160万吨年延迟焦化装置建设可行性研究报告.docx
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160万吨年延迟焦化装置建设可行性研究报告
160万吨/年延迟焦化装置
可行性研究报告
1.概述
1.1编制原则
1.1.1装置采用国内先进的、向世界先进水平靠近的延迟焦化技术工艺。
1.1.2采用中华人民共和国国标、工程标准规范为设计准则进行工程设计，实现装置的“安、稳、满、长、优”生产。
1.1.3装置充分利用现有位置进行合理布置。
1.1.4公用工程尽量依托周围设施配套。
1.1.5开工时数按8400小时计算。
1.2项目范围
本项目设计范围包括延迟焦化装置内所有设计内容。
主要包括：
原料预热部分、加热炉部分、焦炭塔部分、分馏部分、吹汽放空部分、冷切焦水处理部分、水力除焦部分、富气的压缩和吸收稳定部分、焦化干气脱硫，不包括胺再生部分。
1.3研究结果
1.3.1装置规模：
装置建成后的规模为160万吨/年。
1.3.2原料：
高硫高酸混合原油的减压渣油。
1.3.3主要产品及收率
物料名称
收率wt%
产品产量（104t/a）
产品去向
H2S
1.59
富胺液再生
净化干气
6.90
去燃料气管网
净化干气
7.23
去干气气罐区
120溶剂油
44.09
去罐区
重柴
42.36
去罐区
蜡油
26.64
去罐区
焦炭
35.94
产品出厂
甩油+损失
0.33
去厂污油罐
小计
115.7
165.1
1.3.4主要工艺路线
延迟焦化采用一炉二塔的工艺路线，加热炉、焦炭塔大型化。
焦化富气经压缩及干气重柴二级吸收稳定过程生产溶剂油，焦化干气及焦化采用N-甲基二乙醇胺脱硫工艺；焦化脱硫醇采用技术先进的Merichem纤维膜（THIOLEX）技术。
1.3.5主要设备概况：
本装置共有311台（套）设备
序号
内容
单位
焦化部分
吸收稳定部分
脱硫及脱硫醇部分
全装置
1
塔类
台
4
4
3
11
2
容器
台
23
9
11
45
3
冷换设备
台
33
22
4
62
4
空冷器
片
32
6
38
5
机泵及风机
台（套）
46
15
15
82
6
压缩机
套
/
1
1
7
电梯
台
1
/
1
8
联合加热炉
台
1
/
1
9
小型设备
台
41
2
12
55
10
有井架水力除焦设备
套
2
/
2
11
桥式抓斗起重机
套
2
/
2
12
冷切焦水处理系统
27
容器
台
10
空冷器
片
6
机泵
台
11
小计
207
59
45
311
1.3.6消耗指标
序号
项目
焦化部分
吸收稳定及脱硫部分
1
新鲜水，t/h
2.0
/
2
循环水，t/h
243
1050
3
除盐水，t/h
3.5
4
电kW
2714
553
5
水蒸汽1.0MPa（g）t/h
2.4
-32.5
6
3.5MPa（g）t/h
1.8
48.5
7
燃料气，公斤/时
3759
8
净化风，标米3/时
240
120
9
非净化风，标米3/时
120
70
10
氮气，标米3/时
30
11
凝结水，t/h
-2
－15
12
焦化部分能耗
107.85万千焦/吨原料（25.76万大卡/吨原料）
13
吸收脱硫部分能耗
64.40万千焦/吨焦化原料（15.38大卡/吨焦化原料）
14
总能耗
172.25万千焦/吨原料（41.14万大卡/吨原料）
1.3.7环境保护及安全卫生
1.3.7.1环境保护
本工程在设计中充分考虑环境保护因素，严格执行各项环境保护标准。
针对生产过程中外排的"三废"采取相应的治理措施。
1.3.7.2安全卫生
设计中充分考虑劳动安全卫生的要求，严格执行有关规定，针对装置生产过程中的各种不安全因素，在防噪声、防毒、防火、防高温烫伤及事故紧急处理方面均采取了相应必要的防护措施，以保护操作人员的健康及安全。
1.3.8装置占地面积：
2.9876公顷。
1.3.9装置设计定员：
76人。
1.3.10装置投资
装置工程费用为：
36394万元（含外汇360万美元）。
2.原材料、产品规格及生产规模
