8可见，进料方式对焦炭性质的影响较小，两种进料方式下的焦炭性质基本相当，但因硫含量较高，为4.19%以上，远大于3B石油焦的硫含量(质量分数不大于
3.0%)指标要求，因此仅能作为高硫焦出售或作为CFB锅炉的燃料。
(1)在操作条件基本相同的情况下，延迟焦化焦炭塔采用上进料方式与下进料方式相比，干气产率略有降低，焦炭产率降低明显；在循环比0.50左右的条件下，液体产品产率提高了0.87百分点，其中汽油馏分和柴油馏分的产率有所降低，但焦
化蜡油的产率提高明显。
(2)焦炭塔采用上进料方式操作与下进料方式操作相比，焦化汽柴油的性质基本一致，而焦化蜡油和焦化循环油的性质略差，主要表现在密度、残炭、硫含量以及金属含量等均有所升高；其中焦化蜡油的馏程变重，50%和95%馏出温度分别高出15 ℃和16 ℃，但这些性质的变化不会对后续加工产生较大影响。
(3)无论焦炭塔采用上进料方式操作，还是采用下进料方式操作，焦炭的硫质量分
数均在4%以上，仅能作为高硫焦出售或作为CFB锅炉的燃料进行发电。
【相关文献】
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焦化知识
国内外延迟焦化装置工艺水平综述 国内外延迟焦化装置工艺水平综述 一、前言 延迟焦化是一个相当成熟的减压渣油加工工艺，多年来一直被视为一种普通的深 加工手段。近年来随着原油性质变差（指含硫量增加），焦化能力增加的趋势很快。延迟焦化的蜡油在国内一般直接作为催化裂化的原料，但由于其含氮量高，不受催化裂化的欢迎。可有的延迟焦化装置为了以最低的投入扩大生产能力，采用小循环比甚至零循环比来扩大生产能力，造成焦化蜡油数量更多、质量更差，由此成为焦化装置的难点之一。在未来的几年中，我国的延迟焦化装置还要发展，如何认识和评价延迟焦化装置的工艺水平显得更为重要。 二、延迟焦化装置工艺概述 在延迟焦化过程中，渣油原料进入加热炉。在加热炉中，原料被迅速加热和热分 解。加热炉流出物然后进入焦炭塔，完成反应并生成石油焦和塔顶蒸汽。延迟焦化的加工机理如下： (1)当原料流经加热炉时，有一部分气化和中度裂化。 （2）当原料经过焦炭塔时，原料蒸气发生裂化。 （3）留在焦炭塔中的重质液态烃连续裂化和聚合，一直到它们转达化成烃类蒸气和 焦炭，生成的焦炭主要是元素碳，用在下述应用中。气体和液体产物是后续加工装置的有用原料，有时也作为产品。 一个典型的延迟焦化装置由焦化部分、分馏部分、放空部分和焦炭处理设施组成。 焦化气即可在专用的气体回收装置中处理，也可与其他气体一起，送到集中的气体回收装置处理。 1．焦化部分 图1 是典型的焦化部分和分馏部分的流程简图。焦化部分包括的主要设备是焦化 装置加热炉，焦炭塔和水力除焦设备。原料既可以是从上游加工装置来的热料，也可是从储罐来的冷料。它常常在延迟焦化装置内预热。原料送到分馏塔底作为原料缓冲，并与冷凝循环油混合。混合料由泵打入焦化装置加热炉，原料在进入实行焦化反应的焦炭塔前，迅速加热到所希望的焦化温度。焦炭留在焦炭塔中。塔顶馏出油直接进入2 分馏部分。最少需要两个焦炭塔，一个塔处于焦化操作，而另一个塔则在进行除焦。焦炭经吹汽和冷却后，卸去焦炭塔顶部和底部法兰。随后，用高压水和水力钻孔器穿过焦炭钻孔。然后用水力切割器切焦，焦炭便从焦炭塔落入脱水设备，使焦炭与水分离。 2．分馏部分 典型的分馏部分包括焦化分馏塔和附属的热交换设备、轻瓦斯油侧线汽提塔和塔 顶系统。焦炭塔塔顶蒸汽进入分馏塔挡板塔盘下方，在常规的洗涤塔盘下面。为了冷凝循环油和洗涤产物蒸气，用热回流泵把瓦斯油送到洗涤塔盘上。轻瓦斯油和重瓦斯
延迟焦化
延迟焦化 delayed coking石油裂化的一种方法。其主要目的是将高残碳的残油转化为轻质油。所用装置可进行循环操作，即将重油的焦化馏出油中较重的馏分作为循环油，且在装置中停留时间较长。可提高轻质油的收率和脱碳效率。有操作连续化、处理量大、灵活性强、脱碳效率高的优点。延迟焦化是一种石油二次加工技术，是指以贫氢的重质油为原料，在高温(约500℃)进行深度的热裂化和缩合反应，生产气体、汽油、柴油、蜡油、和焦炭的技术。所谓延迟是指将焦化油(原料油和循环油)经过加热炉加热迅速升温至焦化反应温度，在反应炉管内不生焦，而进入焦炭塔再进行焦化反应，故有延迟作用，称为延迟焦化技术。渣油先经加热进入焦炭塔后再进行焦化反应的过程。是一种半连续工艺过程。一般都是一炉(加热炉)二塔(焦化塔)或二炉四塔，加热炉连续进料，焦化塔轮换操作。它是目前世界渣油深度加工的主要方法之一。原料油(减压渣油或其他重质油如脱油沥青、澄清油甚至污油)经加热到495～505℃进入焦炭塔，待陆续装满(留一定的空间)后，改进入另一焦炭塔。热原料油在焦炭塔内进行焦化反应，生成的轻质产物从顶部出来进入分馏塔，分馏出石油气、汽油、柴油和重馏分油。重馏分油可以送去进一步加工(如作裂化原料)也可以全部或部分循环回原料油系统。残留在焦炭塔中的焦炭以钻头或水力除焦卸出。焦炭塔恢复空塔后再进热原料。该过程焦炭的收率随原料油残炭而变，石油气产量一般10％(质量)左右，其余因循环比不同而异，但柴/汽比大于1。 编辑本段延迟焦化工艺 延迟焦化与热裂化相似，只是在短时间内加热到焦化反应所需温度，控制原料在炉管中基本上不发生裂化反应，而延缓到专设的焦炭塔中进行裂化反应，“延迟焦化”也正是因此得名。延迟焦化装置主要由8个部分组成：（1）焦化部分，主要设备是加热炉和焦炭塔。有一炉两塔、两炉四塔，也有与其它装置直接联合的。（2）分馏部分，主要设备是分馏塔。