延迟焦化装置不宜使用深拔后渣油

延迟焦化装置不宜使用深拔后渣油

延迟焦化机是一种无催化剂的深度热裂化渣油转化工艺，其特点是对原料适应性强、工艺成熟、投资低、运营成本少。采用延迟焦化加工重质和劣质渣油是炼油企业的主要选择之一。目前延迟焦化装置的原料呈现多样化,已处理的原料多达60种,有减压渣油、常压渣油、超稠原油、减黏渣油、重质燃料油、煤焦油等。沥青、催化油浆、污泥、废胺液和污油等也送至焦化装置中进行处理,解决了炼油企业的部分困难。延迟焦化装置原料的多样化和劣质化进一步推动了延迟焦化工艺技术的发展。1性质和对设备的影响1.1原料的常规要求国内加工的几种劣质渣油性质数据见表1。可以看出,劣质原油减压深拔后的减压渣油特点是:密度大、残炭和硫含量高、黏度大、沥青质含量高、重金属镍+钒含量高、沥青质和残炭的比值大。几种不同渣油加工工艺对原料的常规要求见表2。由表2可以看出,为防止催化剂中毒失活,渣油催化裂化和固定床渣油加氢裂化对原料中的重金属镍+钒和铁含量都有严格的要求,为减少催化剂结焦,对其原料中的残炭和沥青质含量有限制,劣质渣油特别是减压深拔后的劣质渣油,直接作为渣油催化裂化和固定床渣油加氢裂化的原料是不合理的,也是不经济的。延迟焦化装置对原料的重金属镍+钒和铁含量没有严格要求,可加工高重金属含量的劣质渣油,但是原料中的残炭和沥青质含量太高也会给现有焦化装置的操作带来一定的困难。2.2延迟焦化主要技术状况(1)产生弹丸焦根据资料报道,当原料的API°不大于7.0时,很可能产生弹丸焦。生产经验和实验研究均表明,当原料中的沥青质和残炭的比值大于0.5,而条件又适宜时,易产生弹丸焦。根据表2判断,以减压深拔后劣质渣油为原料的焦化装置产生弹丸焦是难免的。特别是追求焦化装置经济效益最大化,降低生焦率时,装置设计会采用超低循环比、低反应压力和较高的加热炉出口温度,则更易生成弹丸焦。弹丸焦的生成会对装置安全生产有很多不利的影响,主要表现在:延长了冷焦和放水时间,打乱了冷焦程序;生产塔及冷焦塔整体及附属管线会产生明显的晃动或倾斜;放水时大量的焦块、焦粉会被带入冷焦热水罐,造成冷焦水系统堵塞;卸塔底盖和除焦时焦炭容易塌方、卡钻;散落在平台或地面的弹丸焦易使人滑倒;弹丸焦销售困难等。(2)加热炉炉管易结焦高沥青质含量降低了渣油的热稳定性,容易产生结焦反应;渣油的H/C原子比越小、残炭值越高、特性因数越小、芳烃/沥青值的比值越小、钠离子和其他金属含量越高等越容易导致炉管结焦。劣质渣油的结焦反应温度更低,因此加工劣质渣油的焦化加热炉炉管结焦会提前并会更严重。(3)生焦率高由于劣质渣油易导致炉管结焦和产生弹丸焦,通常采用降低加热炉出口温度、提高循环比、提高反应压力和劣质渣油中混兑较轻的原料来改善焦化进料的性质,保证装置的安全平稳生产。延迟焦化装置降低加热炉出口温度、提高循环比、提高反应压力都会导致焦炭产率提高,大大影响装置的经济效益。(4)分馏塔下部和焦炭塔顶油气管线易结焦劣质渣油的热稳定性差,在分馏塔和高温油气换热时易发生结焦反应,导致分馏塔底和换热挡板结焦。劣质渣油的沥青质含量高,在焦炭塔内反应的泡沫层高,焦粉易携带,因此焦炭塔顶油气管线易结焦,同时焦粉带入到分馏塔也会导致塔底焦粉沉积,影响分馏塔的正常操作。