延迟焦化工艺进展1

1、祝贺祝贺 上海石化公司上海石化公司100万万t/a延迟焦化装置延迟焦化装置 荣获全荣获全国第十届优秀工程设计国第十届优秀工程设计金质奖金质奖l概况概况l延迟焦化工艺技术进展延迟焦化工艺技术进展l延迟焦化工艺设计的改进延迟焦化工艺设计的改进l延迟焦化和相关渣油加工的经济效益延迟焦化和相关渣油加工的经济效益l几点看法几点看法l世界焦化装置加工的统计世界焦化装置加工的统计l近期建设和投产的延迟焦化装置近期建设和投产的延迟焦化装置l近期投产的延迟焦化装置近期投产的延迟焦化装置l新近建设的延迟焦化装置新近建设的延迟焦化装置l全世界共有全世界共有146个炼厂设有焦化装置个炼厂设有焦化装置l全世界焦化装置总

2、加工能力为全世界焦化装置总加工能力为 2.28亿亿t/al占原油蒸馏总加工能力的占原油蒸馏总加工能力的5.57%l美国居世界首位美国居世界首位, 加工能力为加工能力为1.23亿亿t/al中国（不包括台湾省）居世界第二位中国（不包括台湾省）居世界第二位,加工能为加工能为16.83Mt/al其次依次为委内瑞拉、墨西哥和阿根廷等其次依次为委内瑞拉、墨西哥和阿根廷等世界焦化装置加工能力，世界焦化装置加工能力，Mt/a国名炼厂数蒸馏能力焦化能力焦化占蒸馏焦化占世界焦化能力美国133831.17123.4214.8454.07中国95226.4116.837.437.37委内瑞拉564.117.9712.

3、433.49墨西哥684.207.769.223.39阿根廷1031.956.0819.032.66德国17113.365.855.162.56日本34238.354.972.092.18巴西1393.264.745.082.08俄罗斯42271.774.671.722.05科威特344.463.768.461.657224093.88228.265.57100.00：不包括台湾省在内各种焦化型式的比较各种焦化型式的比较050100150200Mt/a1975年1998年2001年2002年其它流化焦化延迟焦化世界焦化加工能力（世界焦化加工能力（1990年年-2002年）年）050100150

4、2002501990年1995年1998年2000年2001年2002年Mt/a 世界石油焦产量（世界石油焦产量（1975年年2002年）年）0102030405060701975198019851990199520002002年Mt/a美国其他国家合计美国焦化加工能力美国焦化加工能力 ( 1946年年-2002年年 )050000010000001500000200000025000001946年1950年1960年1970年1973年1982年1995年1998年2001年2002年加工能力，bpcd我国延迟焦化能力的增长我国延迟焦化能力的增长05001000150020002500300

5、01990年1991年1992年1993年1994年1995年1996年1997年1998年2000年2001年2002年万t/aSINOPE C延迟焦化能力的增长延迟焦化能力的增长15161718192021221995年1999年2000年2001年2002年套024681012141618加工能力套数 Mt/a近期建设和投产的延迟焦化装置近期建设和投产的延迟焦化装置l 委内瑞拉的委内瑞拉的Jose投产一座加工超重原油生产合成原油的装置，处理能投产一座加工超重原油生产合成原油的装置，处理能力为力为4.90Mt/a，是目前世界上第二大的延迟焦化装置是目前世界上第二大的延迟焦化装置l 美国德克

6、菲斯州的斯威尼炼厂改造，新建一座美国德克菲斯州的斯威尼炼厂改造，新建一座3.20 Mt/a的延迟焦化装的延迟焦化装置置l 美国美国Garyvill炼厂投产了一套炼厂投产了一套“一炉二塔一炉二塔”型式的延迟焦化装置，加型式的延迟焦化装置，加工能力为工能力为1.90Mt/al 美国美国Exxon-Mobil公司的加工玛耶原油贝汤炼厂投产了一套处理能力公司的加工玛耶原油贝汤炼厂投产了一套处理能力为为2.20Mt/a的延迟焦化装置的延迟焦化装置l 估计估计2002年年底前，在加勒比海沿岸，至少有年年底前，在加勒比海沿岸，至少有6座延迟焦化装置计划投座延迟焦化装置计划投产。这些装置将廉价残渣燃料油转化成