（3）焦化气体回收和脱硫，主要设备是吸收解吸塔，稳定塔，再吸收塔等。（4）水力除焦部分。（5）焦炭的脱水和储运。（6）吹气放空系统。（7）蒸汽发生部分。（8）焦炭焙烧部分。国内选定炉出口温度为495～500℃，焦炭塔顶压力为0.15～0.2 Mpa。 延迟焦化原料可以是重油、渣油、甚至是沥青。延迟焦化产物分为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。对于国产渣油，其气体收率为7.0～10%，粗汽油收率为8.2～16.0%，柴油收率为22.0～28.66%，蜡油收率为23.0～33.0%，焦炭收率为15.0～24.6%，外甩油为1～3.0%。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化的主要产品，但其质量较差。焦化汽油的辛烷值很低，一般为51～64（MON），柴油的十六烷值较高，一般为50～58。但两种油品的烯烃含量高，硫、氮、氧等杂质含量高，安定性差，只能作半成品
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延迟焦化生成弹丸焦的原因及对策 摘要：随着国内焦化原料油劣质化，对渣油吃干炸尽的要求不断提高，为提升经济效益，延迟焦化装置卡边操作、高苛刻度运行，装置产出弹丸焦的几率越来越大，如何预防产生弹 丸焦已成为炼油企业迫切需要解决的一项技术难题，本文结合中石化炼化企业焦化装置运行 情况和笔者自身工作经历，对弹丸焦生成的现象、机理与危害影响进行总结，综合分析研究 产生弹丸焦的原料性质、操作条件，并提出防弹丸焦发生的有效措施，为炼油企业加工劣质 原油少产弹丸焦起到一定的参考作用。 关键词: 延迟焦化弹丸焦对策 由于加工原油性质的逐步变差，延迟焦化的原料也日益劣质化。主要体现在原料密度大，粘度大，残炭值高，酸值高，胶质、沥青质含量高，硫含量高，重金属含量高等劣质原料在 实际生产中时不时产生弹丸焦，严重影响装置的正常运行，还给焦炭用户带来危害，因此有 必要对弹丸焦生成的原因、现象，以及预防措施进行探讨分析，从理论研究到生产实践找出 切实可行的方法来预防弹丸焦的生成。 一、弹丸焦的影响与危害 1.弹丸焦形成的机理 在日常生产中，延迟焦化装置主要是加工减压渣油时生成的焦炭，是一种弹丸焦与海绵 焦的混合固体。生成海绵焦的原因是原料油中沥青质与杂原子的含量相对较低，当含量较高 的时候相应的质量越来越差，产生弹丸焦的几率也就相应增大。一般情况下，弹丸焦都是一 些2~5mm的小球，有时也会达到排球大小，都是致密的低孔隙小球的聚集体。如表1中的焦 炭均选取自同一延迟焦化装置的焦堆，数据表明两者在孔隙度和硬度上有显著差别。 表1 海绵焦与弹丸焦的物理性质 项目 海 绵焦 弹 丸焦备注
焦炭的挥发分/% 1 0.2 9 .6 表现密度/(g/cm3) 1 .79 1 .83 100~15um 1 97 15~0.1um 4 8 2 6 0.1~0.014um 1 6 1 100~0.014um 8 3 4 3 硬度（HGI） 7 2 7 在焦化的反应 过程中，焦炭的形 成途径是在减压渣 油热转化过程中， 例如图1所示，渣 油四组分中的芳烃在高温下，经过芳烃——胶质——沥青质——炭质沥青质过程，最后形成 炭质沥青质。一旦渣油沥青质含量过高就会导致过早的形成炭质沥青质，这些炭质沥青质会 早于原料进入焦炭塔，形成弹丸焦的前期颗粒，在经过一系列的工艺后就形成了弹丸焦【1】。 图1 渣油生成焦炭的反应途径
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状、硬度较大的弹丸焦，会出现焦炭塔剧烈晃动的现象，使焦炭塔顶部管线位移 达10～15cm，带动整个塔体和建筑框架晃动，易撕裂管线法兰，造成火灾事故， 并且除焦时易塌方埋钻，导致无法除焦。进料线压力升高由于原油劣质化，其经 加热炉升温进入焦炭塔后，会在塔内生焦孔中提前成焦，并黏在生焦孔内壁上， 焦炭塔内生焦孔径变小，导致焦炭塔塔底进料线压力升高。当原料沥青质质量分 数升高8个百分点，加热炉出口压力升高0.22MPa，焦炭塔塔底进料线压力升高0.24MPa，会造成原料在炉管内的停留时间延长，加速炉管结焦。同时，由于加 热炉出口压力设置有联锁，一旦压力超过联锁值，将引发加热炉停止进料，装置 停工。 2、原料劣质化对焦炭塔系统的影响 2.1对生焦周期及给水操作的影响 原料劣质化后，焦化装置产品分布发生变化，生焦率增加，为保障合理的焦 炭塔空高，装置生焦周期由固定的36h变成34h或32h，导致生焦周期不固定， 变化大。焦炭塔生产节点出现变化，各项操作时间不固定，增加了焦炭塔的操作 风险。焦炭塔生焦量增加后，由于塔内焦量大，存储的热量多，在给水冷焦期间，不能继续实行给水泡焦操作，只能采用给水溢流的操作方式，才能达到冷焦效果。 2.2焦炭塔进料线压力高，造成加热炉出口压力升高 原料四组分中沥青质含量高，造成渣油经加热炉加热后进入焦炭塔时，在塔 内生焦孔中提前成焦，并粘在生焦孔内壁，造成塔内生焦孔径变小，最后导致焦 炭塔底进料线压力升高，加热炉出口压力同时升高。炉出口压力升高，会造成渣 油在炉管内的停留时间延长，加速炉管结焦；同时由于加热炉出口压力设置有联锁，一旦压力超过联锁值，将引发联锁导致装置停工。如2020年2月12日，切 塔后12h生产塔底盖前压力由正常的0.25MPa逐步升高到0.45MPa，炉出口压力 相应由原来的0.28MPa升高到0.42MPa，当天焦化原料四组分分析中沥青质含量 为25.2%；3月9日，切塔后生产塔底盖前压力由正常的0.25MPa逐步升高到 0.52MPa，炉出口压力升高到0.52MPa，3月10日原料加样分析，四组分分析中 沥青质含量23.1%。