(5)安全环保压力增大劣质渣油的硫含量较高,对设备的腐蚀加重,增加了设备、管线和仪表被腐蚀泄漏着火的危险。劣质渣油的自燃点较低,易泄漏着火的部位增加。由于生焦率的提高,不得不缩短生焦时间来保证装置的处理能力,频繁复杂的焦炭塔切换操作,增加了操作人员的劳动强度和发生事故的可能性。高硫焦炭的冷却和切焦过程,导致挥发至大气中的废蒸汽中硫化物含量增加,对环境造成污染。2国内现有延迟焦化技术状况目前国内延迟焦化主要技术状况见表3。加热炉炉型个别为单面辐射,大部分采用双面辐射,少数采用附墙燃烧器;加热炉的材质一般为Cr9Mo,少数也有Cr5Mo;加热炉的清焦方式以前一直是蒸汽-空气烧焦,目前在线蒸汽剥焦和机械清焦也渐渐得到较好的应用。焦炭塔材质大部分为:1.0Cr0.5Mo或1.25Cr0.5Mo上部复合0Cr13,没有全塔等壁厚和全塔复合0Cr13,过渡段大部分采用堆焊,少数采用整体锻焊。许多装置焦炭塔底已经配置了自动底盖机。焦炭塔的顺控联锁和加热炉的顺控点火应用还较少,联锁还仅限于加热炉、压缩机、水力除焦、顶/底盖机的安全联锁。3反应方法是砂质渣油的延迟化技术3.1产生丸焦的焦炭装置设计随着重质化和劣质化原油的增加及减压深拔技术的发展,延迟焦化原料会更加劣质化,同时随着非固定床渣油加氢技术的不断进步,延迟焦化工艺只有加工更劣质的原料才有出路。采用针对产生弹丸焦的装置设计非常必要,弹丸焦的出现意味着焦化装置处于最经济条件下运行,美国许多焦化装置视产生弹丸焦为正常操作,原料的残炭达到40%,沥青质含量达到20%,有的装置可以直接加工沥青。针对产生弹丸焦的焦化装置设计主要应考虑的措施:(1)焦炭塔使用1.25Cr-0.5Mo-Si(SA387-11-1)钢板,焦炭塔裙座过渡段采用整体锻件结构,提高其耐疲劳性,使之适应焦炭塔的晃动或倾斜;焦炭塔和其周围的框架及平台留有偏移和位移的空间;和焦炭塔相连的所有管道配置应考虑焦炭塔的晃动或出现‘香蕉’现象时的膨胀量。(2)提高焦炭塔的设计压力,增加焦炭塔基础框架的强度,Foster-Wheeler公司焦炭塔的设计压力通常为0.41MPa左右,Conoco/Bechtel公司焦炭塔的设计压力通常为0.69MPa左右。采用高的设计压力,焦炭塔的壁厚增加,延长使用寿命;焦炭塔基础框架的强度增加有利于减少塔体晃动。(3)增加焦炭塔顶/底自动卸盖机和除焦防卡钻及钻杆自动盘车系统,保证弹丸焦切焦操作的顺利进行。3.2提高炉管清焦质量选择合适的加热炉出口温度、炉管表面热强度、管内油膜温度、流速、流型(雾状或环雾状)、油品停留时间、加热炉管管径、炉管长度、炉管壁厚、炉管布置、燃烧器(附墙燃烧)的形式和注水(汽)位置等对减少炉管结焦起到关键的作用。选择耐高温材质的炉管,提高表面温度使用上限,延长炉管的清焦周期。采用单辐射室单管程和两个辐射室共用一个对流室的新型多管程加热炉实现在线蒸汽剥焦、分炉膛烧焦和分炉膛机械清焦,实现加热炉不停工清焦,延长一炉两塔装置的运行周期。3.3流量比保持控制分馏塔内自焦炭塔来的高温油气不再与焦化原料油换热,而是采用蜡油下回流喷淋洗涤换热脱过热,使循环油被冷凝。循环油和原料油的流量比通过流量调节阀控制,当分馏塔底液位波动时,原料油的流量发生变化,调整循环油的流量使得循环油和原料油的流量比保持不变。