延遲焦化工藝新進展-瞿國華

延遲焦化工藝新進展

瞿國華

110630

1焦化工藝面臨的幾個核心問題

一重油加工工藝的合理選擇（重油熱加工）

二我國焦化面臨的新問題和新進展

三焦化產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)

重油加工工藝的合理選擇221世紀常規(guī)能源和新能源發(fā)展地位3高油價時代原油資源特點（2001－2030）油價處于相對較高的位置原油質(zhì)量繼續(xù)變差、變壞。原油比重越來越大，含硫量越來越高，除此之外，有些原油含有大量的金屬，有的含有大量有機酸，很難用常規(guī)的加工方法進行煉制非常規(guī)石油產(chǎn)量的比例將越來越多，如各種稠油、油砂瀝青等。

4中石化、中石油總公司加工原油情況

劣質(zhì)原油的加工已成為煉化企業(yè)的必修課，加工能力是今后衡量一個煉化企業(yè)綜合競爭力的重要標準。

2010年中國石化進口高硫原油加工量突破7000萬噸，比上年增長17%。按全年高低硫平均價差計算，累計降低原油采購成本7.5億元。中石化年份數(shù)量萬噸/aS%比重

酸值mg-KOH/g2005104830.990.86290.262006110001.080.86960.37

中石油大連石化每年加工300多萬噸大慶原油，油質(zhì)較好，其余的1700萬噸加工量主要來自中東、西非的進口油，API在34以上，硫含量在2以上。

5世界煉油業(yè)高度重視重油加工發(fā)展世界煉油加工能力

百萬桶/天

19901995200020052010％蒸餾74.675.683.689.495.828.0催化裂化11.912.714.616.017.849.6加氫裂化2.93.44.55.26.4120.6重整10.710.812.113.515.343.0焦化2.73.13.94.5

5.396.3

6世界重油加工能力分布（1999）工藝 美國加/墨/委

亞洲 歐洲世界合計/% 熱裂化/減粘5.98 21.37 26.31 118.19 226.81 29.38 焦化 107.42 31.96 31.74 37.40 234.9 28.74 脫瀝青 15.51 2.15 2.31 2.53 25.25 3.20 催油催化

33.75 6.75 93.80 20.74 160.66 20.36 加氫處理

固定床 36.95 1.46 61.40 7.56 121.51 15.40

膨脹床 5.67 8.64 1．19 4.43 22.47 2.85

懸浮床 — 0.32 — 0.22 0.07 合計 195.28 72.65 216.75 191.07 789.25 100.00(mt/a）7我國年煉油加工能力變化（2000-2007）年份常壓蒸餾減壓蒸餾催化裂化延遲焦化渣油加氫20023314711429869955924650550020033452711499381057562725055002004333171149938106278372505500200537194115585711137042450550020064177911731731183674505086002007427191174576118863480008600

kt/a821世紀中國發(fā)展煉油工業(yè)應高度重視高硫重質(zhì)原油的加工－2005上海論壇輕質(zhì)原油是美國的核心利益所在，中國大量進加工輕質(zhì)原油，會招致美國出于戰(zhàn)略利益的打壓和出于經(jīng)濟利益的競爭。所以，中國參加高硫已有定價機制和擴大高硫原油的加工能力正當其時。

“加大重質(zhì)原油的利用可以為中國不斷增長的能源需求找到新的空間。如果美國和中國改造煉油設(shè)備而更多地使用重質(zhì)原油，國際油價將可能重新回到每桶15－25美元之間?！蹦壳?，全球生產(chǎn)的原油70%是高硫重質(zhì)原油，市場高硫重質(zhì)原油的代表是迪拜原油。一般，迪拜高硫重質(zhì)原油比輕質(zhì)的西德克薩斯（WTI）低5－6美元/桶，但油價頂峰時，二者可差18美元/桶。而且高硫重質(zhì)原油價格波動相對較小。如去年，9－10月，WTI從40美元/桶漲到55美元/桶以上，布倫特原油從37美元/桶漲到51美元/桶，但迪拜原油一直徘徊在37－38美元/桶之間。

中國如果進入市場波動較小的高硫原油市場，可以減少過于依賴輕質(zhì)原油所帶來的市場風險

－普氏亞洲總編輯DavidEmsberger9含硫原油的硫含量分類標準低硫原油硫含量≯0.5％

含硫原油硫含量0.5%－2.0％高硫原油硫含量≮2.0％10重原油密度分類標準（15.6℃）輕質(zhì)原油密度≯0.8654中質(zhì)原油密度0.8654－0.9340重質(zhì)原油密度≮0.934011稠油粘度分類標準粘度（油層條件下）普通稠油：50－10000）兆帕秒，能流動特稠油：（10000－50000）兆帕秒，流動困難超稠油：大于50000兆帕秒，不能流動

中國四大稠油采區(qū)遼河、勝利、中原、新疆其中遼河產(chǎn)量占70％12拉丁美洲重質(zhì)原油名稱API比重含硫％傾點℃350℃輕油收率％v 墨西哥瑪雅（MAYA） 220.91823.32-17.840.4 委內(nèi)瑞拉蒂亞、胡安娜重質(zhì)12.10.98212.7-1.117.61