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炼油厂延迟焦化装置生产运行优化措施 摘要：随着延迟焦化原料的恶化，已经切实影响延迟焦化装置长周期运行， 延迟焦化装置的加热炉，焦碳塔和分馏塔的良好运行是该装置长周期安全运行的 关键。以炼油厂90万吨/年延迟焦化装置为例，分析了影响该厂长期运营的相 关因素后，在装置大修期间采取了优化和改造措施，以确保能够满足装置长周期 安全生产及创效。 关键词：长周期；延迟焦化；瓶颈；优化措施 延迟焦化作为炼油厂重要的二次加工技术，由于原料适应性范围广，加工成 本低以及成熟可靠的技术而继续被广泛使用。其运行的平稳与否直接影响着炼油 厂其它装置的正常运行，焦化装置属于炼油二次加工装置。随着炼油企业节能减 排的要求以及技术的进步，炼油厂各装置直接供料成为主流，装置间的相互影响 更显突出。随着原油资源的消耗，原油性质的劣质化趋势明显。受此影响，焦化 装置原料劣质化趋势也明显加剧，不断给装置的长周期稳定运行工作带来新的问 题与挑战。因此，及时总结经验，为装置管理提供技术支持和指导，保证延迟焦 化装置全面实现无故障、长周期运行打下坚实的基础，已经成为一项非常必要的 工作。天津分公司炼油部1#延迟焦化装置最初设计原料参照辽河渣油中石化北京 设计院总承包，中石化第四建设公司承建，为两炉四塔的生产模式。装置始建于1996年，初始设计为100万吨/年，加工原料为大港原油的减压渣油。后在2005 年进行扩能改造为120万吨/年，同时进行了部分材料升级，以适应加工含硫原 油的减压渣油。 2008年装置改为加工高硫原油的减压渣油，加工规模按照90万 吨/年设计。延迟焦化装置规模90万吨/年，设计生焦周期为24小时，操作弹 性为60%～120%。年开工时数8400小时。循环比为0.3，可在0.2~0.4的范围内 调节。1#延迟焦化的主要产品是石油焦。中间产品有干气，液态烃，汽油，柴油，蜡油。装置生产的焦化干气，去干气脱硫单元，脱硫后作燃料气或作制氢原料。 焦化液化气脱硫后最为产品或去气分再加工成丙烯等产品。焦化稳定汽油和柴油 进入汽柴油混合加氢装置。石油焦作为商品出售。
关于对延迟焦化装置技术发展趋势的研究
关于对延迟焦化装置技术发展趋势的研究 石油的生产炼制的过程有许多的细分领域，涉及到许多的生产设备。其中延迟焦化装置就是重要的设备之一，其可以很好的解决原油的重质和劣质化问题。随着石油开采加工技术的进步，延迟焦化装置技术发展迅速，并随着市场的变化而得到不断的进步。 标签：延迟焦化装置;技术发展;趋势研究 前言：延迟焦化技术是重要的渣油转化工艺，通过延迟焦化装置处理催化裂化或加氢裂化不能经济处理的重质、高含杂质的原料，而且在处理最重质的和高含杂质的油料时，无催化剂毒害问题，具有非常显著的经济效益和环保效益。本文就延迟焦化装置技术的发展趋势进行简要阐述，以供参考。 1.延迟焦化装置技术的现状及问题 延迟焦化技术因其原料适应性强、技术成熟、投资和操作费用较低，是重油、渣油、劣质渣油的重要加工手段之一。而且，相比加氢技术，延迟焦化在经济效益上的优势更为明显。当然，延迟焦化装置也因环保问题严重而倍受关注，我国国内目前延迟焦化装置总处理能力约在1亿吨左右，每年因此而产生焦炭生产量高达数千万吨，即使按最低量百分之一的挥发量计算，也会给环境造成巨大的负担。现阶段，延迟焦化装置主要存在几个方面的问题： 1.1液体收率不理想，生焦率偏高 现阶段，国内延迟焦化液体收率偏低而生焦率偏高的问题较为突出，这是由于几方面的原因造成的，一是质量低劣的重蜡油没有合理的去向，导致不能采用超低循环比操作;二是怕影响加热炉的长周期操和顺利切除焦炭，导致不能采用更高的加热炉出口温度;三是加热炉能耗问题导致不能提高加热炉的给热量。 1.2焦化过程存在污染 由于除焦、脱水、取焦、输送、存储及装车过程均为开放式作业，吹汽放空污水含硫、含油、含焦没有合理的去向，直接送至污水汽提，所含的重油和焦粉影响污水汽提的正常操作。送至冷焦水罐，导致冷焦水含油超标，以及冷焦水罐顶尾气含硫化物影响环境。而且焦池也不密闭，除焦过程中挥发性有机化合物、恶臭气体及石油焦粉尘对环境造成严重污染。 1.3延迟焦化装置不能按照产生弹丸焦正常生产 延迟焦化装置在加工劣质渣油时会产生弹丸焦，给水冷焦时焦炭塔会产生振动而导致安全隐患，当前通常采用原料调全、降低反应温度、降低焦炭塔气速和提高循环比来规避此问题，然而防止产生弹丸焦的同时也降低了焦化的液体收
延迟焦化装置石油焦灰分异常原因分析及应对措施