该工艺具有蜡油和循环油分离精度高,蜡油的干点和残炭低;焦粉被大量的蜡油洗涤,蜡油等产品中焦粉含量较少;渣油和油气不换热,防止了换热板结焦;操作中循环比保持恒定等优点。循环比的恒定有利于保证装置的平稳长周期操作。3.4焦炭塔油气管线结焦加工劣质渣油时,焦炭塔的油气线速、泡沫层高度或出口管线温度超高都会导致分馏塔底结焦,如果分馏塔内的重馏分油或渣油的操作温度太高也会导致分馏塔底内构件结焦,如果分馏塔底内件设计不合理也会导致积焦,影响分馏塔的操作。通过控制处理量、减少注汽量、用料位计密切监视料位、注高效消泡剂和出口管线注急冷油等控制焦炭塔的油气线速、泡沫层高度和出口管线温度等措施来减少源头焦炭塔的焦粉携带;加强分馏塔内的洗涤和分馏塔外的过滤;分馏塔下部设防结焦脱过热塔板、塔底设搅拌设施可有效减少分馏塔底焦粉沉积;分馏塔循环回流油、循环油和加热炉进料设置过滤器,减少加热炉进料的焦粉含量。(2)防止焦炭塔顶油气管线结焦措施目前国内防止焦炭塔顶油气管线结焦的技术主要有:(1)选择合适的急冷油,通常采用中段回流油或高温蜡油,采用柴油做急冷油虽然效果更好,但是对分馏塔的高温位热量利用不利;(2)在焦炭塔的塔顶油气出口处的油气管线上采用四通结构的急冷油注入设备;(3)方便出口管道的清焦,选用高效喷头使急冷油雾化,提高换热冷却效果;(4)设置焦炭塔顶和出口管线的差压报警,及时判断油气出口的结焦情况,随时清焦;(5)消泡剂从塔顶注入,并且注入口远离油气出口,提高消泡效果;(6)控制焦炭塔的油气线速和泡沫层高度,防止泡沫焦冒顶;(7)焦炭塔顶油气管线每个弯头处设置清焦法兰,在不停工情况下可以采用高压水进行清焦。3.5提高焦炭塔自动操作安全性提高安全水平主要是通过改进工艺、设备和仪表的相关设计来消除安全隐患。设备、管道、阀门、仪表等的选择应充分考虑耐温耐压、耐腐蚀、耐磨蚀、耐冲蚀和抗疲劳等,避免泄漏着火和爆炸。进一步完善现有加热炉、压缩机、水力除焦、高温泵进出口阀门和泵的安全联锁,增加焦炭塔的安全联锁和顺序控制系统,实现焦炭塔操作过程中安全操作,增加加热炉的开停工顺序控制系统,实现燃料气试压、开鼓引风机、点火和蒸汽吹扫等步骤的安全操作,减少因人工误操作和设备故障导致的安全事故发生。增加焦炭塔塔顶和塔底自动卸盖机,提高自动化水平、降低劳动强度和提高操作的安全性,特别是提高产生弹丸焦时除焦卸盖操作的安全性。将主要的除焦操作设置在高压水泵房或中央控制室,辅以电视监控系统和智能传感器对整个除焦状态进行检测,实现远程地面手动或自动除焦,避免传统除焦模式对除焦人员的安全风险。3.6吹汽放空系统目前国内通过采用密闭吹汽放空、密闭冷焦水处理和冷焦水循环利用技术使装置污染大大减少,但是石油焦还露天堆放,因此石油焦的密闭除焦、密闭输送、密闭仓储将是今后努力的方向。机械清焦取代空气烧焦不仅减少环境污染,而且降低炉管损伤几率和操作工劳动强度。水力除焦过程中,焦炭塔底的溜槽处会排放一定量的油气、硫化物和蒸汽的混合物,其中的硫化物会导致装置恶臭增加,影响操作人员的健康,应增加回收脱硫系统,减少废气的排放。吹汽放空产生的含油、含焦粉和含硫化物等杂质的污水,送至污水汽提装置由于其含油和含焦粉而影响污水汽提装置的正常操作,送至装置内的冷焦水处理系统,由于其含油量较多而影响冷焦水的质量,进而影响到冷焦和切焦,采用单独的吹汽放空污水处理系统以