张德义（充分发挥延迟焦化装置在原油深度加工中的作用）

1、充分发挥延迟焦化装置在原油深度加工中的作用在延迟焦化装置生产技术交流会上的讲话张德义一、深度加工仍是炼油企业的发展方向大家知道，石油是一种不可再生的能源，到目前为止，人类已累计消耗石油资源1000余亿吨。据美国油气杂志1999年末期报道，2000年1月1日世界原油剩余探明可采储量为1386亿吨。美国能源部预测，今后20年间，世界石油需求量将以年均2%的速度增长，到2020年世界石油需求量将从目前的35.80亿吨/年增加到55.30亿吨/年，由此估算，今后20年消耗石油资源近1000亿吨，相当于前100年石油消耗量的总和。尽管大多数专家认为，石油生产的高峰还可维持35-40年，下一世纪前期石油仍

2、然是主要的一次能源之一，但石油资源正在以惊人的速度减少，这是不可否认的事实。据第14届世界石油大会报道，世界待发现的石油资源尚有约640亿吨，这些待发现的石油资源质量越来越差，发现超大型油气田的可能性越来越小，资源更多地分布在偏远地区、深部层位和深水海域，勘探开发难度越来越大，生产成本将大幅度上升。由于石油资源不是用之不竭的，因此，世界各国，特别是工业发达国家都在研究开发接替能源。作为发电、供热等方面的炉用燃料油，将逐渐被煤炭、天然气、核能等取代。原油将主要用来制取交通运输燃料和为石油化工提供原料。90年代以来，北美、欧洲燃料油的消费量已明显减少。北美由1990年的9940万吨减至1998年的

3、7840万吨，减少21.13%；欧洲由13850万吨减至11990万吨，减少13.43%；而亚太地区不但没有减少，还有所增加。从全世界范围看，燃料油总消费量在减少，由于世界石油总消费量在增加，燃料油在油品消费量中的比例下降的尤为明显，详见表-1、表-2。表-1 90年代以来世界燃料油在油品消费中的比例变化情况 年份项目19901995199619971998 油品总消费量，亿吨27.1630.1831.2531.9932.05燃料油消费量，亿吨5.435.405.445.425.37燃料油所占比例，%19.9917.8917.4116.9416.75表-2 北美和欧洲燃料油消费比例变化情况 年

4、份项目19901995199619971998北美油品消费总量，亿吨9.279.559.8910.0810.18燃料油消费量，亿吨0.990.730.740.740.78燃料油所占比例，%10.687.647.487.287.66欧洲油品消费总量，亿吨7.107.237.417.497.59燃料油消费量，亿吨1.381.241.231.211.20燃料油所占比例，%19.4417.1516.6016.1515.81美国1993年重质燃料油仅占油品总需求量的6.76%，德国1999年重质燃料油在油品销售量中的比例为4.04%（有的资料报道为6%），英国1997年为5.43%，法国1997年为5.

5、40%。工业发达国家中，只有日本重质燃料油消费量比例较高（1998年为14.83%），但已从1970年的8579.7万吨减至目前的3302.5万吨。据有关专家预测，21世纪大部分时间，世界在很大程度上将继续依赖化石烃类来满足能源和石化产品的需求，这是因为在成本和价格上还没有找到可以接受的其它资源。在第16届世界石油大会上有人讲，把廉价的重油转化为高附加值的轻质产品，是炼油工业的生命线。今后重质燃料油、船用燃料油和石油焦等黑色石油产品需求将不断减少，因此，劣质渣油加工一直是炼油界所关注的问题之一。第16届世界石油大会预测，今后10年里，世界石油的消费将以2.02.5%的速度递增，其中主要是运输车