委內(nèi)瑞拉、梅雷（Merey） 17.40.94682.2-23.331.3 委內(nèi)瑞拉、白奇圭羅（Bachaguero）16.80.95062.4-23.329.1委內(nèi)瑞拉、博斯凱（Boscan） 10.100.99605.510 17.1113重油加工工藝三大方向

脫碳（Carbonrejection）

加氫（hydrogenaddition）

脫碳+加氫組合工藝

14脫碳過程（carbonrerejection

）

脫碳過程又分為熱脫碳和非熱脫碳過程

熱脫碳包括減粘（visbreaking）、焦化（coking）、RFCC、水蒸氣裂解（steamcracking）、裂解（pyrolysis）

非熱低溫脫碳過程包括溶劑脫瀝青（solventdeasphalting）和溶劑萃取（solvantextraction）

15加氫過程（hydrogenaddition）

包括直接加氫或從高氫源如輕烴或水的加氫。加氫過程包括加氫減粘（hydrovisbreaking）

催化脫硫（catalyticdesulfurization）催化脫氮（catalyticdenitrogenization）脫金屬（demetalization）加氫裂化（hydrocracking）加氫裂解（hydropyrolysis）16各種渣油加工的渣油轉(zhuǎn)化率17渣油加工工藝的操作溫度和操作壓力18各種金屬含量>343℃常渣改質(zhì)工藝適用范圍19脫碳是重油輕質(zhì)化的主要途徑世界渣油加工能力中加氫過程不足五分之一，而熱加工為主的脫碳過程的加工能力約占一半以上。我國的渣油借助脫碳過程輕質(zhì)化的比例更高，加氫過程所占的份額更小輕質(zhì)油的氫含量與氫碳比顯著高于重質(zhì)油。重油輕質(zhì)化的實質(zhì)是原料中氫的重新分配，即在生成氫碳比比原料大的輕質(zhì)油的同時，必然生成氫碳比比原料小的重質(zhì)產(chǎn)物，如焦炭等脫碳過程生成的輕質(zhì)液體產(chǎn)物產(chǎn)率約為原料的65%，一般需要補充進行加氫精制

脫碳是我國重油輕質(zhì)化的主要途徑渣油加氫工藝完全依仗外加的氫來提高全部產(chǎn)物的氫碳比如果用加氫工藝加工一億噸的減壓渣油，就是要把氫碳比約為1.6的重質(zhì)原料全部轉(zhuǎn)化為氫碳比約為1.8的輕質(zhì)油，這樣就必須加入約2%的氫，其數(shù)量高達二百萬噸左右。假如用輕油制氫，那就要耗費約七百萬噸輕油，在一定程度上增加了生產(chǎn)成本和影響到煉廠總輕油收率脫碳是我國重油輕質(zhì)化的主要途徑當煉廠加工劣質(zhì)含硫原油時，固定床渣油加氫工藝不能加工高金屬含量原料是其最大的問題，當原料金屬含量大于100－150ppm，裝置操作周期小于1年，無法和全廠長周期運轉(zhuǎn)匹配。同時，催化劑更換頻繁，生產(chǎn)成本大大提高，產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染問題長期看來，脫碳和加氫這兩類重油加工工藝必然共存，而且在一定條件下互相補充形成組合工藝，但渣油加氫建設(shè)投資較大，對原油的性質(zhì)尤其是重金屬含量有一定要求，以及氫成本較高等原因，今后在相當時間內(nèi)脫碳仍將是我國重油加工的主要手段。煤變油和油變碳的爭論

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延遲焦化發(fā)展不平衡性1資源因素含硫重質(zhì)原油加工量大量增加。美國、中國2市場因素焦化輕質(zhì)油收率高，柴油收率高，焦化石腦油是一種良好的乙烯原料（中國國情），美國燃料油消耗量減少，重油加工工藝選擇焦化。歐洲燃料油消耗大，主要發(fā)展減粘裂化3環(huán)境因素焦化裝置對環(huán)境影響較大，一些國土較小的國家如日本等發(fā)展渣油加氫，發(fā)展焦化較少4經(jīng)濟因素重質(zhì)原油價格低，價格波動范圍小，加工重質(zhì)原油原料成本低，經(jīng)濟效益較好（鎮(zhèn)海煉廠）

21焦化型煉廠總收率爭論，是否低？低多少？加氫型煉廠耗氫量大于焦化型煉廠國外煉廠氫耗計入公用工程或外購，不進入收率煉廠制氫用石腦油為1比（3.5-4），考慮該因素，二者總收率差別不大，認為焦化資源利用差的說法是沒有根據(jù)的惠州煉廠的焦化產(chǎn)能420萬噸/a,煉廠總收率比中石化系統(tǒng)優(yōu)良?；轃捴刭|(zhì)餾分油加工負荷68.23%，是青島煉廠的1.18倍（48.3%），是海南煉廠的1.11倍（54.34%）。納爾遜煉廠復雜系數(shù)評價體系：惠煉為9.97、青島為8.45、海南為8.9822惠州煉廠技術(shù)經(jīng)濟指標與設(shè)計指標對比表指標 設(shè)計值2010年上半年綜合商品率（%） 93.64 94.45輕油收率（%） 77.18 80.49加工損失（%） 0.42 0.41煉油綜合能耗 70.38 64.8823三個新煉廠主要技術(shù)經(jīng)濟指標

