延迟焦化工艺参数优化及操作控制

1、延迟焦化装置工艺参数优化延迟焦化装置工艺参数优化及操作控制及操作控制第一节 延迟焦化工艺参数一、焦化工艺流程一、焦化工艺流程 延迟焦化装置的生产工艺分为延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦焦化和除焦两部分，焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间隙操作。由于工业装置一般设有化为连续操作，除焦为间隙操作。由于工业装置一般设有两个或四个焦炭塔，所以整个生产过程仍为连续操作。两个或四个焦炭塔，所以整个生产过程仍为连续操作。延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产规模延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产规模而言，有而言，有一炉两塔一炉两塔（焦炭塔）流程、（焦炭塔）流程、两炉四塔两炉四塔流程等。流程等

2、。一炉两塔流程一炉两塔流程两炉四塔流程两炉四塔流程 延迟焦化装置放空系统流程图延迟焦化装置放空系统流程图1.原油预热阶段： 左右 左右） 3.原料油和循环油一起从分馏塔底抽出，用热油泵打进加热炉辐射段，加热到焦化反应所需的温度（500 左右），再通过四通阀由下部进入焦炭塔，进行焦化反应。 为防止油在炉管内反应结焦，需向炉管内注水，以加大管内流速（一般为2m/s以上），缩短油在管内的停留时间，注水量约为原料油的2%左右。 进入焦炭塔的高压渣油，需在塔内停留足够时间，以便进行充分反应。4.原料在焦炭塔内反应生成焦炭，聚积在焦炭塔内，油气从焦炭塔顶出来进入分馏塔，与原料油换热后，经过分馏得到气体、汽

3、油、柴油和蜡油。塔底循环油和原料一起再进行焦化反应。焦化生成的焦炭留在焦炭塔内，通过水力除焦从塔内排出。延迟焦化装置所产气体、汽油，分别用气体压缩机和泵送入吸收稳定部分进行分离得到干气及液化气，并使汽油的蒸汽压合格；柴油需要加氢精制；蜡油可作为催化裂化原料或燃料油。二、主要工艺参数二、主要工艺参数焦化装置的工艺参数包括加热炉、焦炭塔温度、压力、循焦化装置的工艺参数包括加热炉、焦炭塔温度、压力、循环比以及分馏、吸收、放空系统操作温度、压力等。环比以及分馏、吸收、放空系统操作温度、压力等。主要控制指标是加热炉、焦炭塔温度与压力及循环比。主要控制指标是加热炉、焦炭塔温度与压力及循环比。 焦化装置操作

4、温度一般指加热炉出口温度或焦炭塔温度，焦化装置操作温度一般指加热炉出口温度或焦炭塔温度，一般控一般控制在制在493-502。 提高焦炭塔温度，气体、汽油收率增加、馏分油与焦炭产率下降，提高焦炭塔温度，气体、汽油收率增加、馏分油与焦炭产率下降，并且焦炭中挥发分并且焦炭中挥发分(VCM)含量下降。含量下降。 压力与循环比确定后，每升温压力与循环比确定后，每升温5.5，馏分油收率平均增加，馏分油收率平均增加1.1% 温度过高，易造成焦炭塔内泡沫夹带，促进弹丸焦的生成。同时温度过高，易造成焦炭塔内泡沫夹带，促进弹丸焦的生成。同时由于含量降低，焦炭硬度增加，除焦困难。由于含量降低，焦炭硬度增加，除焦困难

5、。 温度过低，焦化反应不完全，可能生成软焦或沥青。温度过低，焦化反应不完全，可能生成软焦或沥青。 一般挥发分控制在一般挥发分控制在6-8%范围内，操作中以焦炭塔温度来调整。范围内，操作中以焦炭塔温度来调整。1.操作温度操作温度2. 操作压力操作压力u操作压力是指焦炭塔顶压力。其下限值是为了克服焦化分馏操作压力是指焦炭塔顶压力。其下限值是为了克服焦化分馏塔及后续系统压降所需的压力。塔及后续系统压降所需的压力。u操作温度与循环比确定后，增压将使塔内焦炭中重组分增加，操作温度与循环比确定后，增压将使塔内焦炭中重组分增加，气体产生在塔内停留时间延长，二次裂化反应加剧，焦炭与气体产生在塔内停留时间延长，

6、二次裂化反应加剧，焦炭与气体产率增加，液体收率下降，焦炭中挥发分增加。气体产率增加，液体收率下降，焦炭中挥发分增加。u目前均势：降低操作压力，增加液体收率。压力每降低目前均势：降低操作压力，增加液体收率。压力每降低0.05MPa，液体收率平均增加，液体收率平均增加1.3%，焦炭产率下降，焦炭产率下降1%。国内。国内典型操作压力为典型操作压力为0.15-0.2MPa，目前新设计的装置设计压力为，目前新设计的装置设计压力为0.1MPa。u如果生产针状焦，应采用高压：如果生产针状焦，应采用高压：1.03MPa以上。以上。焦化原料焦化原料汽油收率汽油收率/%12.012.4原油：威尔明顿原油原油：威尔