6、辆用油和化工原料。运输燃料需求将从1995年的16亿吨增加到2010年的23亿吨，化工原料将从1.92亿吨增加到3亿吨。运输车辆用油和化工原料的增长，已不能完全依赖原油加工量的增加，有人提出，要把全部渣油经济而有效地转化为优质石油产品。因此，工业发达国家一般都把最大限度提高轻质油品收率做为炼油企业追求的目标之一。例如，美国炼油企业1994年平均轻质油品收率为73.7%，目前多在80%以上。德国1995年轻质油收率为72.21%。英国1997年轻质油收率为73.9%（含炉用油）。法国1997年轻质油收率为73.91%，1999年上升为74.05%（含家庭取暖用油）。这些动向和发展趋势，应当引起我

7、们高度重视。二、延迟焦化仍是重油加工的主要手段之一随着重质燃料油消费的减少，轻质油品需求的增加，世界重油转化能力迅速增长。1991年全球渣油加工能力为3.76亿吨/年（未包括前苏联和部分东欧国家），1999年包括在建的全球渣油加工能力已达到8.08亿吨/年，增长的幅度是很大的，详见表-3。表-3 90年代世界渣油加工能力增长情况 工艺年份热裂化/减粘焦化脱沥青渣油加氢渣油催化合计能力万吨比例%能力万吨比例%能力万吨比例%能力万吨比例%能力万吨比例%能力万吨比例%19911430738.021230532.70-774720.5832748.703763310019962183532.15207

8、3530.5321453.161314519.351006514.82679251001999年1月2399129.692319928.7125253.131471818.221636220.25807951001996至1999增长率，%9.8711.88-0.9511.9762.5618.95注：1991年世界渣油加工能力未包括前苏联、中国及部分东欧国家，但渣油催化裂化统计包括中国。从表-3可以看出，90年代后期渣油催化裂化增长幅度最大，其次是渣油加氢和焦化工艺。1999年1月世界焦化加工能力达到2.32亿吨，占渣油总加工能力的28.71%，仅次于热裂化/减粘裂化，目前仍然是重要的渣油加工

9、手段。从美国油气杂志统计数据看，现在世界上有28个国家拥有焦化装置，但加工能力超过1000万吨/年的只有美国、中国和独联体。超过500万吨/年的还有委内瑞拉和德国，日本只有486.75万吨/年。法国没有焦化装置，英国、意大利、加拿大、韩国等也只有200-300万吨/年，详见表-4。表-4 世界上主要国家焦化加工能力（2000年初） 项目国别原油加工能力万吨/年焦化加工能力万吨/年焦化能力所占比例%1、美国82704.911123.713.452、中国26293.02063.07.853、独联体48808.51339.22.744、委内瑞拉6194.5796.912.865、德国11376.56

10、73.25.926、日本24988.3486.71.957、英国8923.4374.04.198、意大利11703.0247.52.119、印度9288.5247.12.6610、加拿大9558.2218.92.2911、韩国12700.5104.50.82美国重油加工一直以焦化为主，90年代以来仍然保持了较高的增长速度，从1991年的8073万吨/年增加到2000年的11123.7万吨/年，增长了37.79%；日本由110万吨/年增加到486.7万吨/年，增长了3.26倍，但总能力仍然不大，重油加工仍以渣油加氢为主，其他国家变化不大，详见表-5、表-6。表-5 美国、欧洲和日本渣油加工能力变

11、化万吨/年 工艺年份减粘/热裂化焦化脱沥青渣油加氢重油催化裂化合计美国 1991 1995 1999509.0670.0632.58073.09275.010741.5313.01300.01551.02643.03045.03322.01480.03150.03437.513018.017440.019684.5欧洲 1995 199910825.012501.53135.03740.065.0253.0880.01243.01070.02112.015975.019849.5日本 1991 1995 1999110.0110.0220.097.0315.0324.5228.080.088.

