延迟焦化节能新工艺及对设备性能的影响_图文

1、第31卷第4期 2003年4月华南理工大学学报(自然科学版Journal of South China University of Technology(Natural Science EditionVol 3I No 4 April 2【03文章编号:1000565x(200304一002804延迟焦化节能新工艺及对设备性能的影响郭崇志 梁远峰(华南理工大学工业装备与控制工程学院,广东广州510640摘要:在对炼油装置中传统的焦炭塔蒸汽大吹汽工艺进行分析的基础上,提出了以水 代蒸汽的节能降耗新工艺及其新的工艺步骤,并进行了现场试验,在比较产品质量指标数 据、设备薄弱温度循环和应变循环测试数据

2、验据的基础上,证明了此新I艺技术在提高产 品质量,降低能源消耗和设备女荷等方面的新颖性和合理性,分析了由此对设备长周期运 行性能带来的益处关键词:延迟焦化;焦炭塔;节能降耗;新工艺中图分类号:rE 624.3+2文献标识码:A延迟焦化是炼油化工的重要生产流程之一,主 要作用是利用炼油过程中的渣油,经二次加工,回收 轻质油和冶金、国防、化工等工业需要的石油焦炭. 其主要工艺过程(参考文献:盛建业.茂名石化公司 工艺技术要览,1992.是“加热一切换一生焦一冷焦 一除焦”,焦炭塔是其中核心工艺设备,其操作特点 是冷热交替循环,以48h为周期.每周期中,塔内温 度循环过程为:将经过加热炉加热到420

3、490的 渣油,通过切换由塔底送人焦炭塔内进行生焦反应. 反应完成后,再由冷焦过程将生成的焦炭由420 490冷却至45,随后通人高压水进行水冷除 焦,再通过切换将420490的渣油送人焦炭塔, 完成一个生产周期,循环操作.其中“玲焦”操作过程 又分为小吹汽一大吹汽一水冷3个工艺步骤.在传 统工艺中,大吹汽一般都是利用系统蒸汽作为冷却 介质,将焦炭塔中的熔融渣油从420490左右的 温度冷却至120左右.它是炼油过程中耗用蒸汽 最多的工艺过程,约每塔次的蒸汽耗用量达40t左 右.一般炼油厂采用2炉4塔制的双塔切换操作,以 全年开工150次借计,4个塔每年蒸汽耗量在2.1万吨以上,而且常常在生产

4、高峰期影响全厂的蒸汽收稿H期:2002一0530传统工艺的“大吹汽”采用蒸汽而不用水作冷却 介质,主要原因是传统观点认为,大吹汽之前焦炭塔 内的焦温高达420490左右.用水冷焦要比用蒸 汽冷焦降温速度快,在420490降温至45的 急冷过程中温差过大,对塔壁将产生较大的热应力 冲击,由于生产周期短,反复的冷热冲击极易造成塔 体变形、开裂、疲劳、材料脆化等,从而影响焦炭塔的 安全运行和使用寿命.采用蒸汽冷却,温降速度缓 和,蒸汽由420490降温至120的过程中温差 相对较小,且蒸汽扩散易于均匀,对生焦质量较有 保证.1水代汽大吹汽工艺分析蒸汽大吹汽工艺中,冷焦时先用小吹汽过程对 管口疏通,然

5、后是大吹汽对熔融焦冷却,直至温度由 420490降至120,再充水冷至45.焦炭塔内容积相当巨大,塔内焦层容积达几百 立方米,冷焦前温度为420490的熔融焦本是一 个相当可观的高温热源.若达到同样的冷焦作用,以 水代替蒸汽注人焦层中,则水在向焦层的扩散过程 中会不断吸热汽化,从而冷却塔壁.只要控制得当, 使水在到达塔壁前全部汽化,就不会对塔壁造成激 冷,产生热应力冲击,从而取得与采用蒸汽进行大吹 汽冷焦同样的效果,合理利用能源,节约系统蒸汽.第4期 郭崇志等:延迟焦化肯能新T艺厦对设备性能的影响大吹汽操作时,通过注入一定的水量+使其产生蒸汽 (产生的蒸汽量大致与原工艺要求从塔外喷人的蒸 汽量

6、栩当,则水在熔融焦内打散时产生的蒸汽不断 使熔融焦沸腾,产生剧烈的搅拌作用,从而义使水汽 更加分散和均匀,直至达到塔壁前全部汽化,当其接 触到塔壁时已成为100左右的蒸汽,这与外注蒸 汽的效果完全一样.由于水不断汽化,从热焦中小断 吸收热量,使得塔内温度下降,即熔融焦与塔壁的温 度梯度降低,反而利于改善由于温差引起的热应力 状态.此外,长期生产中,塔内壁粘结了一层坚硬致 密的结焦层,该焦层起到了一定的隔热保护作用,对 缓和蒸汽或水冷却时对塔壁的热应力冲击破坏是非 常有利的。用水代蒸汽进行大吹汽,除了进行工艺 试验以控制合理的冷却过程外,还要充分考虑新L 艺对产品质量指标的影响.基于以上分析,首

7、先计算达到完全汽化的水量. 原则上注人的水既要冷焦,又要全部汽化.由此可得 到用来代替蒸汽冷焦的水用量2J.2工艺试验2.1试验方案工艺计算表明大吹汽工艺操作需耗用水量约 29t,为了保证进入焦炭塔的水能全部汽化,应考虑 留有适当余量.此外,为r避免一次性注水量太大而 发生冈汽化不充分,造成部分水直接冷却塔擘,B成 急冷、急热冲击,操作上宜采用分段、分流量注水法 最终制定的方案如表1所示,为了便于比较,将传统 方案列于表2.采l新工艺操作方案rablc l opcration schcme for ncw processing表2传统工艺操作方案Table 2opera“on scheme f

8、or tra di【ionalproccsslng 由表l可知,小吹汽后先以8t/h流量的蒸汽 喷半小时(约4t蒸汽,然后分3段时间以不同的 流量注水共25t,冷至120后,再与传统工艺一样 大阜=充水.22新工艺对产品质量的影响首先】现场宴验的方法验证和比较了新旧一【艺 对产品质最的影响,具体做法足:每一试验周期均抽 取产品化验,比较其质量指标,由于传统工艺已有大 量的检验数据,故重点测试新工艺试验的数据,进行 了3次以上的现场试验表3给出了3次试验的产 品质量指标测试数据从结果看,新旧工艺的质量指 标较为接近,并大大优于国标和企业标准,说明采用 新工艺达到了很好的效果.经济效益计算表明,传统 I一艺中,每生产一塔焦炭约需蒸汽40t,新工艺则只 需5t(比原工艺节约87.5%,每塔可节约蒸汽量 35t,4个塔每年可节约21万吨蒸汽,此外,还大大 改善了全厂蒸汽供给平衡.表3质量指标比较(质量分数TIble 3Item comparison of produc Ls quali Ly %3新工艺对设备的影响