（2010.1-6）

名稱達標指標海南煉化青島煉化惠州煉油專業(yè)達標綜合商品率（％）92.8294.7594.45輕油收率（%）80.0174.5480.49加工損失（％）0.670.430.41原油途耗（%）0.230.160.04煉油綜合能耗（千克標油/噸）65.3760.5764.88我國焦化現(xiàn)狀和面臨的新問題

24延遲焦化工藝的發(fā)展簡史1930年8月世界上第一套延遲焦化裝置在美國懷亭煉廠建成投產(chǎn)1963年撫順石油二廠建成了第一套國產(chǎn)延遲焦化裝置，能力0.30Mt/a

1989年錦州石化建成了我國第一套1.0Mt/a大型化延遲焦化，單套裝置能力首次突破百萬噸大關(guān)。1994年錦州石化建成了我國第一套0.1Mt/a的針焦和針焦鍛燒裝置2000年1月上海石化建成了我國第一套1.0Mt/a（目前能力12mt/a）“一爐二塔”流程的大型延遲焦化裝置，焦碳塔直徑8.4m，達到了國際大型焦碳塔水平。裝置采用雙面輻射加熱爐，低NOx火咀；多點注汽，在線清焦技術(shù)；采用新型換熱流程，新型水力除焦器，高切焦水泵壓力，國產(chǎn)中子料位計使用情況良好。此后，有多套百萬噸級裝置大型焦化裝置（一爐二塔、）順利建成投產(chǎn)，最大的焦炭塔直徑為9.4米（金陵石化、揚子石化）。

25焦化－現(xiàn)代煉油廠的垃圾桶焦化是單純的熱轉(zhuǎn)化過程，不存在催化劑污染中毒等問題國產(chǎn)和進口原油中有相當一部分屬于金屬含量和殘?zhí)恐岛芨叩牧淤|(zhì)原料。新疆塔河重質(zhì)原油常壓渣油金屬含量高達416μg/g(其中Ni51μg/g、V365μg/g)、殘?zhí)恐?9.8%；沙特重質(zhì)原油減壓渣油的金屬含量高達275μg/g(其中Ni68μg/g、V207μg/g)、殘?zhí)恐?.2%這些重質(zhì)原料催化裂化和渣油加氫不能進行加工，延遲焦化是這類渣油輕質(zhì)化的最佳途徑。26世界延遲焦化產(chǎn)能快速增加由于世界燃料油需求減少，重油深加工增加，汽油和中間餾分油需求增加以及重質(zhì)和超重質(zhì)原油產(chǎn)量增加的緣故。焦化在含硫原油和重質(zhì)原油加工總流程中占有重要的位置。

2000年世界焦化能力是20.6mt/a，2005年為24.4mt/a,,平均增長18.56%90年代我國焦化和催化兩條工藝路線并行發(fā)展，催化裂化發(fā)展稍快于焦化，

新世紀中國焦化能力發(fā)展快于催化，2001年全國焦化產(chǎn)能2164萬噸/a，2002年2525萬噸/a，2003年2930萬噸/a2004年3725萬噸/a2005年4245萬噸/a27國內(nèi)焦化產(chǎn)能已接近9000萬噸/a中石油產(chǎn)能2110萬噸/a（包括中石油蘇丹煉廠200萬噸/年延遲焦化）中石化延遲焦化加工能力近年來發(fā)展最快，焦化產(chǎn)能3500萬噸/a中海油430萬噸/a地方煉廠3000萬噸/a（包括山東、廣東、江蘇、黑龍江等省份）。合計8930萬噸/a（2009年）

28

我國和美國延遲焦化加工能力占原油一次加工能力的比較2920世紀90年代中國催化裂化和延遲焦化重油加工量比較（1999年超過）30近年我國延遲焦化技術(shù)新進展加熱爐技術(shù)/效率的改進（金陵石化：高裂解度延遲焦化加熱爐技術(shù)

）在線清焦技術(shù)發(fā)展（高苛刻度焦化）焦炭塔底蓋機/自動化出焦技術(shù)縮短焦炭塔生焦周期/提高焦炭塔生產(chǎn)效率

31階梯式雙面輻射加熱爐

階梯式雙面輻射加熱爐優(yōu)點高的平均熱通量（heatflux）爐管體積有所減少高的爐管內(nèi)流速各管程獨立控制斜的爐墻可達到爐內(nèi)更均勻的熱通量（最大熱通量僅高于平均熱通量的20%）SEI已成功開發(fā)新型國產(chǎn)階梯式雙面輻射加熱爐（濟南、滄州煉廠）

32FW公司的階梯式雙面加熱爐

33FW階梯式雙面加熱爐內(nèi)部情況

34國內(nèi)加熱爐技術(shù)改進（石油大學/SEI）

建議推廣推廣附墻式燒嘴定向反射式爐墻進料爐管下進上出優(yōu)化爐管數(shù)量優(yōu)化多點注汽液收率提高2%

35焦炭塔自動卸蓋系統(tǒng)的開發(fā)與推廣

自動焦炭塔DN900塔頂蓋機已全面推廣。從安全生產(chǎn)和加工劣質(zhì)原油等工藝要求考慮應盡快推廣直徑9m以上焦炭塔自動塔底蓋機。國內(nèi)從2002年起第一代液壓技術(shù)半自動裝卸設(shè)備，已有工業(yè)使用案例（上海石化）。建議全面推廣第二代自動平板閘閥式裝卸蓋系統(tǒng)，我國有引進設(shè)備案例（惠州煉廠），國產(chǎn)化案例有蘭煉機械廠和洛陽澗光二種產(chǎn)品有多年使用經(jīng)驗。36焦炭塔底部半自動裝卸蓋系統(tǒng)