2.1原材料
2.1.1原料来源
本装置的原料为来自国内及进口。
2.1.2原料性质
项目
单位
性质
密度（20℃）
g/cm3
0.9903
运动粘度（100℃）
mm2/s
1303
（80℃）
mm2/s
5503
残炭
m%
14.08
灰分
m%
0.018
含S量
m%
2.67~3.1
含N量
m%
1.00
族组成
饱和烃
m%
芳烃
m%
胶质
m%
31.17
沥青质
m%
3.98
蜡含量
m%
5.2
金属
Ni
ppm
30.8
V
ppm
0.1
Fe
ppm
19.1
Cu
ppm
<0.2
V
ppm
4.30
Ca
ppm
31.8
Na
ppm
2.0
Mg
ppm
1.0
馏程
℃
>4980
闪点（开口）
℃
319
针入度（25℃,100g）
mm（1/10）
191
软化点（环球法）
℃
42.1
延度（25℃）
83
2.1.3辅助材料
序号
名称
型号或规格
年用量
t
一次装入量
t
使用年限
备注
1
消泡剂
GX-101A
90
2
破乳剂
规格按实际生产油品确定
12
3
中和缓蚀剂
BC-951
26
4
MDEA溶剂
MDEA
28
5
碱液（30%NaOH）
NaOH
48
6
磺化酞氰钴
磺化酞氰钴
0.2
2.2产品
2.2.1产品流向
焦化干气脱硫后去瓦斯管网，焦化溶剂油委托精制，重柴委托精制，焦化蜡油作加氢装置原料出售，干气脱硫脱硫醇后去储罐，焦炭采用汽车外运销售。
2.2.2产品性质
2.2.2.1焦化溶剂油、重柴、蜡油的性质
项目
单位
溶剂油
重柴
蜡油
密度（20℃）
g/cm3
0.7675
0.8576
0.91
馏程：
0%
℃
51
232
325
5%
℃
89
253
10%
℃
104
258
30%
℃
136
269
370
50%
℃
158
287
70%
℃
177
307
90%
℃
197
332
455
95%
℃
204
338
100%
℃
214
346
溴价
gBr/100g
39.8
18.9
C
m%
84.68
85.62
85.8
H
m%
13.74
12.67
11.5
S
m%
1.12
1.33
1.46
碱性氮
mg/kg
1330
项目
单位
溶剂油
重柴
蜡油
续上表
项目
单位
溶剂油
重柴
蜡油
凝点
℃
-6
20
闪点
℃
116（闭口）
205（开口）
残炭
m%
0.16
（10%残炭）
0.2
十六烷值指数
49.7
总氮
m%
0.2336
0.57
粘度80℃
mm2/s
6.056（20℃）
7.8
100℃
2.938（50℃）
4.4
诱导期
min
1.35
酸度
mgKOH/100ml
2.7
3.9
铜片腐蚀
不合格
不合格
饱和烃
65.6
芳烃
25.4
胶质
410mg/100ml
8.9
沥青质
m%
<0.1
苯胺点℃
62.8
2.2.2.2焦炭性质
项目
单位
数值
备注
灰分
m%
0.36
挥发分
m%
11.7
含硫
m%
3.16
Ni
mg/kg
169
V
mg/kg
20.2
Na
mg/kg
317
Al
mg/kg
38.8
Fe
mg/kg
688
Cu
mg/kg
13.3
Ca
mg/kg
661
Si
mg/kg
0.02
（半定量）
2.2.2.3焦化气性质
组成
分子量
富气
v%
粗干气
v%
净化干气
v%
酸性气m%
H2
2
11.2
13.8
0.01
N2
28
O2
32
H2O
18
0.61
0.7
3.80
H2S
34
100ppm
95.59
CO2
44
CO
28
CH4
16
41.74
53.5
C2H6
30
14.50
0.48
15.4
C2H4
28
1.64
0.01
1.8
C3H8
44
7.79
37.03
6.0
C3H6
42
3.35
17.21
2.7
续上表
组成
分子量
富气v%
脱硫脱硫醇粗干气
m%
脱硫干气
v%
酸性气m%
n-C4H10
58
3.70
23.99
0.3
i-C4H10
58
n-C4H8