延迟焦化装置石油焦灰分异常原因分析 及应对措施 摘要：延迟焦化是将渣油通过焦化炉进行加热，然后经高流速在短时间内进 入到焦炭塔进行裂解缩合反应的一种工艺技术，通过这种技术可以将重质渣油进 行进一步的提炼，生成轻质油和石油焦产品。为提高延迟焦化装置的经济效益， 保证石油焦产品的正常外输，需要严格把控石油焦的产品质量，进一步减少石油 焦中的灰分含量，从而提升石油焦产品的合格标准。但是随着原油劣质化的程度 加深，延迟焦化加工原料种类的不断扩大以及工艺技术的不断革新，影响石油焦 灰分质量的因素也多种多样。因此需要从各个方面对导致石油焦灰分质量不合格 的原因进行分析，并总结其相应的改进措施。 关键词：延迟焦化；石油焦灰分；原因；应对措施 引言 中国石化天津分公司2#延迟焦化装置在2007年开工建设，设计规模为230 万吨/年，采用“两炉四塔”的工艺来生产满足市场需求的石油焦产品。目前天 津分公司石油焦出厂执行二级企标《石油焦》标准（Q/SH 3180 001— 2018(2021)），该二级企标只有5号石油焦，其中要求灰分质量分数不大于0.8%。为了能够更大限度地将石油焦产品转劣质为优质，更好地提高石油焦产品在市场 上的经济效益，实现石油焦产品的提质增效，需要采取措施进一步降低石油焦中 的灰分含量，使其满足行业的2A级标准（灰分质量分数不大于0.35%）。因此就 需要对整个延迟焦化装置的生产过程作进一步的分析，寻找出影响石油焦灰分质 量的原因。这样就能够通过对这些影响因素采取相应的应对措施来降低石油焦灰 分的质量分数，同时也能够给其它装置在出现类似问题时提供相关的借鉴基础。 一、石油焦产品情况
焦化反应机理及延迟焦化装置的工艺原理流程
第二章焦化反应机理及延迟焦化装置地工艺原理流程 2.1 石油烃类地热化学反应 2.1.1 烃类热裂化地反应机理 烃类热加工过程包括减粘裂化、热裂化和焦化等多种工艺过程,其反应机理基本上是相同地,只是反应深度不同而己.重质渣油地组成十分复杂,除了各种烃类之外,还含有较多地胶质和少量沥青以及碱金属、重金属、氮化物等杂质.所以,其热转化反应机理十分复杂.b5E2RGbCAP 热转化机理可用自由基理论来解释,烃分子热裂化是在高温下键能较弱地化学键断裂生?和C?等较小地自由基可以从其他烃分子抽取一个氢自由基而生成氢HCHH?、成自由基532气或甲烷及一个新地自由基.较大地自由基不稳定,会很快再断裂成为烯烃和小地自由基.这一系列地连锁反应最终生成小分子地烯烃和烷烃.除了甲基自由基外,其他自由基虽然也能从烃类中抽取氢自由基<或甲基自由基）生成烷烃,但是速度很慢.约有10﹪地自由基互相结合生成烷烃,终止反应.以下分别用烷烃、芳香烃说明热转化地反应机理.p1EanqFDPw (1>烷烃地热转化 ①大烃分子地C—C键断裂生成两个自由基： CH→2CH? 1734168②生成地大分子自由基在β位地C—C键再继续断裂成更小地自由基和烯烃： CH?→H+CH? 9841784 CH?→H+CH? 594422 CH?→H+CH? 34396 CH?→CH+H? 4522③小地自由基<例如甲基自由基,氢自由基）与其他分子碰撞生成新地自由基和烃分子： CH?+CH→CH+CH? 3316334416H?+CH→H+CH? 333421616④大地自由基不稳定,再断裂生成小地自由基和烯烃： CH?→CH+CH? 1716163388⑤自由基结合生成烷烃连锁反应终止： H?+H?→H CH+H?→CH4 →CH 181788CH?+CH→CH 2093817异构烷烃地热转化反应机理与正构烷烃基本相同. 3CH?+H? (2>芳烃地热转化 在热转化过程中,带侧链芳烃中地烷基侧链会发生与烷烃相似地键断裂,但芳环不断裂,形成稳定地芳环自由基.芳环自由基可以再断裂或发生缩合反应生成多环芳烃和稠环芳烃.DXDiTa9E3d ①芳烃地大分子侧链分裂： CHCH1→CHCH?+CH? 172665810254②生成地自由基再分裂： CHCH?→CH+CH? 524465622个或多个苯环<萘环,蒽环）缩合物,逐步转化为稠环芳烃.缩合程度越深,环上地氢原子数越少. 裂化气中含,正构烷烃热分解时,例如.自由基反应机理可以解释烃类热反应地许多现象． C、C低分子烃较多,所以很难生成异构烷烃和民构烷烯烃等.RTCrpUDGiT 各种烃类地热化学反应 212.1.2 烃类在高温<400～550℃）地作用下主要发生两类反应：一类是裂解反应,它是吸热反应；另一类是缩合反应,它是放热反应.至于异构化反应,在不使用催化剂地条件下一般是很少发生 地.5PCzVD7HxA (1>烷烃 烷烃地热化学反应主要有两类： ①C—C键断裂生成较小分子地烷烃和烯烃. ②C—H键断裂生成碳原子数不变地烯烃及氢. 上述两类反应都是强吸热反应.烷烃地热反应行为与其分子中地各键能大小有密切地关系.表 2-1-1列出了各种键能 延迟焦化装置焦炭塔定期检验案例总结 与缺陷简析 摘要：针对延迟焦化装置情况，以及焦炭塔的定期检验问题，应当进行充分 地分析，全面地了接焦炭塔在定期检验时可以出现一些状况，并根据焦炭塔设计 和制造，还有运行特点，总结相关经验，探讨出现问题的原因，并采取相关措施 进行解决。 关键词：延迟焦化；焦炭塔；定期检验；案例；缺陷；分析 焦炭塔在延迟焦化装置当中是关键的设备，这种设备作为周期性设备，在实 际使用过程中大概是24-48小时之间，温度会出现一次波动，主要的操作过程， 分为了一下几个方面。首先，是蒸汽预热和油气预热。其次，是倒塔和进油生焦，以及吹蒸汽和水冷却。最后，是排水和除焦等。在进行正常进行水力除焦。如果 焦炭塔要长期地处于急冷或者是急热循环状态，内部介质就会出现载荷作用。因此，焦化工艺和服役环境，使焦炭塔承受了非常复杂的变化，如果长期服役容易 出现各类问题。在对一些延迟焦化装置和焦炭塔定期检验过程中，发现了焦炭塔 出现鼓胀变形等问题，所以要对这些发现问题进行分析和处理，才能有效地提高 焦炭塔的检验和维护水平。 1设备和检验的基本概况分析 1.1相关的技术参数情况介绍 一般情况下由焦炭塔1#、2#和13个筒节，以及锥形封头和球形封头组成的，主要的技术参数，主要有以下几个方面。第一，是主体的材质，一般都是20g。 