7、明顿原油相对密度相对密度(15.6)1.41.3实沸点切割温度：实沸点切割温度：552硫含量硫含量/%1.41.3相对密度相对密度(15.6)：1.0536柴油收率柴油收率/%37.333.3康氏残炭：康氏残炭：20.6%相对密度相对密度(15.6)0.94020.9352硫含量：硫含量：2.4%硫含量硫含量/%1.81.8焦炭塔操作压力焦炭塔操作压力/MPa0.10550.24焦炭收率焦炭收率/%34.637.8干气与干气与LPG收率收率/%16.116.5硫含量硫含量/%2.42.4操作压力对产品收率的影响操作压力对产品收率的影响3. 循环比循环比u循环油是焦炭塔分离出来的高沸点组分，富含

8、硫、氮、残炭、循环油是焦炭塔分离出来的高沸点组分，富含硫、氮、残炭、沥青质与重金属。沥青质与重金属。u循环比循环比=循环油量循环油量/新鲜原料量新鲜原料量u为了提高液体收率、降低单位投资与操作费用，延迟焦化工为了提高液体收率、降低单位投资与操作费用，延迟焦化工艺总趋势是降低循环比，新建装置已经降到艺总趋势是降低循环比，新建装置已经降到0.05以下。以下。u个别炼厂采用大循环比，可增加焦化汽、柴油收率，减少蜡个别炼厂采用大循环比，可增加焦化汽、柴油收率，减少蜡油收率，但焦炭与焦化气收率也会少量增加。油收率，但焦炭与焦化气收率也会少量增加。特殊要求时可增加循环比：特殊要求时可增加循环比：下游二次加

9、工能力较小，需要减少焦化蜡油产量；下游二次加工能力较小，需要减少焦化蜡油产量；为了生产针状焦与高质量电极焦，以改善焦炭质量；为了生产针状焦与高质量电极焦，以改善焦炭质量；下游装置不能加工高残炭、劣质原料时，需要增大循环下游装置不能加工高残炭、劣质原料时，需要增大循环比以降低蜡油残炭与重金属比以降低蜡油残炭与重金属(常规焦化蜡油残炭为常规焦化蜡油残炭为0.3%，超低循环比蜡油中残炭为超低循环比蜡油中残炭为0.65-.8%)；加工高沥青质渣油时，为了减少弹丸焦加工高沥青质渣油时，为了减少弹丸焦(shot-coke)的的生成；生成；加热炉燃烧工况不佳，需增加循环比，减缓炉管结焦。加热炉燃烧工况不佳，

10、需增加循环比，减缓炉管结焦。 降低循环比的影响：降低循环比的影响：单程单程(零循环比零循环比)或低循环比焦化，液体收率高，焦炭收率低；或低循环比焦化，液体收率高，焦炭收率低；单程或低循环比使焦化蜡油变重、质量变差，残炭与重金属含单程或低循环比使焦化蜡油变重、质量变差，残炭与重金属含量增加，其残炭可高达量增加，其残炭可高达1.9%，会影响下游催化裂化及加氢裂化，会影响下游催化裂化及加氢裂化装置。装置。低循环比使焦化炉进料油性质变差，残炭及沥青质含量增加，低循环比使焦化炉进料油性质变差，残炭及沥青质含量增加，炉管内结焦可能性及结焦速率增加。炉管内结焦可能性及结焦速率增加。当循环比当循环比0.15时

11、，主分馏塔下部换热段温度可能升高到时，主分馏塔下部换热段温度可能升高到390以上，将有裂化、综合反应发生，导致分馏塔下部结焦，以上，将有裂化、综合反应发生，导致分馏塔下部结焦，影响操作。影响操作。三、焦化工艺参数优化三、焦化工艺参数优化1. 焦化循环比优化焦化循环比优化u 国外常规焦化装置循环比小于国外常规焦化装置循环比小于0.15，低循环比焦化装置小于，低循环比焦化装置小于0.05，此外还有单程焦化此外还有单程焦化(零循环比零循环比)。u 国内焦化装置循环比一般高于国内焦化装置循环比一般高于0.15，甚至高达，甚至高达0.4。如果要改造。如果要改造为低循环比焦化，需要对分馏塔下部结构、蒸发段

12、上部各回注取为低循环比焦化，需要对分馏塔下部结构、蒸发段上部各回注取热负荷的分配与焦化加热炉进行改造。对缺乏二次加工蜡油加氢热负荷的分配与焦化加热炉进行改造。对缺乏二次加工蜡油加氢精制装置的炼厂，改造困难。精制装置的炼厂，改造困难。u 循环比增加，蜡油干点下降，中沸点馏分增加，质量得到改善。循环比增加，蜡油干点下降，中沸点馏分增加，质量得到改善。u 循环比减少，可以降低投资与操作费用循环比减少，可以降低投资与操作费用(因为减少了燃料消耗因为减少了燃料消耗)。u 零循环比操作蜡油收率增加，但其质量极差，接近焦化原料油，零循环比操作蜡油收率增加，但其质量极差，接近焦化原料油，如果没有后续加工或出路

