延迟焦化装置课件.ppt

报告人：邓瑾日期：2013.7.15,炼化装置工艺流程延迟焦化装置DelayedCokingUnit,目录,焦炭化(简称焦化)是深度热裂化过程，也是处理渣油的手段之一。它又是唯一能生产石油焦的工艺过程，是任何其他过程所无法代替的。,一、装置概述,焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温(400500)下，通过裂解反应、缩合反应进行深度热裂化的过程。,一、装置概述,延迟焦化应用最广泛，是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要手段，它称之为炼厂的“垃圾桶”。在我国炼油工业中将继续发挥重要作用。,原理：由于重质油在管式炉中加热，采用高的流速(在炉管中注水)及高的热强度(炉出口温度500)，使油品在加热炉中短时间内达到焦化反应所需的温度，然后迅速进入焦炭塔，使焦化反应不在加热炉中而延迟到焦炭塔中去进行。,一、装置概述,作用：将重质油馏分经裂解，聚合，生成油气、轻质油，中间馏分油和焦炭,一、装置概述,反应原理：,各种烃类在焦化过程中的反应是不相同的。,1、烷烃（断链）在400600下易裂解为小分子的烷烃与烯烃,环烷烃可裂解成烯烃或脱氢转化为芳烃,2、环烷烃（裂环、脱氢）,3、芳香烃（聚合）,目录,二、工艺流程,1、原料油换热后进入分馏塔下部，与来自焦炭塔的高温油气换热。2、原料油和循环油一起从分馏塔的塔底抽出，送至加热炉加热到500左右，然后经过四通阀进入焦炭塔底部。3、焦炭聚集在焦炭塔内，反应油气自焦炭塔顶部逸出，进入分馏塔，得到焦化气、汽油、柴油、蜡油和循环油。,延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间隙操作。,二、工艺流程,每套延迟焦化装置中有的是一组(两台)，有的是两组(四台)焦炭塔。一台塔在反应生焦时，另一台则处于除焦阶段。即当一台塔内焦炭积聚到一定高度时（一般为塔高的2/3左右高度时）进行切换，切换后通入蒸气除去轻质烃类并注水冷却，然后除焦。每台塔的切换周期一般为48小时，其中结焦24小时，除焦及其它辅助操作24小时。,目录,三、主要设备,焦炭塔,焦炭塔是用厚锅炉钢板制成的空筒，是进行焦化反应的场所。一般焦炭塔的高度在30米以下为宜。太高则操作时易产生振动或损坏塔壁，又浪费钢材。塔顶：除焦口、油气出口塔侧：料面指示计口,随着油料的不断引入，焦层逐渐升高；为了防止泡沫层冲出塔顶而引起油气管线及分馏塔的结焦，在焦炭塔的不同高度位置，装有能监测焦炭高度的料位计,塔底：锥形，低端为排焦口，正常生产时用法兰盖封死，排焦时打开,在运转中，分馏塔有时也会出现结焦现象，为此需控制塔底温度不超过400，并采用塔底油循环过滤的方法滤去焦粉和加强液体的流动来加以防止。,三、主要设备,焦炭塔,三、主要设备,水力除焦设备,目前的除焦设备都已采用高压水力除焦法。即采用11.8MPa高压水除焦。余下的焦炭落入焦池，同时用桥式起重抓斗送到别处存放或装车外运。,经过水龙带、钻杆到水力切焦器的喷嘴，从水力切焦器喷嘴喷出的高压水形成高压射流，借高压射流的强大冲击力将石油焦切割下来。钻杆不断地升降和转动，直到把焦炭塔内石油焦全部除净为止。