7、高产值的轻质产品和石油焦产。这些装置将廉价残渣燃料油转化成高产值的轻质产品和石油焦新近建设的延迟焦化装置新近建设的延迟焦化装置l 委内瑞拉委内瑞拉PDV公司联合拥有的公司联合拥有的6.50Mt/a的的Hovensa炼厂正在增建炼厂正在增建1套套3.19Mt/a的延迟焦化装置的延迟焦化装置l 美国美国Coastal销售公司投资销售公司投资2.5亿美元在美国科珀斯克里斯蒂新建一套加亿美元在美国科珀斯克里斯蒂新建一套加工委内瑞拉原油的工委内瑞拉原油的3.00 Mt/a的延迟焦化装置的延迟焦化装置l Cerro Negro公司投资公司投资5亿美元在委内瑞拉新建一套亿美元在委内瑞拉新建一套3.30Mt/

8、a的延迟焦的延迟焦化装置化装置l 美国美国Texco公司和美国能源部签订了一份合同。建设一座公司和美国能源部签订了一份合同。建设一座Early Entrance Corpoduction(EECP)工厂，主要将石油和煤转化成优质运输工厂，主要将石油和煤转化成优质运输燃料、电、热能。这将意味着延迟焦化工艺将用于烃合成液体燃料、燃料、电、热能。这将意味着延迟焦化工艺将用于烃合成液体燃料、电、热能纪元的开始电、热能纪元的开始l大型化大型化n装置规模大型化装置规模大型化n焦炭塔的大型化焦炭塔的大型化l灵活性灵活性n 原料原料n产品产品l操作性操作性n美国美国LummusLummus公司的操作条件公司的

9、操作条件n美国美国URSURS公司的优化焦化技术公司的优化焦化技术n循环周期循环周期l安全性安全性装置规模大型化装置规模大型化l 80年代初期，世界上最大的延迟焦化装置是美国年代初期，世界上最大的延迟焦化装置是美国Chevron公司的公司的Pascagoula炼炼厂的装置，加工能力为厂的装置，加工能力为3.01 Mt/a，采用三炉六塔流程采用三炉六塔流程l 90年代初期，加拿大年代初期，加拿大Syncor公司的生产合成原油的油砂加工厂的延迟焦化处公司的生产合成原油的油砂加工厂的延迟焦化处理能力为理能力为3.65 Mt/a，采用四炉八塔流程采用四炉八塔流程l 1993年加拿大的年加拿大的Sunc

10、or公司的公司的Fort Me Murray炼厂的延迟焦化装置经改造后炼厂的延迟焦化装置经改造后处理能力达处理能力达5.03 Mt/al 1998年印度年印度Reliance公司建成目前世界上最大的延迟焦化装置，加工能力为公司建成目前世界上最大的延迟焦化装置，加工能力为6.73 Mt/a（没投产）没投产）l 最近，最近，Lummus公司承担设计的一项目，经第一阶段工作后装置处理能力为公司承担设计的一项目，经第一阶段工作后装置处理能力为6.20 Mt/a，该装置可处理接近该装置可处理接近9.90 Mt/a的原料的原料l 美国美国Flour公司在公司在70年代对建设单系列年代对建设单系列25.00

11、 Mt/a炼厂的可行性研究报告，延炼厂的可行性研究报告，延迟焦化装置配套处理能力为迟焦化装置配套处理能力为4.50 Mt/a，届时需配置届时需配置 9,100mm的焦炭塔的焦炭塔10台台我国延迟焦化装置我国延迟焦化装置l 6070年代年代, 一般为一般为30万万t/a60万万t/al 1989年年, 锦州石化投产了一座锦州石化投产了一座“四炉二塔四炉二塔”的的100万万t/a装置装置l 2000年年1月月, 上海金山投产了一座上海金山投产了一座“一炉二塔一炉二塔”的的100万万t/a装置装置l 2002年年9月月, 上海高桥投产了我国最大的上海高桥投产了我国最大的140万万t/a装置装置焦炭塔

