優(yōu)化操作、減少石油焦揮發(fā)分、降低生焦率

優(yōu)化操作、減少石油焦揮發(fā)分、降低生焦率

一聯(lián)合車(chē)間徐鋼2015年11月

焦化裝置生產(chǎn)的目的是盡量多產(chǎn)液體產(chǎn)品，少產(chǎn)焦炭，通過(guò)分析焦化爐出口溫度、反應(yīng)壓力和循環(huán)比對(duì)焦化產(chǎn)品收率的影響，通過(guò)采用新技術(shù)，優(yōu)化各種操作，降低生焦率、減少石油揮發(fā)分，從而提高裝置經(jīng)濟(jì)效益。焦化裝置生產(chǎn)中操作和設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是液體收率最大化，減少焦炭產(chǎn)量，生產(chǎn)適合下游裝置處理的汽油、柴油、蠟油，但其液體收率卻不高，只有70%左右，而且焦炭?jī)r(jià)值低，高硫焦難以使用。因此，不斷采用新技術(shù)，優(yōu)化操作，降低焦炭收率、減少揮發(fā)分含量、提高液體收率對(duì)提升焦化裝置乃至全廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

減少石油焦揮發(fā)分、降低生焦率的意義延遲焦化裝置是減壓渣油為原料，在高溫下（約500℃左右）進(jìn)行深度的熱裂化和縮合反應(yīng)，生產(chǎn)干氣、液態(tài)烴、汽油、柴油、蠟油和焦炭。我廠焦化裝置處理渣油能力為160萬(wàn)噸/年，采用洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)計(jì)的可靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比延遲焦化工藝，將焦化油（原料油和循環(huán)油）經(jīng)加熱爐加熱迅速升溫至焦化反應(yīng)溫度（495～500℃），進(jìn)入焦炭塔進(jìn)行焦化反應(yīng)，生成的焦炭留于塔內(nèi)，油氣從塔頂出來(lái)進(jìn)入分餾塔進(jìn)一步分離成富氣和各種餾分油。分離后塔頂氣體經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入吸收穩(wěn)定系統(tǒng)再次進(jìn)行氣體分離成干氣和液態(tài)烴。延遲焦化的工藝

1、焦化裝置工藝參數(shù)對(duì)生焦率、揮發(fā)分、液體產(chǎn)品收

率的影響

反應(yīng)溫度、

反應(yīng)壓力、

循環(huán)比、

、主要工藝參數(shù)對(duì)操作的影響

焦化過(guò)程是熱裂解反應(yīng)和縮合反應(yīng)的綜合過(guò)程，既有吸熱反應(yīng)，又有放熱反應(yīng)，總的結(jié)果為吸熱過(guò)程。反應(yīng)的熱量由加熱爐提供，爐出口溫度是根據(jù)原料的臨界反應(yīng)溫度來(lái)確定，而臨界反應(yīng)溫度又是由油品性質(zhì)決定的。事實(shí)上爐出口溫度可調(diào)范圍很小，是焦化反應(yīng)的控制點(diǎn)，決定了裂解和縮合反應(yīng)的深度。

油品在不同溫度條件下，裂解和縮合反應(yīng)的進(jìn)程存在差異：爐管內(nèi)的油品在420℃以前裂解反應(yīng)起主導(dǎo)作用，420℃以后則縮合反應(yīng)更劇烈。在420℃以前的反應(yīng)階段盡可能采用較低的流速，保證相對(duì)較長(zhǎng)的裂解反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到多產(chǎn)液體產(chǎn)品的目的；而在420℃以后的反應(yīng)階段應(yīng)提高流速，延緩高溫段爐管的結(jié)焦趨勢(shì)。本裝置加熱爐爐管采用三點(diǎn)注汽技術(shù)，改變油品在加熱爐管內(nèi)的流動(dòng)形式，防止?fàn)t管結(jié)焦，延長(zhǎng)開(kāi)工周期，從而達(dá)到提高液體產(chǎn)品收率的目的。