,水力除焦装置有两种形式：有井架除焦装置和无井架除焦装置,三、主要设备,水力除焦设备,有井架除焦装置,无井架除焦装置,三、主要设备,无烟燃烧炉,无烟燃烧炉,焦化加热炉是本装置的核心设备，其作用是将炉内迅速流动的渣油加热至500左右的高温。,炉内有较高的传热速率以保证在短时间内给油提供足够的热量，同时要求提供均匀的热场，防止局部过热引起炉管结焦,目录,四、易腐蚀部位,焦炭塔,冷却、切焦、预热期：H2S+HCl+NH3+H2O生焦期：塔壁受到高温硫腐蚀,四、易腐蚀部位,分馏系统,焦化分馏塔高温重油部位高温重油部位高温S腐蚀，同时原料油（减压渣油）在分馏塔底与焦炭塔塔顶高温油气换热，原料油中的轻质油蒸发出来，同时也有一部分环烷酸也进入到柴油和蜡油等重馏分油中，在分馏塔集油箱附近塔壁及塔盘板上也会出现沟槽状的环烷酸腐蚀；,分馏塔顶在温度低于120的部位，一方面存在H2S+HCl+NH3+H2O腐蚀；另一方面，因介质中有氨存在，起中和作用，可以对设备的均匀腐蚀起一定的缓蚀作用，但带来了点蚀、坑蚀等局部腐蚀倾向。,在分馏塔顶塔盘以及冷凝冷换设备等处，存在由铵盐引起的冲蚀或垢下腐蚀,四、易腐蚀部位,焦化炉,焦化炉辐射段炉管高温氧化腐蚀在运行过程中炉管外壁温度在580-700之间，在该温度范围内炉管外壁发生高温氧化腐蚀。温度越高，氧化越严重。,炉管内壁高温硫腐蚀介质中含硫较高，介质流动情况复杂，在运行过程中对炉管直管段内壁造成高温硫腐蚀，同时对弯头等连接件的内壁造成较严重的冲刷腐蚀。,对流段炉管高温氧化腐蚀和环烷酸腐蚀在运行过程中炉管外壁温度在370左右，在该温度范围内炉管的外壁存在高温氧化腐蚀。因介质中含硫含酸均较高，其炉管内壁也存在环烷酸腐蚀。,烟囱的烟气露点当有水汽进入时与烟气中SO2、SO3等形成H2SO4、H2SO3等液滴，液滴沿烟囱壁落到热载体翅片管上而腐蚀金属，因此沿烟囱圆周范围翅片管处的烟气露点腐蚀最为严重。,四、易腐蚀部位,工艺管线及泵阀,焦化装置工艺管线严重腐蚀部位主要包括分馏塔底和蜡油段的高温重油管线，焦炭塔顶大油气线以及焦化炉出口至焦炭塔管线，主要为高温硫腐蚀和环烷酸的协同腐蚀。,装置高温泵、阀等腐蚀也较为严重，如加热炉腐蚀进料泵、高温重油输送泵、渣油线的调节阀、副线阀等。特别注意：若工艺管线材质错用，仪表接管、平衡管、小短节等细小部位材质低于主工艺管线，则导致这些部位腐蚀加剧，穿孔泄露，从而引发安全事故,分馏塔顶冷凝冷却系统和塔顶回流系统的管线表现为低温H2S+HCl+NH3+H2O型腐蚀。其余工艺管线腐蚀较轻。,目录,五、防腐措施,选材,焦炭塔,焦炭塔的基体材质主要有三种：碳钢、碳钼钢和铬钼钢。国内外普遍使用的基体材质为铬钼钢,国外的焦炭塔几乎全部采用不锈钢复合板制造。专家建议采用INCONEL625合金来代替常用的0Cr13A1和0Cr13来作为复合层，其优点是其不但抗腐蚀性能更好，更为重要的是复合层与基体之间因热膨胀差异产生的热应力少，不易产生裂纹。,五、防腐措施,焦化炉管,选材,我国近来设计的焦化装置采用1Cr9Mo炉管，选材标准已有很大提高。此外，长岭炼油厂和石家庄炼油厂的焦化炉管选用了1Cr5Mo渗铝钢，应用效果较好，但能否在焦化装置推广，主要取决于能否较彻底的解决渗铝钢的渗铝质量和焊接问题。