12、的大型化焦炭塔的大型化l 1930年年, 焦炭塔直径焦炭塔直径 3000mml 80年代后年代后, 一般一般 8200mm左右左右l 目前，焦炭塔的标准直径为目前，焦炭塔的标准直径为 8,200mm 8,500mml 某些某些 9,20036,600mm的焦炭塔已在运转的焦炭塔已在运转焦炭塔的大型化焦炭塔的大型化n世界上最大的焦炭塔是加拿大的世界上最大的焦炭塔是加拿大的Syncor油砂加工厂的延迟焦化油砂加工厂的延迟焦化装置的焦炭塔装置的焦炭塔 12,200mm30,000mmn印度信任公司的印度信任公司的6.70 Mt/a 延迟焦化装置，有延迟焦化装置，有8个直径为个直径为 8840mm的焦

13、炭塔的焦炭塔n美国美国FW公司公司将要设计将要设计 9,750mm42,980mm（总高）的焦炭塔总高）的焦炭塔n美国美国FW公司公司有可能设计有可能设计 12，192mm 的焦炭塔的焦炭塔焦炭塔的直径和安装年份的关系焦炭塔的直径和安装年份的关系焦炭塔的塔高（焦炭塔的塔高（TT）和安装年份的关系和安装年份的关系灵活性灵活性n原料原料n产品产品l美国美国Lummus公司公司l美国美国Foster Wheeler 公司和公司和Conoco公司公司l三种渣油加工工艺的产率三种渣油加工工艺的产率原料原料n 能处理包括直馏（减粘、加氢裂化）渣油、裂解焦油和循环油、焦油能处理包括直馏（减粘、加氢裂化）渣油

14、、裂解焦油和循环油、焦油砂、沥青、脱沥青焦油、澄清油、溶剂精制后的煤以及煤的衍生物、砂、沥青、脱沥青焦油、澄清油、溶剂精制后的煤以及煤的衍生物、催化裂化油浆、炼厂污油（泥）等催化裂化油浆、炼厂污油（泥）等6060余种原料余种原料n 处理原料油的处理原料油的康氏残炭为康氏残炭为3.83.8w%w%45w%45w%， APIAPI重度重度2 22020 APIAPIn 随着烃类合成液体燃料和合成原油技术的开发，也多用延迟焦化工艺随着烃类合成液体燃料和合成原油技术的开发，也多用延迟焦化工艺进行改质。最近委内瑞拉就利用进行改质。最近委内瑞拉就利用延迟焦化工艺和加氢处理工艺延迟焦化工艺和加氢处理工艺对对

15、OrinocoOrinoco的原油进行改质，生产的原油进行改质，生产 API 16API 163232，S0.1m% S0.1m% 的合成油的合成油延迟焦化装置典型的产率（以原料延迟焦化装置典型的产率（以原料w% w% 计）计）项项 目目减减压压渣渣油油低低C CC CR R减减压压渣渣油油高高C CC CR R减减压压渣渣油油高高C CC CR R焦炭塔压力低低高产品产率,w% 气体8.09.09.4 石脑油14.011.711.3 轻蜡油26.227.226.3 重蜡油29.719.418.7 焦炭22.132.734.3产品产品n 产率中，产率中，中间馏分油产率占总产率的中间馏分油产率占

16、总产率的3030w%w%65w%65w%左右，在当今多产中左右，在当今多产中间馏分油需求下显得尤为重要间馏分油需求下显得尤为重要n 美国美国LummunLummun公司对延迟焦化装置加工能力公司对延迟焦化装置加工能力1.10 1.10 Mt/aMt/a时的高康氏残炭时的高康氏残炭的减压渣油方案，在低压、低循环比、的减压渣油方案，在低压、低循环比、2424小时操作周期的条件下，如小时操作周期的条件下，如果原料相同，设计合理，略提高操作压力，再将操作周期改为果原料相同，设计合理，略提高操作压力，再将操作周期改为1818小时小时，则该装置可以加工，则该装置可以加工1.375 1.375 Mt/aMt

