每天进步一点点
打造更好的的自己

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

炼油装置专题介绍—延迟焦化装置

 

共3166字,图十二张,专业文章建议阅读8分钟

     

    上一篇说到炼油厂处理渣油的装置之一—渣油加氢装置,本文继续讲一讲渣油处理技术这个话题。渣油加氢技术是处理渣油的加氢路线,延迟焦化技术则是处理渣油的脱碳路线。延迟焦化技术作为炼油行业的关键技术之一,全球的产能较大,根据美国油气杂志2007年的数据,全球延迟焦化装置总计159套,产能达到2.06亿吨/年;截止2009年,中国延迟焦化产能达到7500万吨/年,中石化产能4080万吨/年。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图一 延迟焦化加热炉

1 延迟焦化流程

原料进装置后送往柴油原料油换热器,换热后进入原料油缓冲罐,然后加热到320℃进入分馏塔下部换热区,在此与来自焦炭塔的热油气接触换热,原料油中蜡油以上的重馏分与来自焦炭塔油气中被冷凝的循环油一起流入塔底,在345℃下,用加热炉辐射进料泵抽出,打入加热炉快速升温至496-500℃,经四通阀进入焦炭塔底部。循环油及原料减渣中蜡油以上馏分在焦炭塔内由于高温和长停留时间而发生裂解、缩合等一系列反应,最后生成富气、汽油、柴油、蜡油和焦炭,焦炭积聚于塔内,急冷到420℃的油气自塔顶流出,进入分馏塔换热板与原料直接换热后,冷凝出循环油馏分,其余大量油气上升经十层分馏洗涤板,在控制蜡油集油箱下蒸发段温度的条件下,上升进入集油箱以上分馏段进行分馏,从下往上分馏出蜡油、柴油、汽油和富气。

延迟焦化装置的主要产品有:石油焦、蜡油、轻柴油、粗石脑油、液化气及干气。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图二 延迟焦化原则流程图

2 主要技术

根据百川资讯、金联创的数据,地方炼油商的焦化产能从2006年的260万吨/年飙升到2017年的5490万吨/年,2018年达到6110万吨/年。2018年国内延迟焦化产能将达到13785万吨/年,是全球第二大的延迟焦化产能大国,排名第一的是美国,达到15584万吨/年(延迟焦化和流化焦化总和)。

2.1 延迟焦化技术

主要专利设计商:福斯特-惠勒公司Foster Wheeler、凯洛格公司Kellogg Brown&Root、鲁姆斯公司ABB Lummus Grest。福斯特-惠勒公司Foster Wheeler是全球设计延迟焦化最多的公司,全球接近一半的延迟焦化装置都是其设计,其开发的可选择液收延迟焦化工艺,操作压力0.103Mpa、循环比仅为0.05。

中国石化基本是采用自己的技术。

2.2 流化焦化和灵活焦化技术

流化焦化与延迟焦化的区别是,流化焦化由一个流化床反应器、燃烧器组成,采用产品洗涤塔冷却反应生成的油气。原料主要通过反应器内环管上的多个喷嘴喷射到焦炭上。在反应器底部设置有蒸汽。

流化焦化的焦炭收率低,仅有不到11%;焦炭大部分被“气化”,但是气体的热值较低。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图三 流化焦化原则流程图

    灵活焦化是将流化焦化与焦炭气化结合的技术,主要有反应器、气化器以及加热器,气化的温度大致927—982°C。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图四 灵活焦化原则流程图

    流化焦化、灵活焦化技术主要在北美地区应用较为广泛。

3 装置操作参数

对于延迟焦化装置,我们比较关心的操作参数主要有:辐射室出口温度或者焦炭塔顶温度、焦炭塔顶压力、循环比、生焦周期以及分馏塔底温度。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图五 延迟焦化主要操作参数

3.1 操作温度

操作温度,主要指的是延迟焦化加热炉出口温度或者焦炭塔温度。根据各企业的生产经验,在温度、循环比一定的情况下,操作温度升高5.5°C,装置液收增加1.1%。但是,随着操作温度的增加,加热炉炉管结焦增加、石油焦较易生产弹丸焦。

3.2 操作压力

操作压力,主要指焦炭塔的操作压力,在温度、循环比一定的情况下,提高操作压力,装置石油焦、气体收率将增加。

3.3 循环比

循环比,主要指循环油量与新鲜原料油的比值,通过降低循环比,可以减少分馏塔底过滤器清理频次,保护分馏塔不会快速结焦。但是,降低循环比后,装置的焦化蜡油干点会受影响,加热炉结焦将增加。