1.1反應(yīng)溫度對(duì)操作的影響

反應(yīng)溫度是延遲焦化裝置的重要操作指標(biāo)，它的變化直接影響到爐管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度，從而影響到焦化產(chǎn)物的產(chǎn)率和性質(zhì)。當(dāng)操作壓力和循環(huán)比固定后，提高焦炭塔溫度將使液體產(chǎn)品收率增加，焦炭產(chǎn)率將下降，并使焦炭塔中揮發(fā)份下降。資料表明：焦炭塔內(nèi)溫度每升高5.6℃，將使液體收率增加1.1%。加熱爐出口溫度對(duì)焦化產(chǎn)品產(chǎn)率的影響如表所示：

1.1反應(yīng)溫度對(duì)操作的影響1.1反應(yīng)溫度對(duì)操作的影響加熱爐出口溫度，℃493495497500干氣，%5.85.75.75.5液態(tài)烴，%2.11.82.11.1汽油，%15.916.817.017.0柴油，%26.228.830.130.6蠟油，%23.220.920.721.2焦炭，%26.425.624.924.1損失，%0.40.40.50.5總液收，%65.366.567.968.8表1加熱爐出口溫度對(duì)焦化產(chǎn)品產(chǎn)率的影響但是，溫度太高，使焦化汽、柴油餾分繼續(xù)裂化而降低收率，同時(shí)增加氣體收率和使焦炭變硬，也會(huì)使除焦困難。另外，溫度過(guò)高，爐管容易結(jié)焦，還會(huì)縮短開(kāi)工周期，反而會(huì)影響裝置的液體收率，因此，綜合考慮能耗等各方面因素，焦化裝置的操作溫度一般控制在495～500℃。在實(shí)際操作中，還應(yīng)做好爐出口至焦炭塔底進(jìn)料線(xiàn)的保溫，防止熱量損失；控制好四通閥及進(jìn)料隔斷閥的保護(hù)蒸汽量，盡量保證渣油進(jìn)入焦炭塔的反應(yīng)溫度。

1.1反應(yīng)溫度對(duì)操作的影響

在反應(yīng)溫度及循環(huán)比不變的條件下，提高焦炭塔操作壓力會(huì)使較高的重質(zhì)烴類(lèi)殘留在塔內(nèi)，使得焦炭產(chǎn)率上升，蠟油收率降低，同時(shí)由于反應(yīng)壓力增加，烴類(lèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，加劇了二次裂化反應(yīng)，使氣體收率上升，液體收率降低，焦炭的揮發(fā)份也會(huì)有所增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，焦炭塔壓力每降低0.05MPa，液體產(chǎn)品收率增加1.3v%，焦炭產(chǎn)率將下降1%。壓力太低，不能克服分餾塔及后路系統(tǒng)的阻力，由于受壓縮機(jī)入口壓力和系統(tǒng)壓力降的限制，降低反應(yīng)壓力，增加液收的操作彈性很小。下表列出了操作壓力對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率分布的影響。

1.2反應(yīng)壓力對(duì)操作的影響

1.2反應(yīng)壓力對(duì)操作的影響焦炭塔壓力，MPa0.1080.1450.1810.217干氣產(chǎn)率增加值，%（v）-0.25-0.12基準(zhǔn)+0.11液態(tài)烴產(chǎn)率增加值，%（v）-0.38-0.14基準(zhǔn)+0.11液體產(chǎn)品產(chǎn)率增加值，%（v）+0.12+0.53基準(zhǔn)-0.49焦炭產(chǎn)率增加值，%（m）-0.99-0.46基準(zhǔn)+0.41

平時(shí)操作中主要是優(yōu)化壓縮機(jī)操作，盡可能將機(jī)入口壓力按下限控制，同時(shí)做好對(duì)分餾塔頂空冷、水冷的壓降變化記錄；在焦炭塔預(yù)熱、換塔、小吹汽過(guò)程中保證壓力平穩(wěn)，因?yàn)橄到y(tǒng)壓降的變化引起油氣線(xiàn)速的改變，油氣線(xiàn)速頻繁變化，會(huì)造成焦炭塔頂油氣夾帶焦粉。