17、/a的原料的原料n 美国美国Foster wheelerFoster wheeler公司和公司和ConocoConoco公司为了提高液收，降低焦炭产率公司为了提高液收，降低焦炭产率，在新设计的装置上通常采用，在新设计的装置上通常采用低压低压（0.1030.103MPaMPa表压）、表压）、低循环低循环（而不（而不是零循环）的工艺设计。因为真正的零循环虽然可进一步减少焦炭产是零循环）的工艺设计。因为真正的零循环虽然可进一步减少焦炭产率，稍微增加液收，但增收的率，稍微增加液收，但增收的HCGOHCGO质量价值不高。在考虑用哪种循环质量价值不高。在考虑用哪种循环操作时应考虑下游接受操作时应考虑下游接

18、受HCGOHCGO的加工装置要求。特别对于加氢裂化型的的加工装置要求。特别对于加氢裂化型的炼厂，由于加氢裂化对原料有严格的要求，如炼厂，由于加氢裂化对原料有严格的要求，如CCR1m%CCR1m%，Ni+V2wppmNi+V2wppm，C C7 7不溶物也有要求的情况下应慎重考虑采用哪种循环比的操作不溶物也有要求的情况下应慎重考虑采用哪种循环比的操作操作性操作性n 操作目的是得到操作目的是得到最大的液体产品，最少的焦炭，生产的焦化重蜡油的最大的液体产品，最少的焦炭，生产的焦化重蜡油的质量要符合下游加工装置的要求质量要符合下游加工装置的要求n 美国美国LummusLummus公司的设计是通过控制位

19、于焦化分馏塔塔顶分离器的压力公司的设计是通过控制位于焦化分馏塔塔顶分离器的压力控制器来控制焦炭塔顶压力，从而达到低压操作控制器来控制焦炭塔顶压力，从而达到低压操作。一般将压缩机入口。一般将压缩机入口处压力设定为处压力设定为0.0070.0070.0140.014MPaMPa。焦炭塔典型低压操作的压力为焦炭塔典型低压操作的压力为0.1050.105MPaMPan 美国美国USRUSR公司开发的公司开发的“优化焦化（优化焦化（opticokingopticoking）”的专利技术的专利技术。该技。该技术就是将循环的焦化轻蜡油或焦化汽油从分馏塔返回到高温正在生焦术就是将循环的焦化轻蜡油或焦化汽油从分

20、馏塔返回到高温正在生焦的焦炭塔顶，额外加入的油气瞬时气化，使操作者能够稳定焦炭塔压的焦炭塔顶，额外加入的油气瞬时气化，使操作者能够稳定焦炭塔压力力n 缩短延迟焦化循环周期是提高延迟焦化加工能力的有效方法。但是，缩短延迟焦化循环周期是提高延迟焦化加工能力的有效方法。但是，焦化循环周期由焦化循环周期由2121小时缩短到小时缩短到1818小时，焦炭塔寿命损失小时，焦炭塔寿命损失2525n 新设计的循环周期一般为新设计的循环周期一般为18182020小时，小时，对于较老的装置对于较老的装置，12121414小时小时的循环周期也不少见的循环周期也不少见。美国。美国LummusLummus公司设计的操作周

21、期是公司设计的操作周期是1818小时小时美国美国URSURS公司的优化焦化技术公司的优化焦化技术安全性安全性n 在工艺设计阶段在工艺设计阶段，要准备工艺危险分析文档、确定装置布置、足够的，要准备工艺危险分析文档、确定装置布置、足够的维护和安全通道、工艺装置有关安全要求等。在完成工艺配管和设备维护和安全通道、工艺装置有关安全要求等。在完成工艺配管和设备简图后，应启动简图后，应启动HAZ0PHAZ0P（危险的可操作性分析）分析，焦炭塔和加热危险的可操作性分析）分析，焦炭塔和加热炉区域必须进行炉区域必须进行HAZ0PHAZ0P分析分析n 焦炭塔塔底（顶）法兰的自动卸盖系统焦炭塔塔底（顶）法兰的自动卸

