延迟焦化基本知识讲座.docx
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延迟焦化基本知识讲座
延迟焦化基本知识讲座
一、延迟焦化工艺简介
1、焦化工艺简介
2、焦化原料
3、焦化产品
二、**公司延迟焦化装置的建设背景
三、**公司延迟焦化装置简介
1、原料换热部分
2、加热炉部分
3、焦炭塔部分
4、分馏塔部分
5、焦炭塔的吹汽放空部分
6、冷切焦水处理部分
7、焦化富气的压缩吸收部分
四、延迟焦化反应机理
五、影响焦化热转化反应的因素
1、原料性质
2、循环比
3、反应压力
4、反应温度
六、**公司延迟焦化装置新技术应用情况
七、焦化工艺技术及特点
一、延迟焦化工艺简介
1、焦化工艺简介
延迟焦化装置是以渣油或类似渣油的污油、原油为原料，通过加热炉快速加热到一定的温度（500OC左右）后进入焦炭塔，在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合反应，生成气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。
延迟焦化是使焦化的结焦反应不在加热炉中进行，而是使之延迟到焦炭塔中进行。
延迟焦化工艺由于其工艺简单、投资低、操作费用低等特点得到各石油化工公司的重视。
一般情况下新建和扩建延迟焦化装置的主要目的是：
（1）处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油；
（2）减少重油催化裂化的掺渣比例，提高催化汽油、柴油的质量；
（3）提高作为优质乙烯裂解原料-焦化石脑油的产量；
（4）增产高十六烷值柴油，提高炼油厂的柴汽比；
（5）增加中间馏分焦化蜡油，为催化裂化及加氢裂化提供原料；
（6）利用焦化干气作为制氢装置的原料；
（7）提供冶金行业使用的石油焦。
原料在加热炉加热后在焦炭塔反应，焦炭塔两个并联间断操作，一个在生焦，另一个则在除焦，一般18～24小时切换一次。
2、焦化原料
焦化装置的原料比较广泛，主要有减压渣油，常压渣油，沥青，催化油浆，乙烯裂化焦油和类似渣油的污油、原油等,是炼油厂最重的油品,很难通过其他装置进行加工。
焦化装置对原料的要求不太苛刻,通常要求焦化进料的含盐量<10～15ppm，含水量<0.1%,小于500度的组分<5%（V）,重金属含量不能太高,以保证焦炭的灰分合格。
3、焦化产品
焦化装置的产品主要有焦化富气、汽油、柴油、蜡油、燃料油和焦炭,焦化装置的产品均为半成品。
其特点为：
其安定性都不好,容易变色,刚生产的焦化汽油为白色,在大气中放置一会儿,会变成淡黄色,刚生产的焦化柴油为黄色,在大气中放置一会儿,会变成酱油色,需要经过加氢精制处理,经过加氢精制后汽油的辛烷值更低而柴油的十六烷值更高，焦化蜡油属于焦化中间馏分油，干点一般为：
450～500oC,其芳烃含量较高，并含有硫氮和金属，一般做加氢裂化原料或催化裂化原料。
延迟焦化工艺的产品种类和产率都可以通过调节操作参数进行调整。
延迟焦化生产的焦炭为普焦，且为生焦，含有8～12%的挥发份，经过煅烧后成为熟焦，挥发份降到0.5%以下。
生焦的外观为黑色多孔固体，适用于做炼铝和化学工业的原料，当原料中的沥青质和重金属含量较高时，在操作条件不好时，会产生球状的弹丸焦，该焦碳的用途不高，一般做燃料。
表1石油焦标准
项目
质量指标
方法
一级
合格品
1A
1B
2A
2B
3A
3B
硫含量,w%不大于
0.5
0.5
0.8
1.0
1.5
2.0
3.0
GB/T387
挥发份,w%不大于
12
12
14
17
18
20
SH/T0026
灰分,w%不大于
0.3
0.3
0.5
0.8
1.2
SH/T0029
水分量,w%不大于
3
SH/T0032
真密度,g/cm3
2.08~2.13
SH/T0033
硅含量,w%不大于
0.08
SH/T0058
钒含量,w%不大于