第二，是规格。一般都是使用φ6000×31509×32 mm。第三。设计压力。大概是0.30MPa。第四，是设计温度。大多是475 ℃。第五，是工作压力。大多是采用 ≤ 0.28Mpa。第六，是工作温度。实际使用中一般是≤ 475℃。第七，是介质情 况。大多采用的是油气和焦炭，还有渣油和水蒸气。第八，是产品标准。大多都 使用GB150-89。 1.2检验的基本情况分析 在实际工作中，应当情况其对两台焦炭塔进行检验，主要体现在以下几个方面。第一，进行宏观检验。先要查看鼓胀和变形情况，也就是看两台焦炭塔的下 半段筒节，是否出现了严重鼓胀和变形情况，一般上半段的变形情况都不太明显，在半径方向上最大的鼓胀量大概是在 83mm左右。多数的筒节呈都会呈现出“C” 形鼓胀方式，也有少数是“ε”形鼓胀的，整体上大多是呈现出“糖葫芦状”鼓胀。变形比较大的部位，大多都集中在了东南到西南半圈位置。而内壁板材的也 会出现裂纹，在两台塔的鼓胀变形比较严重部位，内壁表面会出现裂纹。将内表 面板材的焦层进行一定打磨以后，发现裂纹的开口较小，用肉眼难以发现。需要 使用裂纹测深仪，或者是超声仪进行测量，才能知道裂纹的实际深度。同时还会 出现塔体倾斜的情况，根据相关的规定，塔体在安装过程中，垂直度能够允许的 偏差，一般是塔器总高度的0.1% ，不能超过 0mm。在停工的状况下，如果测量 1# 塔和 2#塔分别出现了倾斜，且倾斜程度超过了标准，这样的情况应当及时地 进行处理。在检验过程中，如果发现了接管出现了弯曲倾斜，还有两台塔钻焦口 上的急冷油口接管出现了倾斜，应当给予重视。也要查看地脚螺栓是否出现断裂，每台焦炭塔都有32 根地脚螺栓，如果塔体出现倾斜，就要查看地脚螺栓，如果 发现螺栓锈蚀和断裂，应当将所有的地脚螺栓拆除检查，并及时地进行相关处理。第二，进行壁厚测定。利用超声波测厚仪，对鼓胀变形部位的板材进行测厚。第三，进行表面的无损检测。使用便携式的交流磁探仪，对所有内壁的对接焊缝，以及筒体的鼓胀变形部位，还有其他一些部位进行渗透检测。第四，进行埋藏缺 陷检测。利用数字脉冲超声波检测仪，对两台焦炭塔的下半段筒体，还有锥形封 头等所有内壁对接焊缝，以及筒体鼓胀变形部位进行检测。第五，进行理化分析。对焦炭塔筒体的纵环缝等部位和材料进行硬度测试和具体的金相分析。 2分析缺陷原因和相关处理 2.1产生缺陷的原因分析 延迟焦化装置长周期运行的影响因素及 对策浅析 摘要：延迟焦化装置长周期运行的影响因素较多，如原料性质的变化较大、焦炭塔油气管线结焦。为了延长延迟焦化装置长周期运行周期，工作人员可从对加热炉出口的温度进行调整、调整循环比、防范炉管结焦等方面着手，实现预期的目标。 关键词：延迟焦化装置；长周期运行；影响因素；对策 当前，原油重质化问题不断加快，逐步提高对轻质油产品的需求，在此背景下延迟焦化装置以工艺简单、设备投资少与技术成熟度较高的优势，逐步得到人们的重视。然而，延迟焦化装置长周期运行的影响因素较多，很有必要提出相应的解决对策。 1延迟焦化装置长周期运行的影响因素 1.1原料性质的变化较大 延迟焦化装置除了可以充当炼厂的“垃圾桶”，也原料也难以优选。对于常减压装置的减压油渣必须借助焦化轻质化处理。但是，原料性质不断加重的过程中，逐步增加了结焦倾向，增加了操作难度，很大程度上影响了装置长周期运行[1]。对于延迟焦化装置而言，长期运行的关键点在于加热炉的炉内不结焦，需要工作人员选择具有良好热稳定性的延迟焦化原料，确保加热炉升温期间无缩合与裂化反应，确保胶体结构更为稳定。若沥青质与饱和烃的含量增加，就会降低延迟焦化原料的热稳定性，若破坏了胶体结构的稳定性，容易导致其出现分相结焦的问题；反之，增加了芳烃和胶纸含量，就会导致焦化原料的热稳定性被延迟，其在加热炉炉管内不容易结焦，对提高延迟焦化装置长期运行起到促进作用。 1.2焦炭塔油气管线结焦 焦炭塔油气管线结焦这一问题容易导致系统的操作压力升高，对装置轻质油 收率产生影响，重则还会导致焦炭塔超压的安全阀起跳的问题。日常操作期间， 油气管线结焦很大程度上受到反应温度、注入方式、急冷油性质、阻焦剂及消泡 剂性质的影响。若加热炉的出口温度升高，就会增加焦炭塔内气相符合，气相线 速高就会携带大量的焦粉，导致油气管线容易结焦[2]。加热炉出口的温度不高， 就会增加焦炭塔内的泡沫，反应后期若泡沫层无终止反应，就可以给汽给水，同 样会出现油气管结焦的问题。焦炭塔顶急冷油主要的优势在于让焦炭塔顶温度降低，且将高温油气中的焦粉降低，让油气线速提高。 2延迟焦化装置长周期运行影响因素的解决对策 2.1对加热炉出口的温度进行调整 油渣裂化反应中温度是相当重要的影响因素之一。加热炉出口温度变化的情 况对焦炭塔内温度与反应深度产生直接的影响，其对焦化分流的质量与分布情况 产生直接的影响。若温度不高，那么焦化反应的深度不足；温度较高，焦化反应 的深度较深，就会增加除焦低难度。此外，温度较高，增加了炉管结焦的概率， 生产周期明显缩短。焦化装置加工时油种的变化比较明显，需要工作人员对加热 炉的出口温度进行调整时以原料性质为基础。 加热炉出口温度的高低的确定通常需要以材料临界点的温度为依据，临界反 应温度由油品的性质决定[3]。生产期间受到原材料频繁变化的影响，还需要对系 统生焦、产品分布方面的因素进行考虑，基于黏度指标对热炉出口稳定进行确定，可指导性更强。若渣油炉的黏度较低，那么其出口温度较高；若渣油炉的黏度较高，那么渣油炉的温度较低。