延遲焦化節(jié)能新工藝及對設備性能的影響_圖文

1、第31卷第4期 2003年4月華南理工大學學報(自然科學版Journal of South China University of Technology(Natural Science EditionVol 3I No 4 April 2【03文章編號:1000565x(200304一002804延遲焦化節(jié)能新工藝及對設備性能的影響郭崇志 梁遠峰(華南理工大學工業(yè)裝備與控制工程學院,廣東廣州510640摘要:在對煉油裝置中傳統(tǒng)的焦炭塔蒸汽大吹汽工藝進行分析的基礎上,提出了以水 代蒸汽的節(jié)能降耗新工藝及其新的工藝步驟,并進行了現(xiàn)場試驗,在比較產(chǎn)品質量指標數(shù) 據(jù)、設備薄弱溫度循環(huán)和應變循環(huán)測試數(shù)據(jù)

2、驗據(jù)的基礎上,證明了此新I藝技術在提高產(chǎn) 品質量,降低能源消耗和設備女荷等方面的新穎性和合理性,分析了由此對設備長周期運 行性能帶來的益處關鍵詞:延遲焦化;焦炭塔;節(jié)能降耗;新工藝中圖分類號:rE 624.3+2文獻標識碼:A延遲焦化是煉油化工的重要生產(chǎn)流程之一,主 要作用是利用煉油過程中的渣油,經(jīng)二次加工,回收 輕質油和冶金、國防、化工等工業(yè)需要的石油焦炭. 其主要工藝過程(參考文獻:盛建業(yè).茂名石化公司 工藝技術要覽,1992.是“加熱一切換一生焦一冷焦 一除焦”,焦炭塔是其中核心工藝設備,其操作特點 是冷熱交替循環(huán),以48h為周期.每周期中,塔內(nèi)溫 度循環(huán)過程為:將經(jīng)過加熱爐加熱到420

3、490的 渣油,通過切換由塔底送人焦炭塔內(nèi)進行生焦反應. 反應完成后,再由冷焦過程將生成的焦炭由420 490冷卻至45,隨后通人高壓水進行水冷除 焦,再通過切換將420490的渣油送人焦炭塔, 完成一個生產(chǎn)周期,循環(huán)操作.其中“玲焦”操作過程 又分為小吹汽一大吹汽一水冷3個工藝步驟.在傳 統(tǒng)工藝中,大吹汽一般都是利用系統(tǒng)蒸汽作為冷卻 介質,將焦炭塔中的熔融渣油從420490左右的 溫度冷卻至120左右.它是煉油過程中耗用蒸汽 最多的工藝過程,約每塔次的蒸汽耗用量達40t左 右.一般煉油廠采用2爐4塔制的雙塔切換操作,以 全年開工150次借計,4個塔每年蒸汽耗量在2.1萬噸以上,而且常常在生產(chǎn)

4、高峰期影響全廠的蒸汽收稿H期:2002一0530傳統(tǒng)工藝的“大吹汽”采用蒸汽而不用水作冷卻 介質,主要原因是傳統(tǒng)觀點認為,大吹汽之前焦炭塔 內(nèi)的焦溫高達420490左右.用水冷焦要比用蒸 汽冷焦降溫速度快,在420490降溫至45的 急冷過程中溫差過大,對塔壁將產(chǎn)生較大的熱應力 沖擊,由于生產(chǎn)周期短,反復的冷熱沖擊極易造成塔 體變形、開裂、疲勞、材料脆化等,從而影響焦炭塔的 安全運行和使用壽命.采用蒸汽冷卻,溫降速度緩 和,蒸汽由420490降溫至120的過程中溫差 相對較小,且蒸汽擴散易于均勻,對生焦質量較有 保證.1水代汽大吹汽工藝分析蒸汽大吹汽工藝中,冷焦時先用小吹汽過程對 管口疏通,然