37焦炭塔底部帶滑閥自動裝卸蓋系統(tǒng)

38在線清焦技術(shù)發(fā)展加熱爐在線清焦技術(shù)包括：

在線清焦（onlinespalling）;在線機械清焦（onlinepigging）和在線燒焦技術(shù)加熱爐在線清焦技術(shù)有利于提高焦化操作的苛刻度；縮短焦炭塔生焦周期和提高焦化安全生產(chǎn)可靠性加熱爐在線清焦技術(shù)是否成熟和加熱爐設(shè)備設(shè)計有密切關(guān)系。如在線剝離onlinespalling技術(shù)和爐管和吊架的抗震結(jié)構(gòu)、爐管壁厚有關(guān)。在線清焦（onlinespalling）;在線機械清焦（onlinepigging）是一種低碳排放的清焦技術(shù)，值得推廣

39焦炭塔生焦周期調(diào)查

（1966年API調(diào)查54套焦化裝置）40延遲焦化發(fā)展遇到的新問題

焦化工藝苛刻度偏低，焦炭產(chǎn)率偏高，輕油收率偏低國內(nèi)外二種焦化生產(chǎn)效率選擇方案（用好在線清焦）焦化裝置設(shè)備大型化和產(chǎn)能大型化矛盾進一步推廣焦炭塔自動出焦設(shè)備系統(tǒng)開發(fā)階梯式雙面輻射加熱爐控制彈丸焦（shotcoke）的生成完善加熱爐在線清焦（onspalling）多元化開發(fā)高硫石油焦利用途徑節(jié)能與環(huán)保41焦化工藝苛刻度偏低，焦炭產(chǎn)率偏高，輕油收率偏低焦化加熱爐出口溫度偏低，優(yōu)化加熱爐爐管溫度分布（金陵石化）加熱爐變溫操作循環(huán)比偏高焦炭揮發(fā)分偏高

國產(chǎn)石油焦揮發(fā)分含量最高為17.6%，平均10.74%。進口石油焦最高為13.2%，平均10.2%

進一步優(yōu)化焦炭塔除焦技術(shù)惠州焦化可作為近期趕超對象

42二種焦化裝置生產(chǎn)效率選擇方案長周期方案（低苛刻度）要求加熱爐長周期運行（2-3年）FW/惠州等加熱爐中等運轉(zhuǎn)周期（3-5月）。高苛刻度方案（爐出口溫度+5℃）、高液收率、高產(chǎn)出關(guān)鍵措施：在線清焦技術(shù)（onlinespalling&onlinepigging）要過關(guān)

43生產(chǎn)技術(shù)高效化－循環(huán)比合理選擇超低循環(huán)比（FW－SYDECTMTM公司和CONOCO公司）

注意對蠟油質(zhì)量變差的影響低循環(huán)比靈活可調(diào)循環(huán)比（長嶺煉油廠）餾分油循環(huán)(CONOCO公司)。對減少焦碳生成，增加液體產(chǎn)率和延長爐子運轉(zhuǎn)周期是有利的。到1996年已有23套裝置應用高瀝青質(zhì)稠油、小型焦化、多產(chǎn)焦化石腦油場合采用大循環(huán)比。目前國內(nèi)循環(huán)比為0.15－0.4。

44提高焦化裝置生產(chǎn)效率其他措施裝置產(chǎn)能大型化縮短焦炭塔生焦周期（進展較快，1966年水平）優(yōu)化焦炭塔的除焦工藝（切焦水壓力及其他操作條件等）先進控制技術(shù)（APC控制）對提高產(chǎn)能，降低能耗有良好的效果

45產(chǎn)能大型化和設(shè)備大型化的矛盾

焦化裝置設(shè)備大型化基本過關(guān)（焦炭塔/加熱爐）焦化裝置單套能力在100-200萬噸/a左右。更大產(chǎn)能的焦化裝置還比較少，國外焦化裝置產(chǎn)能大部分為3-5mt/a，要建設(shè)一批產(chǎn)能400萬噸/a（2路4塔）的國產(chǎn)焦化裝置目前許多煉廠有2-3套百萬噸級產(chǎn)能較小焦化裝置在運行，不利于煉廠節(jié)能降耗。應逐步建設(shè)大型焦化裝置來代替產(chǎn)能較小的老焦化裝置。

46彈丸焦

47彈丸焦（shotcoke）的產(chǎn)生原料油中瀝青質(zhì)和雜原子含量低時，易生成海綿焦，對安全生產(chǎn)有影響原料油中瀝青質(zhì)和雜原子含量高時，彈丸焦的產(chǎn)率可能達50%以上一般規(guī)律是當焦化原料的MCR/HI比小于2時容易生成彈丸焦

殘?zhí)迹∕CR）；瀝青質(zhì)（HI庚烷不溶物）

48部分減壓渣油的結(jié)焦特性

油種殘?zhí)?瀝青質(zhì)%MCR∶HI管輸14.63.24.56(＞2)卡斯特拉33.3928.81.16(＜2)委油常渣19.712.361.59(＜2)委油減渣24.814.841.67(＜2)