目前，通常需要控制加热炉出口温度在495~505℃ 之间，确保可以在不同的工况下对加热炉出口的温度进行控制，提升加热炉运行 的安全性与稳定性，让其分布更为合理。 2.2调整循环比 若压力与反应的温度恒定，那么循环比很大程度上影响了装置的操作费用、 加工量、产品分布与性质。通常情况下，若循环比不高，就会减少柴油与焦化汽 油的收率，增加了焦化轻蜡油的收率，减少了气体收率与焦炭，增加了处理量。 延迟焦化废水处理技术介绍 朱丽云; 王国涛; 李安俊; 王振波; 王坤; 石景园 【期刊名称】《《石油化工设备》》 【年(卷),期】2019(048)006 【总页数】7页(P40-46) 【关键词】延迟焦化装置; 含油废水; 含硫废水; 污染; 处理技术 【作者】朱丽云; 王国涛; 李安俊; 王振波; 王坤; 石景园 【作者单位】中国石油大学(华东) 山东青岛 266580 【正文语种】中文 【中图分类】TQ050 随着国民经济的不断发展，我国对石油的需求日益旺盛。延迟焦化是将重油等转化为液体和气体产品、生成石油焦的加工工艺，是重要的重质油深加工装置。延迟焦化装置具有原料适应性强、投资低等优点，近年来发展迅速，延迟焦化加工原油量占原油总加工量的比重不断增加。延迟焦化装置加工渣油能力也已超过催化裂化装置，成为我国渣油深加工最主要的装置，但它也是石油加工中产生污染最为严重的环节[1-4]。在延迟焦化过程中会产生大量废水，废水中含有大量的焦油、焦粉和硫等物质，同时散发恶臭气体，如果不经过处理直接排放，会造成生态破坏并危害人类健康。因此，对延迟焦化废水进行分析，并选择适宜的工艺来处理延迟焦化废水成为各炼化企业亟待解决的问题。 1 延迟焦化废水分类 1.1 含油废水 1.1.1 吹气冷凝水 焦炭塔生焦完毕后会产生大量的过热蒸汽，蒸汽自焦炭塔底部进入，同时吸收焦油和硫化物等有害物质而产生高含油废水。吹气冷凝水来源见图1。 图1 吹气冷凝水来源 目前，产生的吹气冷凝水从焦炭塔顶部排出，继而进入放空塔，经过空冷器处理、油水分离器分离后才能排放[1]。经空冷、隔油处理之后的吹气冷凝水可以再次使用，为冷焦水提供补给[2，5-7]。 1.1.2 冷焦水 冷焦水分为小给水和大给水2部分。焦炭塔经过吹气之后，其温度可以到达300 ℃左右，此时通过引入少量冷焦水来降低焦炭塔温度，这部分冷焦水称为小给水。当焦炭塔温度降低之后，为了吸收焦炭塔中的油和水，引入大量冷焦水，这部分冷焦水称为大给水[3-4，8-9]。冷焦水经一系列的处理后可循环利用。 1.1.3 切焦水 切焦水处理过程见图2。 图2 切焦水处理过程 冷焦水处理完毕之后，切焦水罐中的水由切焦水高压泵抽取从顶部送入焦炭塔进行切焦处理，高压水流切割附着于焦炭塔内的焦炭，最后切焦水和焦炭一起从焦炭塔底部流入沉淀池。在一次沉淀池中，颗粒较大的焦粉会沉淀下来，然后切焦水和颗粒较小焦粉再流入二次沉淀池。沉淀池中设置有格栅，用于拦截焦粉，同时沉淀池可以使切焦水的温度降低。沉淀池出水经过泵送至旋分除焦器，在旋分除焦器的作用下进一步除焦，之后送入切焦水罐储存，进行循环使用[4-5，10]。 1.1.4 其他含油废水 循环比对塔河常压渣油延迟焦化工艺过程的影响 王洪彬;韩海波;江莉;黄新龙 【摘要】以塔河常压渣油为原料,在中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发的在线循环延迟焦化中型试验装置上考察了循环比对其产品分布和产品性质的影响.结果表明:当循环比由0.92降低到0.39时,气体和焦炭的产率分别降低了1.71和2.57百分点,而液体产品的收率则增加了4.17百分点,液体产品收率的增加主要表现在焦化蜡油收率增加了8.97百分点;降低循环比后焦化蜡油的性质变差,密度(20℃)由918.0 kg/cm3上升到938.3 kg/cm3,残炭由0.03％增加到0.25％,95％馏出温度由390℃提高到463℃,尽管这会增加其加氢精制的难度,但仍可作为加氢处理工艺的掺兑原料. 【期刊名称】《石油炼制与化工》 【年(卷),期】2016(047)001 【总页数】4页(P58-61) 【关键词】塔河常压渣油;延迟焦化;循环比;液体收率;焦化蜡油 【作者】王洪彬;韩海波;江莉;黄新龙 【作者单位】中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003 【正文语种】中文 塔河原油的密度大、残炭高、沥青质及重金属含量高[1-4]，属于重质原油，而在 实际的加工过程中，即使常压渣油(简称常渣)作为焦化装置的进料，为了延长装置的运行周期也采用了大循环比操作[5-6]，但造成液体收率较低、加工能耗较高、 经济效益较差等问题。 为了优化延迟焦化装置的生产，技术人员从原料控制、循环比优化、工艺参数调整等方面提出了技术解决方案，如翟志清等[7]通过原料性质优化、原料热稳定性改 善以及装置各单元的优化操作实现了焦化装置掺炼塔河减压渣油(简称减渣)的长周期运行；宋安太[8]通过原料预处理及开工阶段和正常操作阶段的参数优化确保了 装置的长周期运行；代长江[5]通过优化改造装置的工艺流程和设备使循环比由设 计值的1.0降到了0.8，并取得了良好的改造效果。 以下重点介绍塔河常渣作为延迟焦化装置的进料，重要的操作参数之一循环比对其产品分布和产品性质的影响。 1.1 试验装置 试验是在中国石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发的在线循环延迟焦化中型试验装置上进行的，其模拟工艺流程示意见图1。 