1.2反應(yīng)壓力對(duì)操作的影響

循環(huán)比是焦化工藝的一個(gè)很重要操作參數(shù)，是影響產(chǎn)品分布、操作費(fèi)用的主要因素，在固定的加熱爐流量下，降低循環(huán)比會(huì)明顯提高裝置的處理能力。循環(huán)比變小，從分餾塔分離出的蠟油終餾點(diǎn)提高，返回焦炭塔內(nèi)進(jìn)行二次裂化的重質(zhì)烴類(lèi)減少，相應(yīng)降低了小分子烴類(lèi)的產(chǎn)量和焦炭的產(chǎn)量，增加了中間餾分的產(chǎn)率。

循環(huán)比越小，氣體和焦炭收率就越小。因此，為了提高液體產(chǎn)品收率，就必須采用低循環(huán)比操作。在降低循環(huán)比增加液收的同時(shí)，還應(yīng)考慮到：焦化重蠟油的終餾點(diǎn)、殘?zhí)?、?duì)下游裝置存在不利影響；當(dāng)循環(huán)比降的太低，加熱爐進(jìn)料接近原料性質(zhì)，易造成加熱爐結(jié)焦，分餾塔蒸發(fā)段超溫等問(wèn)題，從而影響裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。因此確定一個(gè)合適的循環(huán)比，不僅要考慮焦化裝置的經(jīng)濟(jì)效益，而且更應(yīng)考慮下游加工裝置的加工能力。改變循環(huán)比對(duì)焦化產(chǎn)品分布的影響如下表所示：

1.3循環(huán)比對(duì)操作的影響13循環(huán)比00.100.200.30干氣，％4.715.365.425.89液態(tài)烴，％1.812.072.382.57汽油，％13.4114.3014.8115.86柴油，％24.2526.2327.3630.12蠟油，％35.6629.5926.1820.85焦炭，％19.1220.9422.6423.75損失，％1.041.421.210.96合計(jì)，％100100100100總液收，％73.3270.5768.3566.83循環(huán)比據(jù)上表計(jì)算，循環(huán)比由0.3降到0.20，焦化裝置焦炭收率下降1.11%、液體收率可提高1.52%。14

2.優(yōu)化操作2.1焦炭塔及時(shí)加注消泡劑消泡劑一般為聚二甲基硅氧烷，表面張力和溶解度都很低。加入消泡劑的目的是為了降低泡沫層，增大有效生焦空間，提高焦炭塔的利用率，從而提高因焦炭塔容積制約造成的裝置處理量小,同時(shí)可減緩油氣中的焦粉夾帶，顯著地減少焦炭塔油氣攜帶焦粉進(jìn)入分餾塔及爐加熱爐管，延長(zhǎng)裝置的運(yùn)行周期；另一方面由于泡沫層的石油焦揮發(fā)分高達(dá)30%左右，通過(guò)注入消泡劑降低了焦炭塔的泡沫層高度，減小放空時(shí)的輕質(zhì)油損失，提高了液體收率。152.2防結(jié)焦劑的使用防結(jié)焦劑一般具有如下功能（1）金屬表面改性功能：能在設(shè)備表面形成一層耐高溫的化學(xué)保護(hù)膜；一方面使瀝青質(zhì)、有機(jī)高分子聚合物和小焦粉不易在其表面聚結(jié)和沉積；另一方面也阻止了金屬表面對(duì)聚合反應(yīng)的催化作用。（2）增溶、分散作用：對(duì)原料中形成的大分子有機(jī)聚合物能起到增溶作用，防止其在設(shè)備表面析出；對(duì)原料中夾帶的小焦垢顆粒有分散作用，防止其聚結(jié)、沉積在設(shè)備表面。（3）清凈作用：對(duì)設(shè)備表面形成的焦垢有清除作用，延緩焦化裝置加熱爐結(jié)焦是焦化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的先決條件，增加防結(jié)焦劑注入系統(tǒng)，加熱爐管壁溫度上升緩慢，爐管壓降沒(méi)有變化，延長(zhǎng)了開(kāi)工周期，年增加處理量約2%～5%,為裝置提高液體收率奠定了基礎(chǔ)。