揚子石化加工卡斯特拉原油49焦炭塔底蓋處彈丸焦球(不帶滑閥卸蓋)

50彈丸焦的利弊美國焦化裝置生產(chǎn)彈丸焦是比較普遍的，估計1996年美國生產(chǎn)的石油焦中有55%含有彈丸焦。彈丸焦呈球狀、有高硬度、高熱膨脹系數(shù)(CTE)和高密度等特點，使它能適用于某些特定應用中，如二氧化鈦制備、核用石墨（如果硼含量低）、和石墨注模料等。對焦化裝置安全生產(chǎn)不利（切焦階段），價格較低。生成彈丸焦對煉廠有有利的一面，因為這種操作狀態(tài)通常能使延遲焦化裝置的液體和氣體產(chǎn)品的產(chǎn)量最大化，并且除焦較為容易。近來彈丸焦的用途在不斷擴大，非常適合作為CFB鍋爐燃料，具有燒焦效果好的特點（天津石化、洛陽石化）。彈丸焦粉正推廣用于玻璃工業(yè)代替重油作燃料。

51抑制彈丸焦生成從調(diào)整焦化操作條件方面：如提高焦炭塔壓力和焦化循環(huán)比；較低焦化溫度也可抑制彈丸焦的產(chǎn)生，但不能太低。調(diào)整焦化原料組成：加入催化裂化油漿可以抑制彈丸焦的生成，一般不大于原料的10%-15%。采取上述措施將導致輕油收率和裝置出力的下降，能耗上升。對煉廠講是不經(jīng)濟的。

52FW公司對付焦化彈丸焦的措施

注意優(yōu)化焦化裝置設(shè)計：特別強調(diào)焦炭塔自動裝卸蓋和出焦系統(tǒng)

改善操作工藝：一是要改善焦炭塔的激冷過程，以保證消除焦炭塔熱點的出現(xiàn)和防止床層出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。二實施焦炭塔變溫操作：

?在生焦周期最后2-4小時內(nèi)提高加熱爐出口溫度以減少焦炭塔頂部焦炭的揮發(fā)分（VCM），使之更堅硬有利于激冷和減少產(chǎn)生熱點的傾向。在切換到冷焦炭塔后可選擇任一的較低溫度但整個生焦周期還是處于較高的加權(quán)平均溫度。

?在切換焦炭塔以后采用較低溫度使焦炭塔低部焦炭更加緊密。這就很少有產(chǎn)生焦炭崩塌和由于產(chǎn)生熱點導致產(chǎn)生突然噴發(fā)現(xiàn)象。

?可以用添加FCC油漿方法來抑制彈丸焦生成。如配合使用加熱爐溫度變溫技術(shù)則更加有效。

嚴格執(zhí)行操作規(guī)程

53洛陽石化CFB鍋爐燒進口彈丸焦海綿焦的硫含量2.74%，灰份0.49%，水份10.74%，揮發(fā)份11.38%，低位發(fā)熱量31959.69KJ/KG進口彈丸焦硫含量3.48%，灰份0.58%，水份6%，揮發(fā)份11%，低位發(fā)熱量32650KJ/KG。彈丸焦價格低前者100-125元/d。燒彈丸焦后，該廠CFB鍋爐的飛灰可燃物從原先的15.83%下降至9.89%

（中國石化新聞網(wǎng)2010-11-19）54高硫石油焦利用的幾點基本思路

高硫石油焦市場和價格的不穩(wěn)定性，煉廠外銷存在很大的銷售風險煉廠必須有自己的高硫石油焦配套利用措施，其原則應是“本廠利用為主，少量出廠為輔，甚至完全不出廠”貫徹“以焦代油”方針如用低價高硫石油焦為原料來代替石腦油、重油等油品得到煉廠自用的氫氣和公用工程（蒸汽或電力），則不僅可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益，還可以提升全廠輕油收率，增產(chǎn)市場急需的油品。選擇有關(guān)工藝路線時，煉廠應采用在成熟基礎(chǔ)上相對先進的已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)，技術(shù)可靠性要求是第一位的目前以高硫石油焦為原料制取氫氣和獲得蒸汽和電力的清潔燃燒技術(shù)已經(jīng)成熟，55金陵石化高硫石油焦出廠價格56鎮(zhèn)海煉化高硫石油焦出廠價格

57其他焦化技術(shù)進步節(jié)能降耗方面的差距能耗主要要抓加熱爐效率和低溫熱利用等，裝置綜合能耗高，是造成操作費用偏高的重要原因之一進一步改善裝置環(huán)境保護和工業(yè)衛(wèi)生方面（停工檢修時蒸塔廢氣）焦化原料管理，優(yōu)化原料結(jié)焦性分析（長周期運轉(zhuǎn)的主要因素）擴大焦化原料（煉廠三廢，催化油漿問題）原料多樣化方面爭取有進一步突破(非常規(guī)石油)稠油直接焦化生產(chǎn)寬餾分乙烯原料，乙烯原料緊張的煉廠可提高焦化汽油干點，到230－250℃（設(shè)計干點150℃）

