延迟焦化装置改扩建工程可行性实施报告.docx
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延迟焦化装置改扩建工程可行性实施报告
1.总论
1.1编制依据和原则
1.1.1编制依据
《XX公司100×104t/a延迟焦化装置改扩建工程可行性研究报告编制委托书》
《XX公司100×104t/a延迟焦化装置改扩建工程可行性研究报告编制委托书基础材料》
《辽河原油评价》
《辽河原油评价》
《中海36-1原油评价》
《中海32-6原油评价》
《俄罗斯M100燃料油评价》
1.1.2编制原则
a、采用技术先进、生产可靠、实用而技术含量高的工艺技术，从而提高产品质量、降低投资、减少消耗。
b、以市场为导向，以提高经济效益为中心，严格控制投资规模，少投入，多产出。
c、结合国各类渣油的特点，按照市场以燃料油的要求，优化工艺流程，确定产品方案。
d、生产装置采用DCS集中控制。
e、充分依托公司现有的公用工程和基础设施的富余能力，力争整体优化、减少项目的投资，提高新建工程的经济效益。
f、高度重视环境保护，严格控制环境污染，严格遵守国家、省及惠而实不至市的有关环境保护、劳动安全卫生等方面的标准、法规，采取切实措施减少污染物的排放，严格治量，做到环境保护和安全卫生的设施与生产装置同步实施。
1.2企业概况、项目背景、投资意义
1.2.1企业概况
公司初建于2000年，先后与石油肽工程研究院合作，成立重油轻质化石油产品发展有限公司，以重油深加工的高新技术应用与开发为主体，与富菱国际投资公司合资组建长峰石油化工有限公司，该公司以生产重交通道路沥青为主。
2004年与中石油合资成立中油五洲炼化公司，中石油占该公司股权51%，公司股权的49%。
企业现有员工406人，年产值1.7亿元人民币，是一家以重交通道路沥青为主、以燃料油进出口贸易及开发高等级重交通道路沥青、石棉改性沥青高新技术为主的专业新型石化企业。
中国石油集团公司二级子公司（中油五洲天然气公司）是以进出口石油、成品油及天然气开发为主体的综合性公司,现有子公司9家,总资产36亿元,流动资金13亿元,2004年完成产销值达150亿元,合作后的中油五洲炼化公司当年完成利税1.7亿元。
综上所述,三个子公司合并总资产为2亿元人民币以上,同时与中油总公司达成投资该项目的协议。
为本项目的原料供应及资金提供保障。
公司运作至今信誉良好,经济效益较佳,为社会经济的繁荣做出了自已的贡献。
1.2.2项目背景
现在地区和周边所拥有的油品加工单位较多，但各油品加工单位的加工能力较少、加工技术简单、产品指标与市场要求有一定的差距。
因此其副产品及公司现有市场的开发为公司今后的发展打下良好基础。
XX公司为摆脱地区油品加工单位多，市场竞争激烈的现状，依据公司临近大营铁路和盘海营高速公路及南邻鲅鱼圈港的便利的条件，拟通过外部采购渣油、重油（辽河、中海36-1、中海32-6俄罗斯M100燃料油），规划新建一套100×104t/a延迟焦化装置。
并充分利用、挖掘公司老区现有的生产装置功能和公司老区现有的辅助工程、公用工程系统、消防设施、通讯设施、卫生设施等能力和潜力，使其在最小的资金投入情况下获得最大的经济效益。
1.2.3工程围及投资意义
XX公司现已拥有一套15×104t/a的常减压蒸馏装置，2×104t/a的罐储能力和配套的油品装卸设施。
公司在现有设施的基础上通过增建一套100×104t/a延迟焦化装置、3000吨硫磺回收装置、制氢、焦化加氢等配套附属设施，将使该公司在市场竞争中增加抗风险能力，并且新建装置所产生的经济效益可以成为XX公司新的经济增长点，对企业的稳定和发展有重要的意义。
1.3经济分析指标
经济分析指标表
序号
名称
单位
数量或指标
备注
一
建设规模
1
100×104t/a延迟焦化装置
万t/a
100
2
3000吨硫磺回收装置
t/a
3000
3
制氢装置
t/a
50
溶剂油加氢装置
燃料油加氢装置
二
产品方案
1
溶剂油
万t/a
15.80
2
凝析油
万t/a
2.0
3
燃料油
万t/a
42.5
4
蜡油
万t/a
6.2
5
石油焦
万t/a
26.5
三
公用工程用量
1
水
m3/h
725
2
电
kW
3546
3
蒸汽
t/h
5.75