该套装置的进料量为3.5～6.0 kgh，进料时间为15～24 h，由DCS控制，温度、压力、流量以及循环比等工艺参数控制平稳，开停工简单、安全，操作方便，炉管不易结焦，焦炭塔除焦省力，物料平衡在99.3%以上。 1.2 试验原料 塔河常渣的主要性质见表1。从表1可以看出，塔河常渣的密度(20 ℃)高达1.004 gcm3，残炭高达19.2%，C7不溶物(沥青质)质量分数高达17.15%，重金属 Ni+V质量分数高达258.1 μg/g。该物料性质很差，不宜采用固定床加氢处理技 术来加工[9]。而作为延迟焦化装置的原料，为了防止炉管结焦，延长运行周期， 降低焦炭塔操作压力对焦化过程的影响 黄新龙;王宝石;李晋楼;王洪彬;李出和 【摘要】考察了降低焦炭塔操作压力对延迟焦化过程的影响.中试结果表明:在炉出口温度、注汽量、循环比等操作条件相同的情况下,当焦炭塔的操作压力由0.195 MPa降低到0.115 MPa时,气体和焦炭的产率降低,液体产品收率提高且表现在焦 化蜡油收率的提高上,二者分别提高了2.03百分点和4.64百分点;随着焦炭塔塔顶 压力的降低,焦化汽油和焦化柴油的性质不变,但焦化蜡油性质变差,主要表现在密度、残炭、沥青质、氮含量及金属含量等均有所升高,95％馏出温度提高14℃;石油焦 的挥发分呈降低趋势. 【期刊名称】《石油炼制与化工》 【年(卷),期】2019(050)004 【总页数】4页(P16-19) 【关键词】延迟焦化;操作压力;液体产品收率;产品性质;挥发分 【作者】黄新龙;王宝石;李晋楼;王洪彬;李出和 【作者单位】中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化工程建设有限公司;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003;中国石化工程建设有限公司 【正文语种】中文 延迟焦化因工艺成熟、原料适应性强、装置投资低等特点[1]，备受炼油企业重视。近年来，我国延迟焦化加工能力增长快，技术进步也较快。近十几年的快速发展，尽管在提高加热炉出口温度、降低焦炭塔操作压力、降低循环比、缩短生焦周期、安全与联锁控制、保护环境等方面与国外技术相比还有一定差距[2-3]，但这种差 距正在缩小或超越。 据文献[4]报道，焦炭塔的压力每降低0.05 MPa，液体产品的收率平均增加1.3百分点，焦炭产率降低1.0百分点。因此国外公司开发的延迟焦化技术基本采用了低压操作，以Conoco Phillips公司的技术为代表的操作压力最低仅为0.105 MPa，而国内设计的焦化装置操作压力较高，一般为0.17 MPa左右，但有的焦化装置操作压力已降到了0.145 MPa左右，目前降低焦炭塔的操作压力主要受到工程技术 的限制。本研究以劣质重油为原料，重点考察焦炭塔操作压力对延迟焦化过程的影响。 1 实验 1.1 试验装置 中型试验是在中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心(简称SEGR) 开发的LYDC-Ⅴ型减黏裂化-延迟焦化-连续蒸馏一体化试验装置上进行的，其焦 化工艺的原则流程见图1。 该套中型试验装置的重油进料量为3.0～6.0 kgh，焦炭塔一次可充约20 kg焦炭[5-6]，来自焦炭塔顶的高温油气经大油气管线进入分馏塔后进行高效分离，从塔 底直接得到重油(循环油)，该重油经计量后由高温油泵抽出直接与新鲜进料混合，从而实现循环油的在线循环操作。 图1 延迟焦化中试装置工艺流程示意 1.2 原料性质 3.2.1 延迟焦化工艺过程 延迟焦化工艺是焦炭化过程（简称焦化）主要的工业化形式，由于延迟焦化工艺技术简单，投资及 操作费用较低，经济效益较好，因此，世界上85%以上的焦化处理装置都采用延迟焦化工艺。 延迟焦化工艺基本原理就是以渣油为原料，经加热炉加热到高温（500℃左右），迅速转移到焦炭 塔中进行深度热裂化反应，即把焦化反应延迟到焦炭塔中进行，减轻炉管结焦程度，延长装置运行周期。焦化过程产生的油气从焦炭塔顶部到分馏塔中进行分馏，可获得焦化干气、汽油、柴油、蜡油、重蜡油产品；留在焦炭塔中的焦炭经除焦系统处理，可获得焦炭产品（也称石油焦）。 减压渣油经焦化过程可以得到70%左右的馏分油。焦化汽油和焦化柴油中不饱和烃含量高，而且含 硫、含氮等非烃类化合物的含量也高。因此，它们的安定性很差，必须经过加氢精制等精制过程加工后才能作为发动机燃料。焦化蜡油主要是作为加氢裂化或催化裂化的原料，有时也用于调和燃料油。焦炭（也称石油焦）除了可用作燃料外，还可用作高炉炼铁之用，如果焦化原料及生产方法选择适当，石油焦经煅烧及石墨化后，可用于制造炼铝、炼钢的电极等。焦化气体含有较多的甲烷、乙烷以及少量的丙烯、丁烯等，它可用作燃料或用作制氢原料等石油化工原料。 从焦化过程的原料和产品可以看到焦化过程是一种渣油轻质化过程。作为轻质化过程，焦化过程的 主要优点是它可以加工残炭值及重金属含量很高的各种劣质渣油，而且过程比较简单、投资和操作费用较低。它的主要缺点是焦炭产率高及液体产物的质量差。焦炭产率一般为原料残炭值的1.4～2倍，数量较大。但焦炭在多数情况下只能作为普通固体燃料出售，售价还很低。尽管焦化过程尚不是一个很理想 3 的渣油轻质化过程，但在现代炼油工业中，通过合理地配置石油资源和优化装置结构，它仍然是一个十分重要的提高轻质油收率的有效途径。 近年来，对用于制造冶金用电极，特别是超高功率电极的优质石油焦的需求不断增长，对某些炼油 厂，生产优质石油焦已成为焦化过程的重要目的之一。 