58化工型延遲焦化（提供化工原料）乙烯裂解石腦油質(zhì)量標準（摘要）

項目新加坡(OpenSpec)中石化密度0.65-0.750.65-0.75

P%65min65min（n-p30min）

N%實測報告

A%實測報告

O%≯1.0≯1.0

硫ppm≯800≯800

餾程℃初餾>25≮2550％報告干點≯204≯204

59加氫焦化石腦油族組成

％m項目

NPIPNOAC41.07C54.231.880.53C66.053.522.80C78.413.835.820.701.07C88.674.597.924.28C98.492.863.002.91C106.553.124.400.49C111.503.124.400.49∑44.9721.1124.470.708.75

（上海石化數(shù)據(jù)）

60加氫焦化石腦油乙烯裂解摸擬計算結(jié)果％m

項目 COT835℃S/HC0.6 H2 0.91 C1 14.85 C2＝

28.83

C3＝

13.09 C4＝＝

4.35 C5+ 11.44 B 8.65 T4.47 X1.95 ArC9*1.59

焦化產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)

1焦化瓦斯的利用

2焦化石腦油利用

3焦化柴油（航煤）的利用

4焦化蠟油（輕、重蠟油）的利用

5高硫石油焦的利用

61國外超重質(zhì)油焦化過程收率

（FW－SYDECTM

）％項目OrinocoMreyMaya油阿拉伯混合石腦油14.0716.7113.5012.64LCGO28.3831.6928.7727.09HCGO28.4820.7920.8131.24焦炭32.4435.7739.8030.91焦碳含硫4.653.966.026.39

焦化條件：低壓－0.103Mpa超低循環(huán)比1.05

62石油焦的主要特征石油焦外觀為形狀不規(guī)則、具有金屬光澤、黑色或暗灰色固體,有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)。石油焦的主要成分是炭青質(zhì)，并含有一定量的揮發(fā)份、灰分和水份。石油焦的元素組成為碳90％～97％，氫1.5％～8.0％，還含有少量硫、氮、氧和金屬等。按物理結(jié)構(gòu)大體可分為海綿焦、針狀焦和彈丸焦延遲焦化裝置生產(chǎn)的石油焦一般為生焦，若要生產(chǎn)冶煉用電極等產(chǎn)品時，需經(jīng)過煅燒，成為熟焦，又稱煅燒焦。

63石油焦分類

種類 硫含量%主要用途高硫焦 ＞4 燃料中硫焦2～4

制鋁電極低硫焦 ＜2高級焦64世界石油焦產(chǎn)量統(tǒng)計及預測

萬t/a年份美國其它地區(qū)總計200053901840539020056690269066902010729030207290平均年增長率，%1992-19974.111.56.11997-20052.27.34.12005-20101.32.31.7

高硫石油焦產(chǎn)量增長較快，預計2010年世界高硫石油焦占總產(chǎn)量的比例，將增長到72%

65中國原油加工量及石油焦產(chǎn)量萬噸/年年份原油加工量焦化產(chǎn)能石油焦產(chǎn)量產(chǎn)率%2002218962465508.032.322003252552372603.182.392004272903725735.302.692005294024245968.513.3420063121245051098.023.5220073267948001191.563.65

66中國石油焦生產(chǎn)特點由于原油質(zhì)量變重、變劣，近10年來我國延遲焦化新增加工能力有很大增加。石油焦的產(chǎn)量逐年增長，2000年~2005年石油焦的年均增長率為10%。2005年我國石油焦的產(chǎn)量為980萬t，以中、低硫石油焦為主，高硫石油焦產(chǎn)量為181萬t，占石油焦總產(chǎn)量18%。

67循環(huán)流化床鍋爐（CFB）清潔燃燒技術(shù)

2007年中國石化集團公司CFB鍋爐已有31臺，已建成投產(chǎn)，合計17臺鍋爐，蒸發(fā)量4535t/h。另外還有14臺鍋爐當時正在建設(shè)，蒸發(fā)量5300t/h?？傉舭l(fā)量9835t/hCFB鍋爐在高可靠性要求（最長運轉(zhuǎn)周期已超過400天）、高環(huán)保性能要求（指高脫硫和脫硝NOx指標）以及高經(jīng)濟性要求等方面所表現(xiàn)出的良好特征已經(jīng)使我國石化系統(tǒng)在利用高硫焦方面取得了重要的進展。對于環(huán)保要求高的廠址可選擇帶二級脫硫的CFB工藝，其煙氣中的SO2(干態(tài))濃度可以小于200mg/Nm3，2007年我國投產(chǎn)第一臺帶二級脫硫的CFB鍋爐，效果很好。

68石油焦燃燒特性項目著火溫度揮發(fā)分特性指數(shù)燃燒特性指數(shù)℃DS

石油焦520－550∽1.54×10-6∽3.79×10-9

煙煤470（6.5-7.15)10-6(4.6-4.8)10-9

無煙煤7．75×10-63．5×10-9

和煤比較，石油焦的灰分少，揮發(fā)分不多，固定碳含量高，石油焦的熱值為33000－36000KJ/Kg,煤的熱值為24000KJ/Kg，但它的燃燒特性與煤有差異，主要是：