,空气预热器热管,空气预热器热管外壁涂有机硅耐蚀涂料和喷涂陶瓷也是防止烟气露点腐蚀的有效措施,油-油换热器,当介质温度240时，壳体和管束可以使用碳钢；当介质温度240时，壳体采用碳钢+0Cr13Al，管束可采用00Cr19Ni10,五、防腐措施,选材,管壳式水冷器,壳体应采用碳钢，管束也为碳钢，其水侧应涂防腐涂料。,空冷器,分馏塔顶空冷器管箱推荐选用抗氢致开裂碳钢，其它空冷器管箱可选用碳钢。管束一般选用碳钢。当加工高硫原油时，为了减轻冲蚀，一般应在入口处加设450mm左右长的钛套管。,工艺管道及管件,T240的轻油部位管道可用碳钢240-288的高温重油部位管道推荐选用1Cr5Mo288-371的高温重油管道选用1Cr9MoT371的管道选用0Cr18Ni9或00Cr19Ni10焦炭塔顶大油气线由于口径大于500mm，采用碳钢+0Cr13Al复合板卷制。,五、防腐措施,工艺防腐,注水和注缓蚀剂注水可以洗去NH4Cl结晶，注抗H2S和HCl缓蚀剂10-20ppm，就可使该系统获得较为满意的缓蚀效果。,精心控制工艺操作参数,（1）严格控制原料油中的硫含量和酸值在限定制范围内（2）严格控制分馏塔顶的操作温度和操作压力，同时控制好塔顶回流温度，减少铵盐结晶带来的冲刷腐蚀或垢下腐蚀（3）注入的软化水应通过热力除氧器使其成为除氧水，减少焦化炉对流室注水管的腐蚀（4）有条件应尽量脱除焦化炉燃料中的硫（5）火嘴火焰要短而有力，严紧偏火,五、防腐措施,腐蚀监检测,定点测厚,运行期间的超声波定期定点测厚是延迟焦化装置腐蚀监检测最重要、也是掌握装置腐蚀状况最直观的方法，其主要测厚选点部位见下表：,五、防腐措施,腐蚀监检测,腐蚀监测,延迟焦化装置腐蚀监测部位及探针类型见下表：,此外，应定期对炉管壁温进行红外测试分析,五、防腐措施,腐蚀监检测,取样分析,延迟焦化装置取样分析部位和化学分析项目见下表：,停工期间腐蚀检查,因焦炭塔存在的问题主要为塔体变形和焊缝开裂，故其监检测方案应以停工期间的检查和检测为主，了解塔体的腐蚀和焊缝开裂情况，定期对塔体的径向鼓凸变形进行测量，以掌握变形的发展情况。,五、防腐措施,其他,防止塔体变形和焊缝开裂措施,防止塔体与裙座连接焊缝开裂措施,完善保温结构,减缓炉管结焦措施,降低循环比，缩短生焦周期,目录,六、腐蚀案例,焦炭塔腐蚀开裂,某厂焦炭塔（塔-1/1-4），材质为20g，设计温度为475，内壁从底到顶部均匀布满黑色焦层保护膜，表面较为完整，无坑凹。但焦炭塔塔-1/1.2的底部与裙座焊缝出现少量裂纹。,六、腐蚀案例,焦化装置加热炉辐射室弯头局部腐蚀穿孔,某炼油厂加工高硫高酸原油，2005年04月发现焦化装置加热炉辐射室弯头局部腐蚀穿孔，炉管材质为Cr5Mo，介质为减压渣油。腐蚀原因分析为高温硫腐蚀+冲蚀。,焦化装置加热炉辐射室弯头腐蚀形貌,建议措施：（1）弯头贴补板。（2）检修更换弯头。（3）加强管线超声波测厚。,焦化蜡油换热器出口管嘴腐蚀,某炼油厂加工高硫高酸原油，2004年12月发现焦化蜡油换热器出口管嘴腐蚀腐蚀减薄，局部腐蚀率达到4.9-6.8mm/a（2003年9月到2004年12月）。介质为减压渣油，硫含量为2.327%。腐蚀原因分析为高温环烷酸+高温硫腐蚀。,建议措施：出口管嘴包盒子，检修更换。,六、腐蚀案例,焦化分馏塔塔顶塔盘腐蚀穿孔,某炼油厂加工