5、后是大吹汽對熔融焦冷卻,直至溫度由 420490降至120,再充水冷至45.焦炭塔內(nèi)容積相當巨大,塔內(nèi)焦層容積達幾百 立方米,冷焦前溫度為420490的熔融焦本是一 個相當可觀的高溫熱源.若達到同樣的冷焦作用,以 水代替蒸汽注人焦層中,則水在向焦層的擴散過程 中會不斷吸熱汽化,從而冷卻塔壁.只要控制得當, 使水在到達塔壁前全部汽化,就不會對塔壁造成激 冷,產(chǎn)生熱應力沖擊,從而取得與采用蒸汽進行大吹 汽冷焦同樣的效果,合理利用能源,節(jié)約系統(tǒng)蒸汽.第4期 郭崇志等:延遲焦化肯能新T藝廈對設備性能的影響大吹汽操作時,通過注入一定的水量+使其產(chǎn)生蒸汽 (產(chǎn)生的蒸汽量大致與原工藝要求從塔外噴人的蒸 汽量

6、栩當,則水在熔融焦內(nèi)打散時產(chǎn)生的蒸汽不斷 使熔融焦沸騰,產(chǎn)生劇烈的攪拌作用,從而義使水汽 更加分散和均勻,直至達到塔壁前全部汽化,當其接 觸到塔壁時已成為100左右的蒸汽,這與外注蒸 汽的效果完全一樣.由于水不斷汽化,從熱焦中小斷 吸收熱量,使得塔內(nèi)溫度下降,即熔融焦與塔壁的溫 度梯度降低,反而利于改善由于溫差引起的熱應力 狀態(tài).此外,長期生產(chǎn)中,塔內(nèi)壁粘結了一層堅硬致 密的結焦層,該焦層起到了一定的隔熱保護作用,對 緩和蒸汽或水冷卻時對塔壁的熱應力沖擊破壞是非 常有利的。用水代蒸汽進行大吹汽,除了進行工藝 試驗以控制合理的冷卻過程外,還要充分考慮新L 藝對產(chǎn)品質量指標的影響.基于以上分析,首

7、先計算達到完全汽化的水量. 原則上注人的水既要冷焦,又要全部汽化.由此可得 到用來代替蒸汽冷焦的水用量2J.2工藝試驗2.1試驗方案工藝計算表明大吹汽工藝操作需耗用水量約 29t,為了保證進入焦炭塔的水能全部汽化,應考慮 留有適當余量.此外,為r避免一次性注水量太大而 發(fā)生岡汽化不充分,造成部分水直接冷卻塔擘,B成 急冷、急熱沖擊,操作上宜采用分段、分流量注水法 最終制定的方案如表1所示,為了便于比較,將傳統(tǒng) 方案列于表2.采l新工藝操作方案rablc l opcration schcme for ncw processing表2傳統(tǒng)工藝操作方案Table 2opera“on scheme f

8、or tra di【ionalproccsslng 由表l可知,小吹汽后先以8t/h流量的蒸汽 噴半小時(約4t蒸汽,然后分3段時間以不同的 流量注水共25t,冷至120后,再與傳統(tǒng)工藝一樣 大阜=充水.22新工藝對產(chǎn)品質量的影響首先】現(xiàn)場宴驗的方法驗證和比較了新舊一【藝 對產(chǎn)品質最的影響,具體做法足:每一試驗周期均抽 取產(chǎn)品化驗,比較其質量指標,由于傳統(tǒng)工藝已有大 量的檢驗數(shù)據(jù),故重點測試新工藝試驗的數(shù)據(jù),進行 了3次以上的現(xiàn)場試驗表3給出了3次試驗的產(chǎn) 品質量指標測試數(shù)據(jù)從結果看,新舊工藝的質量指 標較為接近,并大大優(yōu)于國標和企業(yè)標準,說明采用 新工藝達到了很好的效果.經(jīng)濟效益計算表明,傳統(tǒng) I一藝中,每生產(chǎn)一塔焦炭約需蒸汽40t,新工藝則只 需5t(比原工藝節(jié)約87.5%,每塔可節(jié)約蒸汽量 35t,4個塔每年可節(jié)約21萬噸蒸汽,此外,還大大 改善了全廠蒸汽供給平衡.表3質量指標比較(質量分數(shù)TIble 3Item comparison of produc Ls quali Ly %3新工藝對設備的影響