2.優(yōu)化操作162.3優(yōu)化操作降低石油焦的揮發(fā)分石油焦中的揮發(fā)分，主要成分為輕質(zhì)油，加工溫度和吹汽時(shí)間是影響石油焦中揮發(fā)分的主要因素。因此我們?yōu)榻档褪徒沟膿]發(fā)分采取以下措施：（1）爐出口溫度按工藝指標(biāo)上限控制，同時(shí)加熱爐采取變溫操作，在焦炭塔切換前2小時(shí)將爐出口溫度提高1～2℃。(2)在不影響焦炭塔操作的前提下，將吹汽的時(shí)間由延長(zhǎng)，通過(guò)此項(xiàng)措施，最大限度地將焦炭塔內(nèi)的較輕組份及熱量帶入分餾塔系統(tǒng)，降低了輕油損失，提高液體收率。我裝置石油焦揮發(fā)分的控制指標(biāo)為不大于20，實(shí)際石油焦的揮發(fā)分一般在8-10％之間，操作彈性較大。焦化裝置年加工能力為160萬(wàn)噸，以焦炭收率為30％計(jì)算，石油焦的揮發(fā)分每降低1％，則裝置液體收率增加0.342％。

2.優(yōu)化操作17焦炭塔頂加注急冷油2.4焦炭塔頂加注急冷油，對(duì)提高液體產(chǎn)品收率的影響有以下兩個(gè)方面：（1）焦炭塔頂油氣溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生二次裂化反應(yīng)，生成氣體產(chǎn)物及焦炭，影響液體產(chǎn)品收率，因此在塔頂加注急冷油，嚴(yán)格控制焦炭塔頂溫≯420℃。（2）急冷油為本裝置自產(chǎn)蠟油，急冷油注入焦炭塔后，在高溫條件下，發(fā)生裂解反應(yīng)生成大量的低分子氣體產(chǎn)物；因此應(yīng)根據(jù)裝置的具體運(yùn)行情況，調(diào)整急冷油的性質(zhì)，控制急冷油溫度在80～90℃，以減少急冷油的用量，從而降低急冷油的二次裂化反應(yīng)，避免造成液體收率的損失。但同時(shí)急冷油溫度過(guò)低易造成急冷油用量少，洗滌效果差，焦粉攜帶量增加及焦炭塔頂溫差變化大引起法蘭泄露。

2.優(yōu)化操作182.5增加焦炭塔油氣管線(xiàn)清焦建議焦炭塔出口管線(xiàn)改為三通結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)焦炭塔頂及其進(jìn)料段的壓力變化情況，定期做好對(duì)油氣口處檢查，及時(shí)對(duì)油氣管線(xiàn)進(jìn)行清焦，進(jìn)料段壓力同步降低，保證了焦炭塔反應(yīng)壓力相對(duì)穩(wěn)定，及時(shí)消除了因系統(tǒng)管線(xiàn)壓降上升而導(dǎo)致焦炭塔反應(yīng)壓力的上升，降低焦炭及揮發(fā)分收率，提高液體收率。

2.優(yōu)化操作19

3.采取措施（1）根據(jù)對(duì)焦化石油焦揮發(fā)分含量及焦炭質(zhì)量的觀察及時(shí)調(diào)整加熱爐出口溫度。（2）操作中優(yōu)化壓縮機(jī)操作，盡可能將入口壓力按下限控制，縮短焦炭塔內(nèi)反應(yīng)時(shí)間，降低焦炭收率減少石油焦中的揮發(fā)分，以提高液體產(chǎn)品收率。（3）降低循環(huán)比；循環(huán)比越小，氣體和焦炭收率就越小。因此，為了降低焦炭收率減少石油焦中的揮發(fā)分，提高液體產(chǎn)品收率，采用低循環(huán)比操作（4）切塔前采用變溫操作減少生產(chǎn)軟膠幾率、降低焦炭收率、減少石油焦中的揮發(fā)分（5）加強(qiáng)原料中防結(jié)焦劑和焦炭塔頂消泡劑的注入管理。（6）控制好急冷油溫度及流量。以降低急冷油的二次裂化反應(yīng)，避免造成液體收率的損失，增加焦炭收率。（7）根據(jù)石油焦中揮發(fā)分含量適度延長(zhǎng)小吹時(shí)間，提高液收。204.時(shí)間揮發(fā)分％分析次數(shù)最大值最小值生焦量T201410.490335315.56.425001T2015.1-89.065219012.46.821605T比較1.43011633.1-0.43396T15年1月——8月生焦量238331.584T21總之優(yōu)化加工溫