22、盖系统n 环境保护环境保护 在美国和世界各国的装置设计应符合美国在美国和世界各国的装置设计应符合美国EPAEPA（环境保护署）和该国环境保护署）和该国和该地区的环保法规、和该地区的环保法规、OSHAOSHA（职业安全和健康）及地方、客户等等的职业安全和健康）及地方、客户等等的种种标准规范。种种标准规范。美国美国LummusLummus公司延迟焦化装置实施的环境保护设计公司延迟焦化装置实施的环境保护设计污污染染源源解解决决办办法法污油循环或送至装置边界线之外酸性水处理和循环焦化装置废水装置内循环烃类液体洗涤排放最大量地回收油在装置内循环、重（轻）污油系统含烃液体至含油污水减少油类排放焦粉至含油污

23、水固体液体分离器放空塔气体送至火炬或压缩机入口处加热炉污染高效率的加热炉、低 NOx 喷嘴、在线清焦、加热炉的机械清焦、加热炉的机械清焦切焦时塔顶气相通风、从顶部冷却泄漏污染减少泄漏源、双端面机械密封、过滤流体焦粉污染从工艺过程中脱除焦粉、减少焦炭处理、尽量采用密闭式焦炭处理系统、润湿焦炭以防止焦粉飞扬延迟焦化工艺的主要（关键）设计特点延迟焦化工艺的主要（关键）设计特点:l 双面辐射加热炉双面辐射加热炉l 在线清焦在线清焦l 现代化的焦炭塔机械设计现代化的焦炭塔机械设计l 在线计算机控制在线计算机控制 l 自动化的卸盖系统自动化的卸盖系统l 革新的水管理焦炭回收系统革新的水管理焦炭回收系统美国

24、美国LummusLummus公司延迟焦化装置关键的设计特点公司延迟焦化装置关键的设计特点项 目早期的设计目前的设计操作压力0.170.25MPa0.1MPa焦炭塔卸盖系统手动自动四通阀手动旋塞阀电动球阀蒸汽吹扫阀楔形旋塞阀手动球阀楔形旋塞阀楔形闸阀手动或自动焦炭塔和框架布置好有所改进，降低投资焦化加热炉单面辐射加热炉双面辐射加热炉焦炭塔直径最大 8.23 米可高至 9.14 米焦炭塔安全联锁无广泛应用安全设计80 年代广泛应用环境保护轻重焦化蜡油符合 80 年符合最近的燃料油标准代标准设置放空塔污油至含油污水系统轻重污油分离系统平面布置好已改进，更好实现维修方便和安全操作通道焦炭塔暖塔切换就地

25、控制室工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计n 适应适应现在和未来现在和未来操作操作原料性质原料性质的变化；的变化；n 加工加工低硫轻质原料生产电极焦低硫轻质原料生产电极焦时，优化工艺条件以达到馏分油和焦炭时，优化工艺条件以达到馏分油和焦炭产率之间的最佳平衡和经济操作点；产率之间的最佳平衡和经济操作点；n 加工加工重质含硫原料重质含硫原料，采用低压、高温和低循环比操作采用低压、高温和低循环比操作以达到最大馏分以达到最大馏分油产率油产率；加工重质原料，调整循环周期抑制弹丸焦的生成；加工重质原料，调整循环周期抑制弹丸焦的生成；n 改变（增加）装置压力改变（增加）装置压力越低焦炭塔内气相表观速度，越低焦炭

26、塔内气相表观速度，提高处理量提高处理量；n 装置压力调整要考虑低压下最大馏分油产率和焦炭塔数量之间的平衡装置压力调整要考虑低压下最大馏分油产率和焦炭塔数量之间的平衡，焦炭塔塔内的气相表观速度、设备和管线以及系统压力降和压力；，焦炭塔塔内的气相表观速度、设备和管线以及系统压力降和压力；n 调整装置循环比，在达到最大馏分油产率的同时，满足蜡油质量要。调整装置循环比，在达到最大馏分油产率的同时，满足蜡油质量要。焦炭塔的设计和框架结构焦炭塔的设计和框架结构n 焦炭塔的设计中要充分考虑焦炭塔的设计中要充分考虑焦炭塔的加热冷却的周期焦炭塔的加热冷却的周期，保证焦炭塔，保证焦炭塔的寿命。的寿命。优化焦炭塔设