56
2.58
17.83
0.2
i-C4H8
56
t-C4H8
56
c-C4H8
56
C5H12
72
2.84
C5H10
70
C5+
~
4.60
0.1
S
32
5.89
2ppm
HC
0.60
硫醇
10ppm
合计
100
100
100
100
平均分子量
26.44
19.8
2.3生产规模
装置生产规模为160万吨/年。
装置操作弹性为65%~105%。
年开工时数按8400小时计算
3.工艺技术方案
3.1国内外技术状况及进展
延迟焦化工艺是将重质油在加热炉中加热，采用高的流速和高的热强度，使油品在加热炉中短时间内达到焦化反应所需的温度，同时迅速离开加热炉进入焦炭塔，在焦炭塔内通过较长的停留时间发生裂解及缩合反应，生产气体、轻质油品和焦炭。
延迟焦化技术是炼油化工厂渣油加工的最主要的工艺技术之一，该技术能够把炼油厂最重的或最劣质的渣油、沥青及污油转化为轻质油品，其副产品焦化干气和焦炭也是其它工艺装置及冶金行业的良好原料。
延迟焦化技术与其它渣油加工技术相比具有技术成熟，一次性建设投资较低、操作费用低等特点。
该技术自一九二八年发明至今，通过七十多年的研究、开发和应用得到了很大的发展，目前无论是在发达的欧美国家还是在发展中的亚洲国家都是渣油加工普遍采用的工艺技术之一。
3.1.1国外技术状况
国外的延迟焦化技术主要以美国的技术为代表，在二十世纪八十年代和九十年代发展较快，主要体现在工艺流程的合理性、设备的先进性、节能增效、减少环境污染等方面，归纳起来有如下几点：
a）提高焦化反应温度增产液体产品，即在保证石油焦不过硬，炉管及转油线结焦不严重的前提下，尽可能采用较高的炉出口温度，以提高液体收率。
b）降低焦炭塔的操作压力以改善产品分布，常规设计焦炭塔操作压力为0.175MPa（g），低压设计操作压力为0.11MPa（g）。
设计压力的降低可减少焦炭收率，但设备及压缩机的投资将增加。
c）降低循环比提高液体产品收率，目前国外装置较多的倾向于低循环比，有的装置接近“0”循环比操作，即单程操作，最大限度的减少石油焦的产率。
d）采用不同沸点范围的馏分油替代全部或部分普通循环，由于馏分油的循环，可增加相临馏分的产品收率，因此为改变产品分布提供了操作的灵活性。
e）对焦化原料进行预处理，如原油的深度脱盐、减压深拔、减粘裂化及加氢处理等，改善焦化装置的产品质量。
焦化进料炉前混氢来改善产品分布和质量。
f）利用催化澄清油或其它重质油生产优质的针状焦技术，在国外已成熟地应用于工业化装置。
g）焦炭塔的大型化设计应用技术，采用一炉二塔单系列规模达到160万吨/年。
据介绍国外有达到直径9.75米的延迟焦化焦炭塔，但尚未投产。
h）采用短的生焦时间，据资料介绍，美国焦化装置焦炭塔的生焦时间一般为10～24小时，最常用的是16小时和18小时。
采用短的生焦时间是以增加维护费用和缩短装置使用寿命为代价来减少一次性投资。
该技术对现有装置扩能改造十分有用。
i）焦炭塔采用注消泡剂措施，减少焦粉夹带，改善焦化产品的质量。
焦炭塔采用中子料位计，检测塔内的焦层及泡沫层，实现焦炭塔的安全操作，提高塔的利用率。
j）焦炭塔系统操作的自动化技术，主要包括吹汽、放空、给水、放水、油气预热以及四通阀的切换工序的联锁自动控制。
塔底盖装卸的自动化也在许多炼油厂广泛应用。
k）利用焦化装置吹汽放空系统的过剩热量处理炼油厂的含水污油技术。
l）双火焰双面辐射焦化加热炉的设计技术，焦化加热炉的在线除焦技术，加热炉管的多点注汽技术。
上述技术可以进一步延长加热炉的连续运行周期。
m）先进控制技术，采用多参数的先进过程控制软件包，适用不同的操作摸式，可随原料性质变化而自动调节操作条件，根据焦炭塔的操作自动调整分馏塔的操作参数，保证产品质量，实现APC优化操作。
n）采用封闭式吹汽放空排放技术，封闭的除焦和焦炭输送技术，冷、切焦水的密闭处理循环回用技术，加热炉嘴采用低NOx偏平焰火嘴技术等，均有利于减少环境污染。
3.1.2国内技术状况