3.2.2 延迟焦化反应机理 渣油在热的作用下主要发生两类反应：一类是热裂解反应，它是吸热反应；另一类是缩合反应，它 是放热反应。总体来讲，焦化反应在宏观上表现为吸热反应，而异构化反应几乎不发生。渣油的热反应可以用自由基链反应机理来解释。一般认为烃类热反应的自由基链反应大体有如下三个阶段：链的引发、链的增长和链的终止。 链的引发 烃分子分解为自由基是由于键C—C的均裂，而不是C—H键，因后者的键能较大，并且主要断裂在碳 链的中部，如： 链的增长 这是一种由一个自由基转化为另一个自由基，使自由价继续传递下去的过程。在此过程中，较小的 自由基如H?、CH? 、CH?能在短时间内独立存在；而较大的自由基则比较活泼和不稳定，只能在瞬间 存在，因此它会继续分裂，成为烯烃和小的自由基；这些小的自由基会继续攻击其它烃分子，产生新的自由基，新的自由基继续分裂，这样就形成了一个不断增长的反应链。直到反应产物离开反应系统，链的增长才会结束。具体通过如下反应： 自由基的夺氢反应 其通式为： 烃分子中碳原子上的氢被夺取的难易程度由易到难的次序是叔碳>仲碳>伯碳。它们与自由基反应的 相对速度也是按照这个次序进行的，而且温度越高，它们之间的差别也越小。 自由基的分解反应 自由基本身可以分解，生成一个烯烃分子和一个含碳数较少的新自由基，从而使其自由价传递下去。 自由基的分解主要发生在具有未成对电子碳的β-键位置上，这也就是所谓的β-断裂规则。如： 延迟焦化装置分馏岗位技术问答 延迟焦化装置分馏岗位技术问答 1、什么是延迟焦化? 答：重质油品经管式加热炉加热到焦化反应所需要的温度，并使之迅速离开加热炉管，在焦炭塔内油品进行裂解和缩合反应，生成的油气由焦炭塔顶逸出，生成的焦炭留在塔内。在这一过程，焦化反应被推迟到焦炭塔中进行，因此，称为延迟焦化过程。 2、系统压力对延迟焦化反应有何影响? 答：系统压力直接影响焦炭塔顶压力的变化，焦炭塔的压力下降使液相油品易于蒸发，也缩短了气相油品在塔内的停留时间，从而降低了反应深度。压力降低会使蜡油产率增大，而汽、柴油的收率、气体及焦炭的产率都会降低。如果要取得较高的汽、柴油收率，就应采用较高的操作压力，而要取得较高的液体收率则应采用较低的操作压力。一般来说操作中焦炭塔的压力控制在0.13～O.24MPa。 3、循环比对延迟焦化反应有何影响? 答：循环比对装置的处理能力、产品性质及其分布都有重要的影响。循环比增大之可使焦化汽、柴油收率增加，焦化蜡油收率减少，焦炭和焦化气体的收率增加。循环比对装置处理量也有较大的影响。在焦化加热炉能力确定的情况下，增大循环比将使装置的处理能力减小；降低循环比就可加大新鲜原料的处理能力.近年来延迟焦化工艺的发展趋向是尽量降低循环比，其目的是通过增产焦化蜡油来扩大催化裂化、加氢裂化的原料油量，降低生焦量，提高处理量。 4、原料性质对延迟焦化反应有何影响? 答：对于焦化原料来说，日常分析的主要数据有：残炭、硫含量及密度。其中，最重要的指标是残炭，因为残炭与原料的生焦倾向和生焦量关联性很好，如果残炭较高，则焦炭、气体收率高，液体收率较低，反之亦然。硫含量主要是影响产品的质量，如果原料的硫含量高，则产品中硫含量也相应上升，特别是石油焦中含硫量会大大上升，同时以焦化产品为原料的后续脱硫装置，处理能力会受到影响。原料 延迟焦化装置事故案例分析及安全措施 (延迟焦化高研班培训材料) 李出和 中国石化工程建设公司 2005年12月 目 录 1、前言 (3) 2、国内部分延迟焦化装置安全事故案例及分析 (5) 3、国外部分延迟焦化装置安全事故案例及分析... 15 4、目前国内延迟焦化装置存在的安全隐患 (20) 5、消除延迟焦化装置安全隐患的几点措施 (22) 1、前言 2、 3、随着世界原油价格的升高，炼油厂的成本不断增加，经济效益下降。由于重质原油和劣质原油的价格较低，加工重质原油和劣质原油日益得到国内炼油工作者的重视。延迟焦化装置作为一种适应性强、投资少、见效快的渣油加工工艺，也越来越多的被许多炼油厂采用。为提高炼油厂加工重质原油和劣质原油的适应性，大部分炼油厂都在增加焦化装置的加工负荷，并且使焦化装置加工的原料更重、硫含量更高，这样就给现有焦化装置的操作带来了更多的安全隐患。为了保证延迟焦化装置的安全操作，讨论和借鉴过去焦化装置发生的安全事故，找出现有焦化装置存在的安全隐患，通过技术改造、科学管理和精心操作等避免类似事故的发生是延迟焦化工作者的一项重要工作。 4、 5、事故按类型一般分为：火灾事故、爆炸事故、设备事故、生产事故、交通事故、人身事故和放射事故。1.火灾事故：在生产过程中，由于各种原因引起的火灾，并造成人员伤亡或财产损失的事故；2.爆炸事故：在生产过程中，由于各种原因引起的爆炸，并造成人员伤亡或财产损失的事故；3.设备事故：由于设计、制造、安装、施工、使用、检维修、管理等原因造成机械、动力、电气、电信、仪器（表）、容器、运输设备、管道等设备及建（构）筑物等损坏造成损失或影响生产的事故；4.生产事故：由于违规操作或其他原因造成停产、减产以及跑油、跑料、串料的事故；5.交通事故：车辆、船舶在行驶、航运过程中，由于违反交通、航运规则或因机械故障等造成车辆、船舶损坏、财产损失或人身伤亡的事故；6.人身事故：员工在劳动过程中发生的与工作有关的人身伤延迟焦化装置焦炭塔定期检验案例总结与缺陷简析
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