焦化加氢制氢延迟焦化装置工艺方案.docx

焦化加氢制氢延迟焦化装置工艺方案一、装置组成及规模本装置主要包括焦化、吸收稳定、吹汽放空、水力除焦、切焦水和冷焦水循环、干气及液化石油气脱硫和液化石油气脱硫醇部分。装置工程规模IoO万吨/年,年开工时间按8000小时计。二、原料及产品方案1、原料来源本装置原料为*石化厂的减压渣油。2、产品方案主要产品有：干气、液化石油气、焦化塔顶油、焦化一线油、焦化二线油、焦化甩油和石油焦。三、技术方案选择（一）国内外焦化技术发展趋势L国外技术进展情况国外延迟焦化技术以美国为代表，比较成熟的有凯洛格（KenOgg）公司、鲁姆斯（ABBLummusGrest）公司、大陆（ConoCo）石油公司和福斯特惠勒（FOSterWheeIer）公司的技术，从近几年设计的延迟焦化装置的套数、液体产品收率和公用工程消耗等方面来看，福斯特惠勒公司的技术占有一定的优势。近几年来，国外延迟焦化技术的发展具有如下趋势：(1)焦炭塔反应压力80年代以前，生产普通焦的焦炭塔的设计压力为0.17-0.2IMPa(G),目前，焦炭塔的设计压力普遍降低。凯洛格公司典型设计压力为0.100.141MPa(G);鲁姆斯公司已制作出详细的压力分布图；福斯特惠勒公司典型的焦炭塔设计压力仅为0.103MPa(G)。(2)循环比为了最大限度的降低焦炭产率，提高液体产品收率，国外焦化装置的循环比一直呈降低趋势。目前凯洛格公司设计典型循环比已由0.100.15降为0.05或更低；福斯特惠勒公司推荐采用低循环比0.05,如果下游装置允许焦化重蜡油产品有较高的干点、重金属和康氏残炭，也可以采用零循环比或低于0.05的循环比。大陆石油公司已开发出微分油循环技术，采用储分油循环代替常规的自然循环，可以降低焦炭产量3%左右，提高C5以上液体收率2%左右。(3)生焦周期生焦周期由24小时缩短为11/8小时。大陆石油公司焦化装置生焦周期为1114小时；凯洛格公司为1620小时；福斯特惠勒公司为1678小时。(4)焦炭塔直径国外焦炭塔设备逐步实现大型化，焦炭塔直径由80年代前的小于8m扩大到8m以上,加拿大Suncor炼厂的焦炭塔直径达到12.2m。(5)水力除焦技术和设备国外焦化普遍采用有井架水力除焦技术，同时改进除焦控制系统和除焦设备。a.除焦程序控制技术大陆石油公司于1979年开发出了除焦程序控制技术，1982年在HUmber炼油厂试验成功，提高了除焦操作的自动化水平，保证了设备安全运行和人身安全。b.除焦控制阀美国PACIFIC公司首先使用除焦控制阀，采用该技术可以使除焦过程中高压水回流时不上焦炭塔，防止水锤和冲击。c.除焦胶管美国的除焦胶管普遍采用双层或四层钢丝编织层的合成橡胶管，工作压力最大到34MPa,断裂压力为68MPaod.除焦器美国的除焦器为一种联合钻孔切焦器，采用锥形蜂窝状整流器，但切换时需提出塔外人工操作。(6)塔底盖装卸设备美国炼油厂焦化装置采用两个液下油缸驱动的底盖装卸机构，主要特点是塔底盖装卸时绕一较接支点转动、在两个油缸的作用下装卸螺栓比较容易，目前美国大多数焦化装置采用的塔底盖装卸设备还不是全自动的，只有少数焦化装置采用了底盖自动装卸设备。(7)焦化加热炉鲁姆斯设计的加热炉有单燃烧室和双燃烧室两种类型；凯洛格公司采用双加热室的加热炉；福斯特惠勒公司有两种类型的焦化炉加热炉：标准型和双面辐射大梯台式墙型加热炉。这些公司的主要技术如下：a.双面辐射炉型及多室多程设计辐射炉管采用双面辐射形式布置，以提高其平均热强度，降低峰值热强度，因而可降低最大油膜厚度、管壁温度、物料停留时间。与单面辐射炉型相比，热强度的分布不均匀度减少30%以上，加热盘管长度减少25%左右。焦化炉设计成多室、多程结构，各室完全隔开，以便分别维修、清焦或在线清焦。b.