27、计优化焦炭塔设计，考虑焦炭塔操作周期、操作条件考虑焦炭塔操作周期、操作条件、原料处原料处理量理量、焦炭产率以及焦炭塔的数目的大小焦炭产率以及焦炭塔的数目的大小n 美国美国LummusLummus公司综合考虑了降低焦炭塔的投资，采用当今焦炭塔在工公司综合考虑了降低焦炭塔的投资，采用当今焦炭塔在工业可利用的最大尺寸的技术以及未来装置加工能力的提高和更多劣质业可利用的最大尺寸的技术以及未来装置加工能力的提高和更多劣质焦炭的产生等的因素下，焦炭的产生等的因素下，设计的焦炭操作周期为设计的焦炭操作周期为1818小时小时n 缩短焦炭塔的生焦周期，要考虑到焦炭塔壳体裙座连接处的应力，缩短焦炭塔的生焦周期，要

28、考虑到焦炭塔壳体裙座连接处的应力，采用有限元分析方法，将应力减至最小采用有限元分析方法，将应力减至最小n 焦炭塔的框架设计一是要方便操作和维修，其次要优化高度焦炭塔的框架设计一是要方便操作和维修，其次要优化高度n 焦炭塔框架高度主要取决于焦炭塔框架高度主要取决于焦炭塔的基础焦炭塔的基础（基础底面顶面）高度，（基础底面顶面）高度，焦化冷凝罐的高度和焦炭塔本身的高度。焦炭塔基础高度取决于溜槽焦化冷凝罐的高度和焦炭塔本身的高度。焦炭塔基础高度取决于溜槽、焦池的设计要求、焦池的设计要求. .加热炉设计加热炉设计双面辐射加热炉双面辐射加热炉: :l 炉管热量分布更均匀，炉管热量分布更均匀，降低峰值温度降

29、低峰值温度，降低最大热强度，提高平均热，降低最大热强度，提高平均热强度并可减少总的辐射面积，从而实现延长加热炉操作周期。强度并可减少总的辐射面积，从而实现延长加热炉操作周期。l 设计中采用的设计中采用的安全联锁安全联锁，可以使加热炉因工艺操作紊乱或仪表故障而，可以使加热炉因工艺操作紊乱或仪表故障而造成非计划停工时起到保护加热炉的作用。造成非计划停工时起到保护加热炉的作用。l 在线清焦和在线剥焦在线清焦和在线剥焦（piggingpigging）设计的应用可延长加热炉操作周期设计的应用可延长加热炉操作周期。l 在实施在线清焦时在实施在线清焦时应注入冷凝液应注入冷凝液以急冷加热炉对流管至设计温度。分

30、以急冷加热炉对流管至设计温度。分馏系统设计应考虑在线清焦时额外蒸汽量。馏系统设计应考虑在线清焦时额外蒸汽量。焦炭处理系统焦炭处理系统n 焦炭处理系统设计焦炭处理系统设计要考虑要考虑: :l 投资投资l 设备维修设备维修l 平面布置平面布置l 装置输出焦炭的方法等因素装置输出焦炭的方法等因素n 焦炭处理系统焦炭处理系统有：有：l 将焦炭直接排放到设斗式合瓣吊车的焦池以回收焦炭的铁路装载将焦炭直接排放到设斗式合瓣吊车的焦池以回收焦炭的铁路装载法法l 直接将焦炭排至有前部装车的焦池或焦台系统以及水力仓（直接将焦炭排至有前部装车的焦池或焦台系统以及水力仓（HydrobinHydrobin）系统，即在铁路装载法的污水坑和澄清系统之间