四
占地面积
M2
300000
五
建筑面积
m2
3000
六
运输量
1
运入量
t
100
2
运出量
t
100
七
新增定员
人
500
八
项目投资数据
1
报批项目总投资
万元
75157
1.1
建设投资
万元
65857
1.2
铺底流动资金
万元
9300
九
经济效益数值及指标
1
销售收入
万元
313933.95
年平均值
2
利润总额
万元
17702.32
年平均值
3
总成本
万元
290756.05
年平均值
4
投资利润率
%
18.28
5
投资利税率
23.93
6
投资回收期
年
6.91
7
盈亏平衡点
%
24.87
1.4建设期
建设期2年。
1.5公用工程
公用工程、罐区与200万t/a重交通道路沥青配套使用。
第一节100×104t/a延迟焦化装置
2.项目围
本项目的设计围为100×104t/a延迟焦化装置一套。
100×104t/a延迟焦化装置所需要配套的储运设施、供水、供电、供汽、供风等公用工程条件以及火炬设施和消防设施等，由公司在现有的条件情况下，通过另立扩能改造项目进行调整和完善等手段来满足要求。
2.2研究结果
本项目是XX公司现有的储运工程、公用工程和基础设施的基础上，通过建设100×104t/a延迟焦化装置，并充分利用、挖掘公司老区现有的生产装置功能和公司老区现有的辅助工程、公用工程系统、消防设施、通讯设施、卫生设施等能力和潜力，可提高XX公司的市场竞争能力，在发展中求生存。
装置物料平衡情况见下表：
序号
物料名称
收率wt%
产量104t/a
一
原料
1
重油、M100燃料油
100
100
2
小计
100
100
二
产品
1
凝析油
2.05
2.05
2
干气
6.95
6.95
3
溶剂油
15.80
15.80
4
锅炉燃料油
42.50
42.50
5
蜡油
6.20
6.20
6
焦炭
25.5
25.5
7
小计
100
100
公用工程消耗情况见下表：
序号
物料名称
收率wt%
产量104t/a
1
新鲜水
2t/h
2
循环水
725t/h
3
软化水
1.5t/h
4
脱氧水
15.0t/h
5
电
3958kw
6
1.35Mpa蒸汽
0t/h
消耗与产出平衡
7
燃料气
3312m3/h
8
净化风
330m3/h
9
非净化风
270m3/h
2.3原料和产品的市场分析
2.3.1原料市场分析
XX公司地处东北，原料资源充足且国家的大营铁路直至公司院。
大高速、盘海营高速公路依厂而过，公司依辽河主航道承建万吨级油码头，可停靠万吨级油船。
因此，XX公司具有便利的运输条件和油品装卸条件，可以保障外购原料能够以较低的成本进入公司。
根据近几年对辽河油田的重油市场跟踪分析得出，地区重油的供应充足，可以满足新建装置对重油的需要。
中海36-1、32-6原油的供给能力较大，其相关的重油市场供给较为宽松，也完全可以作为延迟焦化装置的原料。
因此，XX公司100×104t/a延迟焦化装置的原料为地产重油（辽河、中海36-1、中海32-6、俄罗斯M100燃料油）是稳定的合理的。
2.3.2产品市场分析
我国政府已制定“十一五”期间国民经济和社会发展计划以及长远发展目标，国民经济持续发展，对能源的需求仍将稳步增长。
考虑到GDP增长、人口增长和人民生活质量改善、城市化率提高、技术进步、环境保护、石油投源潜力、替代能源的开发和利用等诸多因素的发展和相互制约，预计未来10年石油产品在一次能源消费构成中的比例将保持目前水平或略有提高。
通过部门调查法的油品终端消费用消费用途预测需求量如下：
2.3.2.1溶剂油
溶剂油的终端消费主要用作各种石油化工添加剂、调和剂。
据有关部门的预测，“十一五”期间，我国用量年均增长率为7.8%，预计未来10年保有量仍将以10%速率增长。
根据我国化工行业的发展对2010年的溶剂油需求量为4420×104t。
2.3.2.2锅炉燃料油
锅炉燃料油主要用于交通（公路、铁路、水运）、农业、渔业和工业、陶瓷业、电力部门。
近几年，我国农用柴油车蓬勃发展，极大地影响着我国成品油的消费结构，对燃料油的需求远大于对柴油的需求。
预计未来的10年我国燃料油消费比例基本保持2：
1左右。