在线清焦在线清焦就是在不停焦化加热炉的条件下，对多管程加热炉中的某一列管程进行蒸汽清焦，通过改变蒸汽量和管壁温度使焦层剥落，达到清焦目的。采用在线清焦技术可以延长焦化炉的连续运行时间，缩短停炉烧焦次数，从而提高装置的经济效益。采用在线清焦技术可使焦化炉炉管表面温度平均降低70,炉管入口压力恢复到正常操作压力，清焦后燃料可节省10%15%°仅用蒸汽空气清焦时，焦化炉运转周期一般不到一年，采用在线清焦后可延长至24个月以上。c.多点注水（蒸汽）根据管内介质不同的加热阶段，在管路系统不同部位分别注入不同比例的水或蒸汽。其作用是：在“裂化反应加热阶段”，用于降低裂化产物的分压，促使介质中的重组分进一步发生裂化反应；在“缩合反应加热阶段”用于提高冷油流速，以利于焦垢的脱离。d.炉管材质选用ASTMT9或T91,提高炉管表面允许温度，延长使用寿命。e.燃烧器根据辐射炉膛结构、炉管布置型式等，尽可能采用小能量和相对扁长形及低NOX燃烧器，以保证在提供工艺所需热量相匹配的炉膛单位燃烧热容积下，炉膛内热强度分布的均匀性和环保法规的要求。(8)自动化水平国外焦化装置自动化水平较高，实现了冷焦过程自动化，用微机控制进料速度、焦炭塔空高和焦炭塔进水速度，用中子源料面计代替钻60料面计，以及焦炭塔自动卸盖、自动除焦等。例如：凯洛格采用KAY-RAYINC4610中子源料面计代替钻60料面计；福斯特惠勒公司已开发出或采用了：焦炭塔底盖自动卸栓技术，使卸拴、卸盖和卸物料管升降做到完全程序控制；焦炭塔切换阀装配马达操作器，对该阀遥控操作；焦炭塔入口和塔顶的切断阀采用电动操作并装有联锁设备；计算机控制焦炭塔切焦系统；采用焦炭塔冷焦自动控制系统;塔顶自动卸盖设备；焦炭塔顶油气管线急冷控制等技术。(9)环境保护环境保护水平高，普遍采用密闭的吹气放空系统。大部分装置仍然采用除焦池和焦场的卸焦系统。福斯特惠勒公司开发了密闭卸焦和脱水系统，大幅度降低了各种污染物的排放。福斯特惠勒公司开发了密闭卸焦和脱水系统备有脱水罐，从焦炭塔卸出的带水焦炭进入脱水罐，在焦炭塔和脱水罐之间设有破碎机，焦炭所带的水用罐内专门的装置除去，用于下面的工序。残留的水借助排水装置从罐内焦层中脱除，净化，然后送往切焦水罐。被破碎的焦炭排水后送往密闭的传送系统。全密闭卸焦和脱水系统有两种类型：重力流型和设置泥浆泵型。重力流型焦炭塔设置在脱水罐的上方，被破碎的带水焦炭在自身重力的作用下落入脱水罐；设置泥浆泵型焦炭塔与脱水罐布置在同一水平线上，切碎的焦炭和水一起卸到带有补充悬浮液的合闭闸中。开闸时，悬浮液抽到罐顶部，使焦炭脱水。从罐内抽出的悬浮液借助重力循环回闸内。(IO)计算机软件鲁姆斯公司采用了ABBSimcon公司的软件包，它可以保证产品质量，保证最大量生产储分油。大陆石油公司开发了用来预测焦化产品分布和产品性质的产率程序软件，把这个结果再用Simsci公司的PRO/II模拟模型来确定不同的生产能力和公用工程消耗。Bechtel公司为PlMS炼厂线性规划模拟软件用于建立包括焦化装置的炼厂流程框图的模型，采用PIMS的结果可预测焦化装置在不同情况下对炼厂收入的影响。大陆石油和PFREngineering等公司均开发了可计算焦化炉的工艺计算软件。这种软件可用来设计新的加热炉或研究现有加热炉。它能计算出炉内管路系统中任何一点的生焦因子、汽化量、流速、管壁温度和热负荷等数据。该软件还可对全炉进行模拟计算，可固定加热炉热负荷计算所需的出口温度，或固定温度计算加热炉热负荷。给出炉管不同结焦厚度，可计算出结焦对加热炉的影响。2.国内技术进展情况国内延迟焦化技术自60年代初的我国第一套延迟焦化装置投产至今，已有近40年的历史了，在这期间，在广大科研、设计和生产人员的共同努力下，我国的延迟焦化技术逐步走向完善。装置运转周期延长，操作平稳性提高，能耗降低，自动化程度提高。