12、02141.03025.03256.0300.01250.01721.52876.04780.05610.0表-6 主要国家焦化加工能力变化情况万吨/年 国别年份美国中国独联体德国日本意大利印度加拿大韩国新加坡19928369.2998.01403.6744.796.3247.5213.2200.2104.5291.5200011123.72063.01339.3673.2486.7247.5247.1218.9104.5-由表-5可以看出，美国始终以焦化装置为重油加工的主要手段，欧洲以减粘和热裂化为重油加工主要手段，日本则以渣油加氢为重油加工主要手段。由此可见，各个国家选取的重油加工路线是不

13、尽相同的。三、延迟焦化在我国获得了快速发展随着我国轻质油品市场快速增长和炼油企业提高经济效益的需要，90年代成为我国重油加工发展最快的时期，并以重油催化裂化和延迟焦化两条工艺路线并行发展，如图-1所示。由于原油深度加工的需要，90年代我国新建了14套延迟焦化装置，不少装置还进行了扩能改造，加工能力由1990年的791.0万吨/年提高到1999年的2063.0万吨/年，增长了160.81%，详见表-7。表-7 90年代我国延迟焦化增长情况 项目年份全国其中石化集团石油集团地方企业装置套数能力万吨/年装置套数能力万吨/年装置套数能力万吨/年装置套数能力万吨/年199015791.0-1995231

14、348.0171153.05175.01201999292063.0181245.011818.0-注:1999年石化集团公司统计数包括了杭州炼油厂,但上海石化股份公司焦化未统计在内。从1999年统计数字看，延迟焦化仍然是我国重油加工主要的工艺装置，重油转化能力仍居第一位。1999年加工了1762.1万吨劣质渣油，生产了约250万吨焦化汽油，经过加氢精制后成为较好的乙烯原料和催化重整原料；生产了约550万吨焦化柴油，经过加氢脱硫脱氮后成为优质的柴油调和组分；生产了约350万吨焦化蜡油，经脱氮后作为催化裂化或加氢裂化的原料；生产了约400万吨石油焦，基本符合1至3号焦标准，经煅烧后可作为炼钢工业

15、的电极和炼铝工业的阳极糊，1999年出口石油焦112.5万吨，约占总产量的31.23%；还副产了约100万吨焦化气，经处理后成为良好的制氢原料。10年来，我国延迟焦化工艺技术也有了一定进步。为了降低能耗，将焦化装置分馏塔顶回流、柴油和蜡油馏出线热量用于加热电脱盐脱盐水、锅炉除氧水，或者做为居民生活区冬季采暖的热源，有的企业将气压机透平凝结水经换热后给焦化加热炉炉管注汽。为了降低装置电耗，金陵石化公司炼油厂、广州石化总厂等企业在富气压缩机、进料泵等机泵上采用变频调速技术，取得了较好的节电效果。根据金陵石化公司炼油厂标定，低压调频电机总功率由613.8kw降至207.9kw，节电66%；富气压缩机

16、电机变频调速，年平均每小时节电200kw，同时降低了噪声污染。为了降低加热炉燃料消耗，许多企业采用了热管式空气预热器回收烟气余热；为了减少加热炉热损失，有的企业采用高性能耐火纤维衬里。这期间，还开发了钻孔与切焦两用的联合小型除焦器及plc操作软件，节省了提钻切换钻头的时间，也免去了高压水切换旁路回流的过程，改善了劳动强度。自锦州石化公司100万吨/年焦化装置开始，设计上采用了无堵焦阀的焦炭塔开工和预热流程技术，目前已普遍推广应用。有的企业在安全生产和延长开工周期方面也积累了许多经验，如广州石化总厂延迟焦化装置取得了连续安全运行1087天的好成绩。四、我国延迟焦化装置存在的主要问题和差距到目前为

17、止，包括上海石化股份公司在内，石化集团公司已有20套延迟焦化装置，合计加工能力1345万吨/年。根据炼油事业部统计，今年1-8月实际加工重油803.2万吨，负荷率仅为89.6%，说明还有10%的能力没有发挥作用。究其原因有：（1）富气压缩机能力不足，如茂名、福建、广州、武汉、安庆等；（2）分馏塔小，换热面积和冷却能力不足，如荆门、茂名等；（3）焦炭塔油气速度过高，焦粉携带严重，分馏塔底循环系统、辐射泵入口堵塞，如齐鲁、荆门、高桥、茂名、镇海等；（4）加热炉炉膛超温，或加热炉炉管结焦，如茂名、福建、齐鲁等；（5）原料泵、高压给水泵不配套，如荆门、扬子、广州等；（6）有的企业由于加工高硫原油，出现