0.015
SH/T0058
铁含量,w%不大于
0.08
SH/T0058
二、**公司延迟焦化装置的建设背景
近年来，全世界原油的重质化趋势在明显加快，在原油质量变重、变差的同时，对发动机燃料和化工轻油的需求量却逐年增加，而且对其质量要求日趋苛刻。
此外，环境保护法规也在不断强化。
发展重质、劣质原油深度加工，增产优质轻质石油产品，已成为全世界炼油工业，特别是我国炼油工业的重大课题。
辽河油田是我国第三大油田，辽河油田稠油资源较为丰富，年产820万吨左右，其重质原油产量国内第一。
辽河原油按原油粘度分类，有普通稠油，主要分布在欢喜岭油田、曙光油田、高升和金马油田，年产590万吨左右；有特稠油，主要分布在冷家油田，年产130万吨左右；有超稠油，主要分布在曙光地区，目前探明储量1.5亿吨,控制储量3947万吨。
预计可以实现年产150—200万吨15—20年。
辽河重质原油的特点是密度大、粘度大、酸值高、残炭高、氮含量高、金属含量高、轻油收率低。
其中曙光油区的重质原油密度大于1.0g/cm3,称为辽河超稠油。
合理利用辽河超稠油是辽河油田保持稳产的需要。
2000年辽河油田超稠油的产量占总产量的12%，今后预计占15%。
合理加工利用辽河超稠油可提供优质的成品油，将超稠油转化为优质的石脑油、汽油、柴油。
辽河超稠油除具备辽河重质原油的特点外，金属含量很高，轻油收率极低，粘度极大，是世界上少见的劣质原油。
由于该原油粘度极大，输送极其困难,适于就近加工。
辽河石化从1995年开始先对辽河混合油的常压渣油固定床加氢进行了研究。
从1996年起对辽河超稠油的加工进行了一系列研究工作。
先后进行了曙一区超稠油的原油评价，委托石油大学进行了曙一区超稠油的脱水工艺研究及曙一区超稠油生产乳化油的工艺研究，委托北京石油化工科学研究院进行了曙一区超稠油的减粘裂化中型工艺试验，辽河石化研究所进行了以曙一区超稠油为原料生产道路沥青的工艺研究。
此外，总公司科技局还在1996—1999年期间组织石油大学的国家重质油实验室及辽河石化对辽河稠油通过悬浮床加氢工艺生产优质燃料油进行了科技攻关，取得了突破性成果，该技术对辽河超稠油的加工有极好的指导作用。
通过这些研究，对辽河超稠油的性质有了初步的认识。
受技术、投资等条件限制，目前国内炼厂加工这类混合稠油的工艺流程仍然局限于常减压蒸馏，蜡油催化裂化，渣油减粘裂化或焦化这一基本模式。
由于收率约占50%（m）的减压渣油通常被用作减粘裂化或焦化装置原料生产低价值的燃料油或副产大量焦炭和干气，致使整体经济效益受到一定影响。
因此，如何选择一条更适宜的工艺路线来提高稠油加工深度，使之更多地转化为汽油、煤油、柴油、化工轻油等产品，以解决原油日趋变重而轻质油品需求日益增加的矛盾，改善加工稠油炼厂的经济效益，是一个既十分现实又具有深远意义的重大科研课题。
辽河超稠原油直接进行延迟焦化工艺最初的选题不是焦化，而是从辽河重油的加氢轻质化开始的。
为了合理利用辽河稠油资源，“九.五”期间，在总公司科技局、炼化局领导下，由石油大学（华东）、抚顺石油化工研究院、辽河石化总厂三个单位，组成攻关组进行第一阶段的攻关。
总公司所下达的第一阶段攻关目标和任务是：
利用国内和国外的固定床渣油加氢中小型装置，以辽河坨子里混合稠油的常压渣油为对象（并与减压渣油作对比）进行固定床渣油加氢小型试验，结果证明固定床对辽河重油轻质化转化率很低。
之后石油大学建成了我国第一套固定—悬浮床渣油加氢联合装置（其处理能力为3—5万吨/年），对辽河混合油常压渣油及辽河超稠油进行悬浮床加氢试验。
从生焦量、反应空速、催化剂用量、馏份油收率以及化学氢耗等指标都很理想。
但由于后来悬浮床加氢的放大试验中遇到了反应器底部生焦的难题，试验放弃了用辽河超稠油。
至此，辽河超稠油的轻质化通过加氢来解决遇到了较大的困难。
在这样摸索了几年后，我们开始重新选择辽河超稠油的加工路线。
我们进行了辽河超稠油生产重交道路沥青的研究。