在燃料油需求量的预测中，还有一些不确定的因素，如随着农民的收入增加，部分农用车的使用者可能转向汽车或摩托车；出于节能和环保的要求，国家对油耗多、尾气排放不达标的农用车严格限制；加入WTO后，政府对国汽车行业的保持逐步取消，私人轿车将有较快的发展，使汽油消费增幅加大，而燃料油消费增幅相对减缓。
根据农业、电力、陶瓷等各行业发展对2010年柴油的需求量为9210×104t。
2.3.2.3蜡油
延迟焦化蜡油是石油二次加工装置一催化裂化装置的优良原料之一，催化裂化装置将使低附加值的蜡油转化为高附加值的液化气（LPG）等是催化裂化装置的最佳原料有较大需求。
2.3.2.4石油焦
随着我国近年来石油焦的产量不断提高，国对石油焦需求的稳定增加，近几年石油焦的出口量不断增加。
石油焦按其含硫量和灰分等主要指标分为3级和6级等。
石油焦主要用途为冶金碳素行业用焦、有色铝行业用焦、燃料市场行业用焦和水泥行业用焦四类。
冶金碳素行业对石油焦质量的要求较高，一般以1#焦为首选原料，2#焦次之。
有色铝即3#焦为主，2#焦为辅。
水泥行业需求对象为高硫焦即3#焦。
随着环保要求的提高，国际上对燃料焦的硫含量也在不断降低，以防止硫对大气的污染。
2.4工艺装置
2.4.1工艺技术选择
2.4.1.1原料性质
本装置的原料为外采重油，拟定的重油性质见下表：
项目
单位
性质
备注
密度（20℃）
g/cm3
1.0698
运动粘度
80℃
mm2/s
3648
100℃
mm2/s
821.3
闪点（开口）
℃
178
残炭
m%
13.9
水分
m%
2.73
酸值
mgKOH/g
12.8
凝点
℃
32
灰份
m%
0.16
C
m%
86.50
H
m%
10.86
S
%
0.38
N
M%
0.58
族组分
饱和烃
-
m%
芳烃
-
m%
胶质
m%
23.5
沥青质
m%
3.8
蜡含量
m%
1.76
金属
Ni
mg/kg
99.7
V
mg/kg
1.7
Va
mg/kg
14.5
Al
mg/kg
4.9
Fe
mg/kg
51.2
Cu
mg/kg
0.2
Ca
mg/kg
356
馏程
初馏点
℃
263
5%
℃
323
10%
℃
361
30%
℃
460
50%
℃
530（46.5%）
2.4.1.2加工方案选择
从拟定的重油性质数据可看出，该重油密度大、粘度高、金属镍、残碳以及沥青质等含得很高。
其性质已类似国所产一般原油的减压重油。
列表比较如下：
拟定
重油
减压重油
胜利减压重油
任丘减压重油
中原减压重油
辽河减压重油
相对密度d20
1.0041
0.9220
0.9698
0.9653
0.9424
0.9717
馏程，℃
全馏程
>500
>500
>500
>500
>500
康氏残碳，（重）
13.92
7.2
13.90
17.50
13.30
14.0
硫，%（重）
0.38
0.17
1.95
0.76
1.18
0.37
运动粘度mm2/s
80℃
3648.54
/
/
/
/
/
100℃
821.29
104.5
861.7
958.5
256.6
549.9
重金属含量ppm
V
1.8
0.1
2.2
1.2
7.0
1.5
Vi
94.8
7.2
46
1.42
10.3
83
Fe
99.7
/
/
/
/
36.8
占原油，%（重）
42.9
47.1
38.7
32.3
39.8
根据国采用重油延迟焦化加工工艺的同类装置运行数据和生产经验看，本工程推荐采用延迟焦化方案。
延迟焦化方案是一种投资较少，工艺成熟的重油轻质化加工工艺。
重油延迟焦化所产油品经加氢后，可做成品燃料油高傲组分。
延迟焦化蜡油20℃的密度0.99g/cm3、含硫0.42%（m/m）、含氮、0.62%（m/m），可作为XX公司催化装置的原料。
延迟焦化干气中含有较高的H2S组分，考虑到环保要求，在加工流程中考虑了处理延迟焦化干气的气体脱硫及硫磺加收装置。
由于本方案延迟焦化所产石油焦为低硫焦，且数量不大，可以考虑出售，如果一时打不开市场，也可作燃料掺入煤中供附近的热电厂使用。
2.4.1.3产品收率
物料名称
收率wt%
产量104t/a
备注
凝析油
2.05
2.05
干气
6.95
6.95
溶剂油
15.80
15.80
锅炉燃料油
42.50
42.50
蜡油
6.20
6.20
石油焦
26.5
26.5