石油焦著火較難，燃燒速度慢，燃燒性能相對較差。

69石油焦和煤的成分比較

%項目固定碳揮發(fā)分灰分水分石油焦87－886－120.5-1.63.6-7.6煙煤55.832.98.23.1次煙煤43.1932.695.3718.75無煙煤80.74.410.74.2

70石油焦燃燒特點石油焦燃燒特點:

第一階段燃燒很快，第二階段十分緩慢，因此，有的工業(yè)爐有燃燒不盡的現(xiàn)象。提高有效燃盡率的措施主要有：

加大循環(huán)比先氣化后燃燒提高焦、空氣混合強度

71美國JEA2

300MWe循環(huán)流化床鍋爐72美國佛羅里達州JacksonvilleJEA2×300MWeCFB電廠現(xiàn)場（帶二級脫硫）t/h

73CFB鍋爐二級脫硫（干法）

74CFB鍋爐半干法二級脫硫

75中國石化燃石油焦CFB鍋爐概況目前中國石化鎮(zhèn)海煉化、金陵石化、上海石化、武漢石化、荊門石化、茂名石化、燕山石化、齊魯石化八家企業(yè)燃石油焦CFB鍋爐已建成投產(chǎn)，合計17臺鍋爐，總蒸發(fā)量4535t/h另有在建天津石化、鎮(zhèn)海煉化、廣州石化、青島煉化、長嶺煉化、洛陽石化六家企業(yè)燃石油焦CFB鍋爐，合計14臺鍋爐，總蒸發(fā)量5300t/h。大型CFB鍋爐已經(jīng)國產(chǎn)化（上海石化600t/h，鎮(zhèn)海煉化400t/h）

76石化集團公司CFB鍋爐基本概況序號 企業(yè) 鍋爐臺數(shù) 單爐蒸發(fā)量 總蒸發(fā)量 投產(chǎn)日期 （臺） （t/h） (t/h) 1 鎮(zhèn)海煉化 2 220 440 1999年

2 武漢石化 1 75 75 2001年

3 金陵石化 2 220 440 2002年

4 上海石化 2 310 620 2002年

5 鎮(zhèn)海煉化 2 410 820 2003年

6 荊門石化 2 130 260 2004年

7 茂名石化 2 410 820 2005年

8 燕山石化 2 310 620 2006年

9 齊魯石化 2 220 440 2006年10 廣州石化 2 420 840 在建11 鎮(zhèn)海煉化 5 410 2050 在建12 天津石化 3 420 1260 在建13 青島煉化 2 310 620 在建14 長嶺煉化 1 220 220

在建15 洛陽石化 1 310 310

在建 小計31 9835 77CFB鍋爐發(fā)展方向是高效、清潔燃燒

高可靠性要求鍋爐長周期安全生產(chǎn)（煉油廠開工周期長達3年）熱電聯(lián)供，煉油廠供熱重要性（開停工、正常生產(chǎn)）高環(huán)保性能要求脫硫（鍋爐煙道氣硫排放指標/二級脫硫）脫硝（NOx指標）高經(jīng)濟性要求高熱效率（高燃凈率）/和IGCC、普通煤粉鍋爐比較低投資（設(shè)備本土化）提高國內(nèi)石油、石化行業(yè)中CFB鍋爐的競爭力（IGCC的競爭）

78高硫石油焦氣化制氫

加工高硫重質(zhì)原油煉廠需要消耗大量的氫氣。高硫石油焦氣化制氫可能是未來煉廠主要流程的一部分。茂名、鎮(zhèn)海、大連等廠已進行可研。現(xiàn)代化的常規(guī)大型煉廠，氫氣消耗將是原油加工量的1.0～1.2%。一座2000萬噸/年能力的煉廠其年耗氫量至少在24萬噸以上，如果用化工輕油（或天然氣）制氫將年耗輕油84萬噸，也就是說全廠輕油收率為此將下降4.2%。石油焦氣化制氫裝置不僅僅是高硫石油焦得到了出路，同時也實施了以焦代油，開辟了一條煉廠新的氫資源道路。79石油焦制氫具有“一石二鳥”作用

為煉廠加工高硫重質(zhì)原油時所產(chǎn)出大量的高硫石油焦尋找出路。滿足煉廠大量氫氣需要。

80制氫裝置以焦代油替代案例

（年處理10萬噸石油焦）采用華理開發(fā)的國產(chǎn)多噴嘴對置式水煤漿氣化制氫技術(shù)可得到純氫1.77萬噸/a（合1.98億Nm3/a）生產(chǎn)1噸氫氣需要5.65噸石油焦一個產(chǎn)能為2000萬噸/a的大型煉廠如果年消耗氫氣16萬噸。配置5-6萬噸/a的高硫石油焦制氫裝置年消耗高硫石油焦28.3萬噸-33.9萬噸用石腦油制氫，則需用19-22.8萬噸石腦油大約1.6噸石油焦可代替1噸石腦油。

81煤/焦制氫是能量利用率最高的煤化工煤制油（直接法）能量利用率為47.6%，煤制油（間接法）過程為28.6%。煤制甲醇能量利用率為31.5%～42.2%。煤制天然氣能量利用率50-53%煤制氫能量利用率75-80%煤發(fā)電能量利用率40%（超臨界大功率可達43%）間接法煤制油工藝煤的熱能利用率僅為28.6%，后者說明原料71.4%的能量在制備過程中被消耗掉，如作為車用燃料，煤的整體能量轉(zhuǎn)化率不到15%。它的轉(zhuǎn)化過程能源利用效率極差。