3.4 生焦周期

生焦周期,主要指焦炭塔从备用—生产石油焦—机械清焦—再备用的时间,国内的延迟焦化装置循环周期为24小时;国外一般为16--20小时,最低可达12小时。

3.5 其它

延迟焦化装置通过调整上述参数,可以控制装置的液体收率、石油焦产量。典型的延迟焦化物料平衡如下:

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图六 延迟焦化装置收率

    上一篇说过,在规模相同的情况下,原油在40美金/桶及以下,利用延迟焦化装置加工渣油,炼油厂利润最大化;原油在40--50美金/桶,利用催化裂化装置加工渣油,炼油厂利润最大化;原油在60美金/桶以上,利用渣油加氢装置加工渣油,炼油厂利润最大化。

延迟焦化装置盈亏平衡点低的原因就是“低价值”的石油焦产量较多,如果原油价格较低,投资延迟焦化装置比较划算,一般200万吨/年的延迟焦化装置,投资约7—8亿元;同等规模的固定床渣油加氢装置,需要17亿元左右。

4 装置能耗及操作费用

延迟焦化装置是不折不扣的能耗大户,其中,其燃料油、循环水两者的能耗占整个装置能耗的54%左右。其中,燃料气主要用于原料的加热、升温;循环水、新鲜水、软化水主要用于装置机泵降温、焦炭塔冷却等等。此外,国内部分装置利用污水汽提装置的净化水替代新鲜水,进一步降低装置的水耗。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图七 延迟焦化装置能耗

    装置的能耗、折旧占了整个装置操作费用的96%,如果扣除折旧的话,整个能耗占了装置操作费用的96%。也就是说,延迟焦化装置的能耗绝不能轻视,在能耗中,延迟焦化装置的燃料气、水耗,这两者一直是延迟焦化装置重点关注的参数。

国内外通过优化换热网络、增加装置间热联合的比例等措施,降低装置的燃料气耗量。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图八 延迟焦化装置操作费用

5 未来发展趋势

随着全球炼油产能的扩张,炼油产业从朝阳产业变为夕阳产业,炼油商、设计院、专利商也加快了延迟焦化技术更新的步伐,以便适应时代发展的需求。

5.1 装置大型化

在同等规模下,单套装置比双套装置投资约少24%、装置能耗约减少19%,比3套装置投资约少55%、能耗约减少29%。因此,大型化是多数炼油商的首选,从全球及我国的数据来看,全球最大的延迟焦化装置加工能力达到673万吨/年,国内最大的延迟焦化装置加工能力达到420万吨/年,基本淘汰了100万吨/年以下的延迟焦化装置。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图九 延迟焦化装置规模发展

    相应的,随着延迟焦化装置加工规模的增加,焦炭塔的尺寸也从不到3000mm,发展到目前的9800mm。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图十 延迟焦化装置焦炭塔发展

5.2 密闭除焦

2017年6月28日,镇海炼化Ⅱ焦化装置改造开车投料生产一次成功,30日8时,产出第一塔合格产品。这标志着全球唯一一套实施封闭式智能除焦输送及装储技术,解决焦化装置生产及运输过程中异味散发问题,进一步降低操作人员劳动强度和安全风险,助推镇海炼化无异味工厂创建活动。

为推进“机器代人”计划的进度,打造全球首个封闭式智能除焦输送及装储技术的焦化装置,彻底解决焦化装置生产及运输过程中异味散发问题,镇海炼化与洛阳设计院、洛阳涧光公司合作,成功研发了全球焦化装置封闭式智能除焦输送及装储的技术。自2017年4月30日起,镇海炼化在Ⅱ焦化装置在先期成功完成基础部分建设上,开始进入为期两个月的全面检修改造阶段。

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图十一 镇海密闭除焦系统一

炼油装置介绍专题—延迟焦化装置

图十二 镇海密闭除焦系统二

5.3 机械化、自动化

国外的延迟焦化装置,设置了底部、顶部盖机,参与装置连锁;高温泵进出口阀门,也设置连锁;这些都是延迟焦化自动化的必备条件之一。

同时,采用水力除焦、自动顶底盖机等设计,降低操作人员劳动强度。

5.4 低循环比及短生焦周期

全球最新的延迟焦化装置,其循环比降低至“零”,同时,生焦周期缩短至12小时。这些措施,都提高了单位能力下的延迟焦化装置处理能力,提升了企业的效益,利润。

6 小结

延迟焦化装置由于投资少、回报周期短等有点,受到国内、美国湾区炼油商的青睐;但是,随着国内外环保法律的日趋严格、完善,延迟焦化装置的污染问题有待解决,国内开发自有产权的密闭除焦系统解决了该问题。

今后,延迟焦化技术的发展趋势是,大型化、自动化、环境友好化。

 

赞(0) 打赏
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

评论前必须登录!

 

本站致力于建设自我管理和自我进化为核心的知识体系

海纳百川合作共赢

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