小计
93
93
2.4.1.4产品性质
溶剂油、锅炉燃料油
项目
单位
溶剂油
燃料油
蜡油
密度（20℃）
g/cm3
0.7490
0.8861
1.0281
凝点
℃
/
-16
18
实际胶质
mg/100ml
18
478
/
C
m%
85.16
86.27
88.69
H
m%
13.81
11.95
9.03
S
m%
0.20
0.31
0.42
N
m%
340
1808
0.62
闪点
℃
/
95
204
溴价
GBr/100ml
49.0
22.6
/
酸度
mgKOH/100ml
14.9
21.7
0.2
残炭
m%
0.51
0.62
馏程
IP
℃
48
214
313
10%
℃
81
232
355
30%
℃
110
254
369
50%
℃
132
277
385
70%
℃
149
302
399
90%
℃
169
334
431
EP
℃
185
355
/
2.5工艺技术方案
2.5.1焦炭塔直径的选择
焦炭塔是延迟焦化装置的关键设备之一。
焦炭塔的大小主要取决于装置的处理能力、原料性质、操作循环比、操作温度及压力、生焦时间等。
在原料性质、加工能力确定后，通常根据循环比、操作压力、生焦时间来确定焦炭塔的尺寸。
延迟焦化装置的操作压力一般是确定在0.16~0.18MPa（g）,低压操作虽然可以提高液收，但装置的投资会增加。
生焦时间在国外普遍采用16~18小时，国大都是24小时，本设计按国水平仍采用24小时。
由上可以看出，对焦炭塔尺寸的确定有调节的主要是循环比。
根据重油的特点，由石油化工科学研究院试验确定，该延迟焦化装置的设计采用大循环比，其主要目的是减少质量较差只能作为燃料油的延迟焦化蜡油产率和防止弹丸焦的生产。
根据有关生产经验，装置的循环比为0.8~1.0。
本设计对不同的循五比分别计算了焦炭塔的直径，当循环比大于0.9时，特别是循环比为1.0时，焦炭塔的直径采用φ8400，但焦炭塔的高度略有增加。
大循环比操作产品分布好，但设备投资大，能耗高。
低循环比操作产品分布差，但设备投资少，能耗低。
本设计针对循环比为0.8和0.92对应焦炭塔φ8400和φ8800的对比如下。
不同循环比下的产品分布对比数据
项目
循环比0.92
循环比0.8
收率比0.92
×104t/a
收率/wt%
×104t/a
富气
9.38
9.38
9.0
9.0
溶剂油
16.72
16.72
15.8
15.8
燃料油
43.17
43.17
42.5
42.5
蜡油
3.92
3.92
6.2
6.2
石油焦
26.8
26.8
26.5
26.5
合计
100
100
100
100
由上表可见循环比由0.92降低到0.8蜡油增加2.27×104t/a，溶剂油减少0.92×104t/a，燃料油减少0.67×104t/a。
但总液收提高0.68%。
不同循环比下的设备对比数据
项目
循环比0.9~1.0
规格
重量及说明
规格
重量及说明
焦炭塔
φ8800×23000
247t/台
φ8400×24500
235t/台
放空塔
φ4000×30211
95t/台
φ4000×17000
85t/台
高压水泵
P=30.5MPa
P=28.5MPa
高压胶管
P=42MPa
P=32MPa
除焦控制阀
P=42MPa
P=32MPa
四通阀
DN250
DN250
电动球阀
DN250
气动闸阀
DN300
φ8800焦炭塔国使用经验较少，相应的材料、水力除焦机械设备还未国产化，使用引进率较高。
φ8400焦炭塔国使用经验较多，相应的材料水力除焦机械设备基本已实现车产化，相对可节省给1000万元投资。
综合产品分布和设备投资的比较结果，操作的循环比建设在0.8~0.9之间操作，焦炭塔采用φ8400直径，设备投资少，燃料消耗也减少约3000t/a，可以作到适时投入、适时产出。
2.6工艺技术特点
a、采用一炉二塔的工艺路线。
加热炉采用国技术先进的双幅射室多火嘴卧管立式炉，并采用双面辐射、多点注汽、双向烧焦等技术。
加热炉的炉效率可达90%。
加热炉火嘴采用扁平焰、低NOx火嘴，以减少环境污染。
b、分馏塔底油部分换热，控制塔底油温度稳定。
c、采用循环油汽液相错流接触洗涤技术，以减少蜡油焦粉夹带。