82開發(fā)石油焦制氫有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)開發(fā)高硫石油焦制氫工藝是建立在成熟的煤制氫工藝基礎(chǔ)上的。煤制氫裝置的主要工藝技術(shù)流程包括煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、氫氣提純（PSA）等工序以得到高純度的氫氣。目前世界上工業(yè)化的煤氣化技術(shù)很多，國外氣化工藝專利商包括GE（Texaco）、Shell、Lurgi、Krupp-Koppers、Sasol和Destec公司等。其中，GE（Texaco）氣化工藝是迄今為止工業(yè)化應用最多的工藝。21世紀前后，我國也開發(fā)了各種煤（石油焦）氣化技術(shù)，以華東理工大學為主開發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)是一個有良好發(fā)展前景的國產(chǎn)化氣化技術(shù)。

83國外石油焦氣化工程特點：用于發(fā)電比較成熟美國Kansaa州EIDorado氣化工程。進料為175噸/天延遲石油焦，發(fā)電（出力35MW）上網(wǎng)，產(chǎn)汽供EIDorado煉油廠。美國Farmland石油焦氣化工程。進料1000噸/天延遲石油焦，生產(chǎn)1000噸/天合成氨。美國Delaware清潔發(fā)電工程。進料2100噸/天流化焦化石油焦，發(fā)電（出力135MW）上網(wǎng)，產(chǎn)汽供煉油廠。日本Ube煤/石油焦氣化工程。進料量1500噸/天，可100%用石油焦，生產(chǎn)合成氨。。84延遲焦化--石油焦制氫組合工藝

基準是一座原油加工能力為10.0Mt/a的新建燃料型煉廠。該廠加工的原油為阿拉伯輕、重（50：50）混合原油，產(chǎn)品要求以汽油、航空煤油和柴油為主。煉廠采用常減壓蒸餾（1000）－加氫裂化（340）－催化裂化（125）－延遲焦化（250）方案（注：括弧內(nèi)數(shù)字系裝置產(chǎn)能，萬噸/a）。減壓渣油為延遲焦化的原料，生產(chǎn)高硫燃料級焦炭。輕油收率:81.2％綜合商品率:92.91％制氫裝置產(chǎn)氫量8000Nm3/h，折合全年制氫量5.72萬噸。原設(shè)計用輕烴制氫，需用輕烴量20萬噸/年，采用石油焦制氫后，需石油焦32.3萬噸，即全廠生產(chǎn)的石油焦中約有35.7%由于制氫由于減少了全廠輕烴用量，全廠輕油收率可提升2%達到83.2%

85石油焦氣化制氫的其他用途我國煉廠以渣油為原料的合成氨工廠，由于經(jīng)濟原因大部分已經(jīng)停產(chǎn)，有的改成不出尿素，僅生產(chǎn)煉廠用的氫氣，這些煉廠大部分有焦化裝置。將前端部分油氣化用焦氣化來代替，氣化下游的變換、脫硫和液氮洗等工序仍利用原有系統(tǒng)，則這種焦制氫改造用的費用很少，系統(tǒng)變化也不大，改造的難度相對也比較小。大慶、齊魯、吉林的丁、辛醇裝置的合成氣部分也存在改造成焦氣化可能性。遠景應用：一碳化學的重要原料，煤/石油焦制乙二醇已進入工業(yè)化前夜。

86發(fā)展靈活焦化

--基本不生產(chǎn)石油焦的焦化

1化學工程方面的突破：反應器效率極大提高延遲焦化－焦炭塔固定床反應，間歇式操作流化焦化/靈活焦化－流化床反應器，連續(xù)操作2加熱方式和原料多樣性：延遲焦化有原料加熱爐，存在加熱爐結(jié)焦問題，流化焦化/靈活焦化沒有焦化加熱爐，不存在原料結(jié)焦問題，原料適應性更廣泛。，3生焦率比較：流化焦化/靈活焦化燃料用自產(chǎn)石油焦裝置凈生焦率比延遲焦化低（1/3）4環(huán)境保護流化焦化/靈活焦化焦炭在二器中密閉循環(huán)，沒有焦炭和切焦水污染問題，環(huán)境條件好

87流化焦化原則工藝流程圖Fluidcoking88靈活焦化（流化焦化+焦氣化）

Flexicoking

89三種焦化工藝的比較

延遲焦化流化焦化靈活焦化反應設(shè)備焦炭塔(固定床)流化反應器流化反應器工藝特點反應溫度緩和較高較高液體收率一般較高較高工藝復雜程度簡單簡單較復雜固體產(chǎn)品石油焦（針焦）焦粉極少量焦粉焦炭收率高較低極少量單套能力小-中中-大中-大投資低低較高

100%100-120%130-150%環(huán)境較差好較好90靈活焦化工業(yè)生產(chǎn)裝置/(Mt/a)

項目原設(shè)計能力開工日期附注日本川崎煉油廠1.15576年9月委內(nèi)瑞拉Amuay煉廠2.8682年11月擴到3.575美加州Martinez煉廠1.2183年3月荷蘭鹿特丹煉油廠1.7686年4月擴至2.09美德州Baytown煉廠1.5486年9月擴至2.035總計8.52510.065