18、设备和管线腐蚀，需要提高材料档次；（7）还有的企业焦化汽、柴油精制能力不配套，限制了加工能力的提高等。这些问题的存在，制约了装置负荷率的提高，也影响了长周期运行。当前，沿海、沿江企业原油加工量提高以后，许多炼油厂重油无法平衡，影响了轻质油收率和经济效益的提高。因此，消除现有装置的缺陷，抓紧完善配套工程，提高延迟焦化装置加工负荷率，这是首先必须解决的问题。近些年来，我国延迟焦化装置技术水平总体上提高不大。例如，装置平均综合能耗一直在26-29千克标油/吨原料之间徘徊，没有什么新的进展，详见表-8。表-8 90年代我国延迟焦化装置平均综合能耗千克标油/吨原料 年份项目909192939495969

19、79899平均综合能耗27.5126.8126.9626.4726.6827.3626.9028.7528.8930.15先进装置能耗20.38(独山子)19.85(独山子)23.18（大庆）23.14(独山子)23.75（金陵）23.56(独山子)22.99(石油二厂)22.89(大庆)20.58(茂名)19.86(茂名)注：1998年、1999年数据采自炼油生产装置基础数据汇编。加热炉热效率低（一般为85-88%），装置综合能耗高，是造成延迟焦化装置操作费用偏高的重要原因之一。据炼油事业部延迟焦化调查组“延迟焦化装置调查报告”分析，安庆、茂名、福建和广石化4个企业焦化装置平均单位加工费为6

20、0.34元/吨，其中燃料和动力费为29.61元/吨，约占单位加工费用的一半。由于自用燃料价格计算一般偏低，实际装置综合能耗费用要占加工费的一半以上。不同装置之间能耗差别也很大，1999年福建、高桥、安庆、广石化焦化综合能耗都在33千克标油/吨以上，最高 达37.79千克标油/吨，而最好水平为19.86千克标油/吨，仅这一项就使单位加工费相差约18元/吨。所以，抓炼油企业生产成本，降低装置能耗是一个重要环节。不同装置之间，产品分布和产品收率差异也较大。例如，柴油平均收率达到30%以上的有11套装置，其中达到35%以上的有6套装置，最高达39.02%（不算杭州炼油厂）；而有的装置柴油收率还不到25

21、%，最低的才23.15%，高低相差15.87个百分点，这使装置的柴汽比相差十分悬殊，最高达5.13，最低才1.46。汽油、蜡油收率差异也较大。因此，操作条件的选择，产品切割方案的制定，都需要进一步优化。特别是焦化分馏塔设计过去不太注意分馏效果，普遍存在着汽油与柴油馏分重叠，柴油与蜡油馏分重叠，造成焦化蜡油中350以前馏分偏高，影响了柴油收率。我国焦化装置的焦炭塔吹气、冷焦放空虽然已采用了全密封塔式接触冷却系统，但有些企业仍为老式放空系统，有的还没有设置密闭放空塔，对周围环境造成一定影响。冷焦水仍然采用露天逐级沉降方式，不仅占地面积大而且还造成油气挥发和焦粉飞扬，对周围环境污染严重。有的企业切焦

22、水和冷焦水还未作到全部循环使用。石油焦脱水、装运、输送、计量等多为敞开式。总之，在环保方面与国外先进水平相比，存在较大差距。在自动控制方面，仅仅用dcs取代了常规仪表，部分装置水力除焦系统采用了plc安全连锁程序控制，但焦炭塔切换、吹汽、冷焦、汽密、预热等过程仍沿用手动操作，焦炭塔顶、塔底大盖的装卸操作，几十年没有多大改进。这方面急需改进与提高。五、进一步发挥延迟焦化装置在重油加工中的作用1、努力提高现有装置的技术水平石化集团公司现有20套延迟焦化生产装置，目前2/3没有充分发挥作用，详见表-9。表-9 石化集团公司延迟焦化装置生产负荷率（1999年） 项目企业设计能力万吨/年实际加工量万吨负