先后开发了“利用超稠油和低凝原油混合生产重交沥青”和“利用超稠油和环烷基润滑油料混合生产重交沥青调合原料”的新工艺，解决了超稠油开采的不同阶段的加工技术难题。
但是，随着超稠油进厂量的逐渐增多，低凝原油进厂量的逐渐减少，采用以上两种工艺已无法平衡重交沥青的生产。
用辽河超稠油直接生产沥青，只能生产AH-50重交沥青，在生产软沥青时，存在着沥青闪点低、蒸发损失大等不合格现象，只能生产沥青的调合料。
在公司原来开发的超稠油生产沥青的工艺中，必须使用大量的低凝原油来调合，低凝原油和超稠油的比例不能小于7：
3。
近年以来，辽河油田超稠油的开采量大幅度提高，仅靠超稠油与低凝油调合法生产重交道路沥青无法平衡超稠油开采量与工业生产的关系。
经过反复的论证，最终还是选择了延迟焦化工艺。
但由于辽河超稠油的性质特殊，选用常规的延迟焦化工艺存在着重金属含量高、残炭高、炉管容易结焦、酸值高、设备腐蚀严重等诸多工艺和工程上的问题，为此，我们针对辽河超稠油进行延迟焦化进行了技术攻关，最终确定采用超稠油直接进行延迟焦化技术。
三、**公司延迟焦化装置简介
辽河超稠原油100万吨/年延迟焦化装置及系统配套工程由中国石化工程建设公司设计，中国石油天然气第一建设公司承建，2002年11月份开始项目设计，2003年7月份破土动工，2004年7月20日进行中交，2004年9月20日一次投料开车成功，9月22日第一塔石油焦顺利出炉，并且实现了无泄漏运行。
**公司的延迟焦化装置是国内第一套重质原油直接进行延迟焦化装置，也是世界上第一套真正实现重质原油直接延迟焦化装置。
该焦化装置由电脱盐系统、焦化系统和压缩吸收脱硫系统组成。
电脱盐系统主要包括原油换热部分、电脱盐部分、化学药剂配置部分；焦化系统主要包括原料油换热部分、加热炉部分、焦炭塔部分、分馏塔及换热部分、冷切焦水处理部分、焦炭塔的密闭放空部分、高压水泵及水力除焦部分、焦炭的装运部分；压缩吸收脱硫系统主要包括焦化富气的压缩部分、柴油吸收部分、干气脱硫部分。
延迟焦化主要设备包括加热炉、焦炭塔、分馏塔、压缩机和除焦系统。
图1为超稠油延迟焦化装置原则流程图。
图1超稠油延迟焦化原则流程图
1、原料换热部分
焦化原料直接来自常减压蒸馏装置或罐区，进装置界区后与焦化柴油换热、中段油、蜡油换热到290℃后进入分馏塔下段换热区，在此与来自焦炭塔的热油气（420℃）接触换热，原料油中蜡油以上重馏分与热油气（420℃）中的被冷凝的循环油一起流入塔底。
2、加热炉部分
分馏塔底油用加热炉进料泵抽出打入加热炉的对流段，流经辐射段被快速升温到495~505℃，然后经四通阀入焦炭塔底部。
焦化加热炉是焦化装置的核心设备，采用多点注汽、在线除焦、双向烧焦技术。
多点注汽是每路炉管，根据工艺计算对结焦临界点注入中压蒸汽，一般设三个点或更多的点，中压蒸汽自管网来，在流量控制下自动注入炉管，每点的注入量不同，这比在炉入口一点注汽相比具有节省蒸汽、降低炉管压力降的优点。
在线除焦是在不停炉的条件下，炉管内通入蒸汽，通过控制炉管温度，使焦炭脱落并由蒸汽吹出进入焦炭塔。
双向烧焦主要是在烧焦时大块焦粉使炉管堵室的情况下采用返向吹汽的措施，这佯可以使烧焦更完善。
烧焦时的烟气排入烧焦罐，通入水急冷后排至烟囟。
3、焦炭塔部分
循环油和原料减渣中蜡油以上馏分，在焦炭塔内由于高温长停留时间，产生裂解、缩合等一系列反应，最后生成富气、汽油、柴油、蜡油、等产品和石油焦。
焦炭结聚在塔内。
高温油气经急冷油急冷后（420℃），流入分馏塔换热板下。
焦炭塔是间歇操作的设备，当一个塔在进料时，另一个塔在处理。
焦炭塔生产操作的工序主要有：
①向焦炭塔内少量吹汽，把油气吹入分馏塔；②向焦炭塔内大量吹汽，该吹汽汽提至吹汽放空塔，并在放空系统冷凝冷却回收污油；③向焦炭塔内少量给水，给水汽化的蒸汽及油气至放空塔；④向焦炭塔内大量给水，水溢流到冷焦水系统的热水罐；⑤排放焦炭塔内的水至冷
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