国内的延迟焦化装置自1957年第一套试验装置在抚顺石油二厂建成以来，至今已相继建设了近四十套，我国的延迟焦化技术也有了长足的进步和发展，主要体现在如下几个方面：
a）焦炭塔的油气预热由有堵焦阀预热方式改为无堵焦阀油气预热方式。
b）焦炭塔顶油气管线采用注蜡油、中段油或柴油技术，防止管线结焦。
c）焦炭塔内采用底部注消泡剂技术，减少焦炭塔顶的焦粉夹带。
d）焦炭塔的设计逐步实现了大型化，焦炭塔直径由5.4米，6.0米，6.1米，6.4米逐步发展到8.4米，8.8和9.4米，达到了单台处理能力160万吨/年左右。
由于含硫原油的加工，焦炭塔的主体材质由20G改为目前的14Cr1MoR等合金钢材料。
e）加热炉的设计由单面辐射、低流速、低表面平均热强度炉型，发展为双面辐射、高流速、高表面平均热强度炉型。
单炉的加工能力由40万吨/年提高到160万吨/年。
f）分馏塔采用蜡油下回流洗涤技术，减少蜡油中焦粉含量。
分馏塔底油部分循环技术，减少塔结焦。
g）水力除焦方式有无井架、全井架、半井架和单井加架等多种方式，目前较多应用的是单井架水力除焦方式。
h）水力除焦系统采用PLC安全联锁逻辑控制和取代了原来的人工手动控制，电信号联系的落后控制方式。
i）低循环比及大循环比的设计已有成熟的经验，超低循环比和零循环比还未被普遍采用。
j）焦炭塔的吹汽放空采用油吸收塔式密闭放空技术，逐步取代了原来的冷却器冷却或水冷却塔急冷的吹汽放空方式，减少了对环境的污染。
k）冷、切焦水处理基本都采用了密闭式分流处理循环回用的技术，减少了冷、切焦水的补水量。
但该系统水中废气对环境的污染还未有可行的措施。
l）除焦系统目前国内大都采用敞开的贮焦池贮焦、抓斗抓焦装焦，沉淀池进行水、焦分离的方式，对环境有一定的污染。
m）仪表控制系统采用DCS控制。
加热炉部分、压缩机部分采用ESD安全连锁控制系统。
n）缩短生焦时间在国内个别炼油厂焦化装置中试用过一段时间，由于国内的倒班制度所限，没有长期使用。
3.2本装置主要的工艺技术特点
（1）主要设备的大型化
采用“一炉两塔”主要设备大型化的工艺技术。
（2）加热炉采用新炉型
焦化加热炉是延迟焦化工艺的关键设备，它是能否保证焦化装置“平、稳、优、长、满”连续运行的关键。
本设计采用技术先进双面辐射炉型，其主要特点为：
a）采用一台二辐射室二对流室四管程水平管双面辐射的联合箱式炉，底烧火嘴布置。
炉膛尺寸与火嘴数量、型式、布置相匹配，以保证炉膛内的热强度分布均匀。
b）炉管的局部最高热强度降低，平均热强度提高，炉管周向不均匀系数可降约1.25左右。
正常工况下，加热炉连续运行时间可延长约30%，并且在同样热负荷下，可节省辐射段Cr9Mo管材约20%。
c）采用多点注汽技术，降低炉进料泵的动力消耗。
d）在线烧焦、在线清焦等技术可以延长加热炉开工周期。
e）燃烧器为低氧化氮扁平焰气体燃烧器，以减少环境污染。
f）加热炉设置热管式空气预热器余热回收系统，提高加热炉的热效率达90%以上。
（3）焦炭塔大型化并采用新型结构及材料。
焦炭塔采用φ8800mm直径，生焦时间为24小时。
塔材质用14Cr1MoR+410s复合板。
焦炭塔顶设计采用球型封头。
焦炭塔锥体段采用整体锻件设计，可以有效降低该部位冷热变换频繁及应力集中造成的疲劳损伤，极大地延长焦炭塔使用寿命。
塔外的上下安装中子反向散射料位计。
当料面距塔顶8米左右时向塔内注入消泡剂，提高焦炭塔的利用率。
焦炭塔的工艺流程采用SEI首先开发的无堵焦阀暖塔工艺，缩短了焦炭塔油气预热时间，避免过去由于焦炭塔下部开口预热的老方式所造成局部应力集中而造成的焦炭塔开裂。
同时配设甩油罐，避免堵焦阀式预热甩油拿不净，切换四通阀而引起突沸的问题。
（4）自动水力除焦系统
本设计采用先进的PLC安全联锁系统，控制焦炭塔水力除焦系统，该技术的关键是PLC，PLC能测定钻杆的位置、绳索的拉力、除焦水压和除焦塔工况等，并将这些参数显示给操作员。
PLC带有自保联锁控制，当发生事故时，系统可自动处于安全状态。
（5）焦炭塔吹汽放空
采用SEI开发的塔式油吸收密闭放空技术，减少焦炭塔吹汽对环境的污染，以利于油气分离，污油回炼。