13、，不宜采用。如果没有后续加工或出路，不宜采用。国内外零循环比与超低循环比焦化操作优化实例国内外零循环比与超低循环比焦化操作优化实例(1) 福斯特福斯特-惠勒公司超低循环比方案惠勒公司超低循环比方案 该公司认为焦化循环油来源：主要是注入的急冷油该公司认为焦化循环油来源：主要是注入的急冷油(焦焦化蜡油化蜡油)，可减少焦炭塔顶大油气线结焦；大油气线由于掂，可减少焦炭塔顶大油气线结焦；大油气线由于掂量损失产生的冷凝液；分馏塔下部的内回流，大部分是焦化量损失产生的冷凝液；分馏塔下部的内回流，大部分是焦化蜡油返塔的洗涤油。蜡油返塔的洗涤油。 改进方案：改进方案：在分馏塔油气入口上方设喷淋段，喷淋洗涤在分馏

14、塔油气入口上方设喷淋段，喷淋洗涤吸热、除焦粉。出料板位于喷淋洗下部，油气入口之上，可吸热、除焦粉。出料板位于喷淋洗下部，油气入口之上，可以收集上升油气中的雾沫，可控制焦化蜡油的重组分、降低以收集上升油气中的雾沫，可控制焦化蜡油的重组分、降低蜡油残炭。蜡油残炭。(2) 大陆大陆-菲利浦斯公司低循环比菲利浦斯公司低循环比+馏分油循环方案馏分油循环方案u技术关键：采用轻馏分油代替重馏分油循环，可减少焦炭技术关键：采用轻馏分油代替重馏分油循环，可减少焦炭收率，提高液体收率，延长操作周期。收率，提高液体收率，延长操作周期。u传统焦化装置是将分馏塔闪蒸段冷凝油作循环油。该公司传统焦化装置是将分馏塔闪蒸段冷

15、凝油作循环油。该公司则是将闪蒸段冷油单独收集、除焦粉后作重蜡油产品，而则是将闪蒸段冷油单独收集、除焦粉后作重蜡油产品，而选择焦化汽油、柴油或蜡油作为循环油，可使焦炭产率降选择焦化汽油、柴油或蜡油作为循环油，可使焦炭产率降低低10%。u由于主分馏塔单独抽出了重蜡油，相当于除去了可能在塔由于主分馏塔单独抽出了重蜡油，相当于除去了可能在塔内结焦的焦粉，可避免塔内件结垢，并延长加热炉运行周内结焦的焦粉，可避免塔内件结垢，并延长加热炉运行周期。期。(3) 可高循环比方案可高循环比方案通过循环油泵抽出分馏塔底含焦粉的循环油，以一定比例混入通过循环油泵抽出分馏塔底含焦粉的循环油，以一定比例混入加热炉进料缓冲

16、罐。加热炉进料缓冲罐。特点：特点：采用分馏塔底循环油代替新鲜原料渣油成分馏塔底与焦炭塔高温油气采用分馏塔底循环油代替新鲜原料渣油成分馏塔底与焦炭塔高温油气换热，由于循环油中胶质、沥青质含量低，其结焦倾向降低，用于提换热，由于循环油中胶质、沥青质含量低，其结焦倾向降低，用于提高蒸发段温度的低循环比操作。高蒸发段温度的低循环比操作。该方案中的循环油既可使用分馏塔换热、洗涤段冷凝下来的循环油，该方案中的循环油既可使用分馏塔换热、洗涤段冷凝下来的循环油，也可用蜡油或柴油馏分，实现选择性馏分油循环。也可用蜡油或柴油馏分，实现选择性馏分油循环。塔底循环油经塔外换热器循环回流，可控制塔底温度，减缓塔底结焦塔底循环油经塔外换热器循环回流，可控制塔底温度，减缓塔底结焦与塔底泵抽空。与塔底泵抽空。由于受换热流程中热流体温位限制，加热炉进料温度最高为由于受换热流程中热流体温位限制，加热炉进料温度最高为330，降低了加热炉进料泵苛刻度。降低了加热炉进料泵苛刻度。焦化新鲜原料渣油不进入分馏塔内与高温油气接触，对稳定、提高蜡焦化新鲜原料渣油不进入分馏塔内与高温油气接触，对稳定、提高蜡油产品质量有利。油产品质量有利。提高了调节循环比的灵活性，可实现零循环比操作。提高了调节循环比的灵活性，可实现零循环比操作。2 降低焦化操