d、采用高效的条型浮阀塔板，提高塔分馏的弹性，使之更适合优化分馏塔的操作工况。
设燃料油、中段、蜡油和原料重油的换热，尽可能的利用分馏塔的地剩热来加热原料，提高热利用率。
同时由于原料和燃料油、中段、蜡油均有换热，便于分馏塔取热比例的调整和换后重油温度的控制。
在工艺流程设计中，采用分馏塔直接换热和馏份油外循环的技术调节循环比。
e、采用一段塔式油吸收的密闭放空技术，减少焦炭塔吹汽对环境的污染，以及污油的回用。
f、设焦炭塔的注消泡剂设施，降低泡沫层高度减少焦粉夹带。
为准确检测焦炭塔的焦炭及泡沫层高度，设置中子料位计，准确确定注入消泡剂的时间。
g、焦炭塔采用无堵焦阀暖塔工艺流程，缩短了焦炭塔的油气预热时间，避免了堵焦阀时预热甩油拿不净，切换四通阀引起突沸问题。
h、加热炉采用空气预热器预热空气，提高炉子的热效率。
设加热炉的余热回收系统、加热炉进料量和炉膛温度检测与燃料气控制的“本安型”联锁控制。
i、焦炭塔采用双塔单井架水式除焦方式，节省约20%的钢材。
j、焦炭塔水力除焦系统采用先进的PLC安全自保联锁系统。
该技术可以有效实现水力除焦工作的顺利进行和安全操作。
k、延迟焦化富气采用压缩一级吸收脱硫的工艺技术方案，减少富气中轻烃的夹带，以利于脱硫的安全操作。
l、冷焦水处理部分采用罐式隔油分离、旋流离心分离罐和密闭冷却的工艺技术，减少占地和环境污染。
m、切焦水处理部分采用高速离心分离、过滤、罐式贮存等技术，减少占地和环境污染。
n、急冷油采用中段回流油，减少大油气管线的结焦。
2.7主要操作条件
项目
单位
数值
备注
焦炭塔顶压力
MPa（g）
0.17~0.18
循环比
R
0.8~0.9
焦炭塔塔顶温度
℃
440~450
焦炭塔塔底温度
℃
488~495
油气入分馏塔温度
℃
415~420
原料进装置温度
℃
95
加热炉辐射出口温度
℃
496~500
分馏塔顶压力
MPa（g）
0.11
塔顶温度
℃
~115
顶循抽出温度
℃
~148
燃料油抽出温度
℃
~235
中段抽出温度
℃
~295
蜡油抽出温度
℃
~340
2.8工艺流程
2.8.1延迟焦化部分
延迟焦化原料进入装置界区后，首先经过顶循原料油换热器、燃料油换热器分别与顶循油、燃料油换热至130℃左右，通过电脱盐罐脱盐脱水后，然后与延迟焦化柴油换热，入原料油缓冲罐，原料由原料泵抽出，先后经原料中段回流换热器、蜡油原料油换热器后进入分馏塔下段换热区，在此与来自焦炭塔的热油气（415℃）接触换热，原料油中蜡油以上重馏份与热油气（415℃）中的被冷凝的循环油一起流入塔底，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500℃，然后经四通阀入焦炭塔底部。
在换热段上部设喷淋设施，使上升油气与喷淋油错向流动洗涤，以除去焦粉。
循环油和原料油中轻蜡油以上馏份，在焦炭塔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、溶剂油馏份、燃料油馏份、蜡油等液体产品和石油焦。
焦炭结聚在塔。
高温油气经燃料油馏份急冷后，流入分馏塔换热板下。
从焦炭塔顶流出的热油气入分馏塔换热段，与原料油直接换热后，冷出的循环油落入塔底，其余大量油气升经五层换热板及喷淋油错向流动洗涤后进入集油箱以上分馏段。
从下往上分馏出蜡油、燃料油馏份、溶剂油馏份和富气。
分馏塔蜡油集油箱的蜡油由蜡油泵抽出，经蜡油原料换热器，换热后分成二股物流：
一股返向分馏塔作集油箱上回流，另一股先后流经蜡油蒸汽发生器、蜡油脱氧水换热器、蜡油软化水换热器。
其余又经后冷器冷到80℃送出装置，蜡油集油箱下用240℃或340℃热回流。
中流回流从11层板抽出，由中段回流泵压送后，经中段回流换热器，换热后返回14层板作回流。
燃料油馏份从第17层板由柴油泵抽出，先后经燃料油原料油换热器，再生塔底重沸器，又经燃料油富吸收油换热器，再经燃料油后冷器冷到55℃后分为二股；一部分为燃料油馏份出装置去加氢装置进行后续加工，另一部分经吸收燃料油冷却器冷到40℃，经燃料油吸收泵打入燃料油吸收塔作为干气吸收剂用。
自燃料油吸收塔底返回的富吸收燃料油经与燃料油换热后，
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