（6）冷、切焦水处理系统
冷焦水处理采用罐式隔油分离，过滤和水力旋流分离，密闭冷却工艺技术，减少占地和环境污染，冷焦后热水采用空冷器冷却。
切焦水采用一级二级沉淀、水力旋流分离、罐式贮存等技术，减少占地和环境污染。
（7）焦化分馏塔
焦化分馏塔采用高效浮阀塔板，塔板操作弹性大，对液体流动具有导向作用，避免塔板死区，能够减少雾沫夹带，减少塔盘结焦和积盐，优化分馏塔操作工况。
分馏塔采用蜡油热回流加强洗涤油气中的焦粉，减少产品中焦粉含量。
（8）柴油、中段、蜡油和原料渣油的换热器，尽可能的利用分馏塔的过剩热来加热原料，提高热利用率。
同时由于原料和中段、蜡油、柴油均有换热，便于分馏塔取热比例的调整和换后渣油温度的控制。
（9）在工艺流程设计中，采用分馏塔内直接换热和馏分油外循环汽液相错流接触洗涤的技术，以减少焦粉夹带和灵活调节循环比。
分馏塔内采用焦炭塔顶油气与渣油直接换热，提高有效热利用率。
（10）焦化部分和吸收稳定部分热联合，焦化部分的过剩热量为吸收稳定部分的重沸器提供热源。
（11）焦炭塔的井架采用双塔单井架，减少钢材消耗。
（12）焦炭塔的生焦时间采用24小时，操作的循环比按0.15～0.25设计。
（13）焦化富气压缩机采用3.5Mpa背压式透平驱动的离心式压缩机，压缩机气体出口压力按1.35MPa（g）设计。
（14）焦化加热炉的控制系统和焦化压缩机的控制系统采用ESD安全联锁自保控制系统。
装置的仪表控制采用DCS。
（15）焦炭的贮存、装卸、运输仍采用国内成熟的技术，即焦炭池贮存、抓斗装卸形式。
汽车或火车运输出厂。
（16）吸收稳定采用国内成熟的常规吸收、脱吸、稳定的工艺技术。
（17）焦炭塔顶盖采用完全密闭的自动开合机构，代替原有复杂的操作，不仅满足环保要求，作业更安全，而且可以减轻操作人员的劳动强度，节省操作时间。
（18）焦化液化气脱硫醇采用技术先进的Merichem纤维膜（THIOLEX）技术。
3.3物料平衡
3.3.1公称物料平衡年开工时数按8400小时计算
序号
名称
m%
kg/h
t/d
×104t/a
备注
一
进料
渣油
100
166667
4000.0
140.0
二
出料
1
H2S
1.07
1783.3
42.80
1.50
2
净化干气
4.93
8216.7
197.2
6.90
3
净化溶剂油
2.58
4300.0
103.2
3.61
4
溶剂油
16.23
27050.1
649.2
22.72
5
重柴
30.26
50433.4
1210.4
42.36
6
蜡油
19.03
31716.7
761.2
26.64
7
焦炭
25.67
42783.4
1026.8
35.94
8
甩油+损失
0.23
383.4
9.2
0.33
合计
100
166667
4000.0
140.0
3.3.1实际物料平衡年开工时数按8400小时计算
序号
名称
m%
kg/h
t/d
×104t/a
备注
一
进料
1
渣油
100
166667
4000
140.0
2
富吸收汽油+液态烃
15.7
29857.6
716.6
25.1
合计
115.7
196524.6
4716.6
165.1
二
出料
1
H2S
1.07
1783.3
42.8
1.50
107.6
2.58
0.09
1890.9
45.38
1.59
小计
2
净化干气
4.93
8216.7
197.2
6.90
3
净化溶剂油
2.58
4300.0
103.2
3.61
4305.4
103.33
3.62
8605.4
206.53
7.23
小计
4
溶剂油
16.23
27050.1
649.2
22.72
25444.6
610.67
21.37
52494.7
1259.87
44.09
小计
5
重柴
30.26
50433.4
1210.4
42.36
6
蜡油
19.03
31716.7
761.2
26.64
7
焦炭
25.67
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