但是，与国外先进水平相比，我国焦化装置还仍然存在着循环比大、生焦周期长、焦炭塔处理能力低、加热炉操作周期短和除焦自动化水平低的问题。上海石油化工股份有限公司新建成的I(X)XlOWa延迟焦化装置(简称SPC焦化)采用了一炉二塔工艺流程，大型化焦炭塔，引进了国外焦化加热炉、在线清焦系统、辐射进料泵、高压水泵、除焦程序控制、除焦器、胶管等设备。该装置的投产，为我国大型化的焦化装置设计提供了有益的经验。(1)焦炭塔压力国内焦炭塔压力普遍偏高，焦炭塔压力一般都在0.170.20MPa(G)之间，SPC焦化焦炭塔顶压力0.18MPa(G),LPEC设计的长岭炼厂120X104ta焦化装置和镇海炼化IOoX104ta焦化装置焦炭塔顶压力为0.17MPa(G)o(2)循环比国内焦化装置循环比一般都在0.30.4之间，个别装置为扩大生产规模，循环比有所降低，SPC焦化设计循环比为0.35,实际操作循环比约0.45。但由于受各种因素的限制，国内焦化装置的循环比降不到0.2以下，与0.05的超低循环比相比，差距较大。国内科研、设计和生产单位正在进行低循环比的研究和开发。石油化工科学研究院开发了低循环比流程，长岭炼厂曾进行过单程焦化的试验，LPEC采用新型“可灵活调节循环比”的工艺流程，该流程已在长岭炼厂120XIOWa焦化装置和广石化IOOXlOWa焦化装置上得到应用。（3）生焦周期国内设计的焦化装置生焦周期均为24小时，SPC焦化的生焦周期也为24小时。个别炼厂为扩大处理量，降低了生焦周期，长岭分公司曾按18小时生焦周期进行操作。（4）焦炭塔直径国内焦炭塔直径多数为5.4m,少数采用6.1m,BDl设计的SPC焦化和LPEC设计的长岭炼厂、镇海炼化焦化装置焦炭塔直径已达到8.4m。BDI设计的高桥和齐鲁的"OXlOWa焦化装置和LPEC正在设计的荆门160XlOWa焦化装置焦炭塔直径已达到8.8m。（5）水力除焦技术和设备a.水力除焦程序控制系统LPEC于1996年完成该技术的开发，并通过石化总公司组织的技术鉴定。该技术已在胜利炼油厂、玉门炼油厂、克拉玛依炼油厂等焦化装置上得到应用，该技术是在消化引进技术的基础上结合国内焦化的特点研制的。主要有以下两个特点： 增加了程序控制和人工操作的切换 配有钻具位移模拟数字显示器，精度为0.1m。 配有故障记录仪；配有电视监控系统；b.除焦控制阀除焦控制阀是与除焦程序控制系统同步开发的、已达到国外同等水平。和国外技术的主要区别是采用无触点接近开关，完成预冲状态的阀位控制。在胜利炼油厂、玉门炼油厂以及上海炼油厂得到应用。C.除焦胶管除焦胶管、采用61.6钢丝分四层编织，采用内胶层，增强层和外胶层结构，断裂压力88MPa,比国外高出20MPa°d.除焦器LPEC研制的自动切换除焦器，可在塔内任一位实现切换。该技术采用加长形整流器和流线形喷咀，具有较高的除焦效率。据天津、胜利、南京等几家焦化装置采用该技术后的结果表明，除每塔焦分别节省时间3040（分钟）。£水涡轮减速器该技术是在60年代为无井架水力除焦技术研制的，经过20多年的不断改进、使用寿命从除几塔焦提高到目前.300多塔焦。对于有井架水力除焦，采用该技术可以避免风动水龙头产生的噪音，并具有安装、检修方便的特点。g.压水泵国内的高压水泵的扬程可达2850m,流量达到750m3h,除焦高压水泵的扬程达到2100m,流量达到200m3h°h.塔底盖、顶盖自动装卸设备LPEC从1996年开始从事该项技术的研究开发工作，先后设计了卡箍式结构和楔式夹紧结构的塔底盖装卸设备，经过技术论证和分析，对封闭式全自动液压塔底盖装卸机进行了方案设计。该技术的主要特点如下： 底盖法兰既可自动夹紧也可用螺栓夹紧； 可带水卸掉底盖，减少焦炭塔放水时间； 封闭式装卸底盖、不污染周围环境；i国内外水力除焦