23、荷率%1、茂名6666.7111.12、石家庄4043.5109.13、高桥5054.1108.34、长岭6068.5105.45、齐鲁8083.2104.06、广石化8078.498.07、金陵12010184.28、镇海13091.983.59、天津10082.682.610、荆门6046.577.611、福建6045.976.412、上海石化100757513、扬子8058.472.914、武石化4029.172.815、沧州5032.765.316、安庆12070.359.717、杭炼206.134.218、胜利石化4000没有达到设计负荷的装置必须抓紧消除缺陷，完善配套措施，尽快把负

24、荷提上来。同时，要进一步优化操作条件，如焦炭塔空高国外一般只有3米多，我国高达5.4米,焦炭塔容积利用率国外一般可达86%，我国只有55-70%，可以采用中子粒面计和阻泡剂技术，减少焦炭塔空高，提高焦炭塔容积利用率；国外生焦时间一般为16小时左右，我国大多在24小时，有的高达30小时以上，这要从缩短冷焦、除焦、汽密、吹汽、预热升温等时间入手；国外加热炉热效率一般在91-92%，我国为86-88%，这是造成我国焦化装置平均综合能耗偏高的一个重要原因，应当采取各种措施，把焦化装置平均综合能耗降到20千克标油/吨左右。2、抓紧部分装置的扩能改造今年全国汽油、煤油、柴油和润滑油总消费量预计为12255

25、万吨，原油加工量将达到20300万吨。2001年成品油国内消费增长率按6.0%测算，汽、煤、柴油消费将比2000年增加680万吨左右，化工轻油增加约100万吨。这样，2001年全国原油加工量将达到21470万吨，比2000年增加1170万吨。其中，石化集团公司原油加工量安排1.2亿吨，比2000年增加832万吨。根据国家石化局预测，“十五”期间汽、煤、柴油消费量将以年均4.7%的速度增长，按此增长速度计算，2005年全国汽、煤、柴油消费量将达到1.4亿吨，需要加工原油约2.4亿吨，这个预测数字可能偏低。如果按年均6.0%的增长速度测算，2005年全国汽、煤、柴油消费量将达到1.50亿吨，需要加

26、工原油约2.6亿吨。综合起来看，2005年原油加工量可能在2.42.6亿吨之间。为了解决提高原油加工量后渣油出路，减轻国家外汇负担尽可能少进口原油，以及提高企业经济效益，炼油企业必须进行原油深度加工，尽最大限度把重油转化为交通运输燃料和化工原料。当前，重油加工，特别是含硫和高硫重油加工有3种工艺路线：一是coking或coking-cfb，如广石化、镇海；二是s-rhtrfcc，如茂名、齐鲁；三是sdaigcc，如福建（即将建设）。对大多数加工中等含硫原油的企业，延迟焦化工艺是比较适宜的重油加工路线，例如沿江企业。为了解决重油加工能力不足的问题，石化集团公司安排2001年部分企业焦化装置要进行

27、改造，见表-10。表-10 2001年初步安排改造的焦化装置企业现有能力，万吨/年改造后能力，万吨/年镇海110150高桥50100广州80100金陵110120上述企业应抓紧改造方案的确定，设计和施工。3、抓紧消化吸收引进技术为了提高我国延迟焦化装置工艺技术水平，经石化集团公司批准，上海石化股份公司在引进技术的基础上建设了1套一炉两塔100万吨/年的大型延迟焦化装置。这套装置在工艺、设备、自控、环保等方面，较我国现有装置有了明显进步和提高，基本达到了国外90年代初中期水平。北京设计院和上海石化股份公司经过总结分析，认为该装置有十大技术特点。我认为，最主要的是加热炉技术，采用了多管程水平管箱式双面辐射加热炉，提高了平均热强度，选用低