延迟焦化生产技术交流论文第二届延迟焦化生产技术交流会报告论文集.doc
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1、大型蒸馏装置扩能改造的设计与运行1冷焦水密闭处理工艺流程设计及工业应用11茂名焦化装置生产与技术改造20大型焦炭塔的焊后整体热处理29多产轻质油品的延迟焦化工艺及工业应用38延迟焦化冷焦水密闭处理技术工业应用总结48延迟焦化工艺进展51大型焦炭塔几个设计问题的探讨83大型焦炭塔的设计及其改进104延迟焦化炉大型化关键工艺参数117多产轻质油品的延迟焦化工艺及工业应用124关于焦化汽油二次加工的选择分析133尤里卡工艺和延迟焦化工艺之比较142延迟焦化冷焦水密闭处理技术工业应用总结151熄灭火炬攻关项目技术总结154可灵活调循环比工艺流程在延迟焦化装置上的应用162冷焦水密闭处理工艺流程设计及工
2、业应用172中子料位计在延迟焦化装置的应用182LDF-1型无硅消泡剂的研制188SFJ1减粘防焦剂在减粘裂化装置的工业试验总结192延迟焦化装置加热炉阻焦剂的开发与应用197延迟焦化工艺进展胡德铭(中国石化工程建设公司,北京100011)摘要:本文分析了当前延迟焦化工艺发展的格局和所处的环境,提出了当前延迟焦化工艺进展主要集中在大型化、灵活性、操作性、安全性以及工艺设计改进。并介绍了延迟焦化工艺的经济性以及与相关主要渣油加工(RFCC和渣油加氢)的比较。关键词:延迟焦化工艺设计经济性渣油加工当前延迟焦化工艺的主要特征:延迟焦化装置的典型规模为:75万t/a275万t/a。14焦炭塔的标准直径
3、为:8,200mm8,500mm。57延迟焦化装置建设周期为:24个月(仅基础设计到正式投产)。6,89延迟焦化装置设计特点为:在线计算机控制、自动化的卸盖系统、双面辐射加热炉、现代化的焦炭塔的设备设计和革新的水管理/焦炭回收系统。14,101概况1.1世界焦化装置加工的统计11据美国“OGJ”杂志统计(2001年12月24日),全世界共有132个炼厂设有焦化装置,其总加工能力为213.16Mt/a,比去年增长1.28%。焦化装置的总加工能力约占原油蒸馏总加工能力的5.25%。在焦化装置总加工能力中,美国为118.51Mt/a,约占世界焦化装置总加工能力的55.59%,居世界首位,其次依次为中
4、国(不包括台湾省)、委内瑞拉、阿根廷和德国等,其加工能力分别为16.83Mt/a(不包括台湾省在内)、7.97Mt/a、6.04Mt/a和5.85Mt/a。各自分别占世界焦化装置总加工能力的7.89%、3.70%、2.83%和2.74%,表1表示世界焦化装置加工能力,表2表示2001年世界各种焦化型式的分布。表1 世界焦化装置加工能力,Mt/a国名炼厂数蒸馏能力焦化能力焦化占蒸馏焦化占世界焦化能力美国143828.22118.5114.3155.59中国95226.4116.837.437.89委内瑞拉564.117.9712.433.74阿根廷1031.956.0418.902.83德国17
5、112.945.855.182.74日本35239.324.872.032.28俄罗斯42271.774.671.722.19巴西1389.294.334.852.03科威特338.673.769.721.76罗马尼亚1025.203.6514.481.717324058.32213.165.25100.00:不包括台湾省在内图1各种焦化型式的比较据美国SRI报告,世界焦化能力在过去的15年增长了70以上,世界炼厂约有17的炼厂有焦化装置,美国炼厂约有35的炼厂有焦化装置。7,13按原料计,55的焦化能力在美国;按产量计,70的焦化能力在美国。按2002年1月1日统计,世界焦化能力为2.13亿
6、t/a。有焦化装置的炼厂比一般炼厂更为复杂,其中80的炼厂至少有一套催化裂化装置,90的炼厂有产品精制装置。在北美有焦化的炼厂约有一半的炼厂有加氢裂化装置,多用于加工焦化瓦斯油。非北美炼厂一般有焦化装置的炼厂约有25炼厂有加氢裂化装置,主要加工焦化瓦斯油。2004年在美国之外约有30Mt/a的延迟焦化能力投产。主要加工加拿大油砂和委内瑞拉的Orincco重油的项目。此外,加工能力超过495万t/a的焦化装置正在建设中。7,131990年美国拥有全球焦化能力的2/3,随着委内瑞拉、墨西哥和加拿大重质、劣质原油进入美国市场,予计今后20年内,美国将为延迟焦化工艺投资70亿美元,其中30亿美元用于增
7、加生产能力,10亿美元用于维持生产能力,30亿美元用于满足空气清洁修正案。最近,美国空军开始着手进行一项包括将煤浆液化进行延迟焦化的项目,PARC技术服务公司参与此项项目,将煤浆液化经焦化后所得到的含有较多芳烃的焦化馏分油经加氢处理生产热稳定性好的喷汽燃料。5,13152000年全球焦化能力将增加约7000万t/a。据予测石油焦生产能力有望继续提高,大部分增长主要集中在美国以外的其他地区。14焦化工艺仍以每年7以上的速度逐步增长。在世界上,其生产能力远远领先于渣油加氢转化工艺,但这种工艺需要后加氢精制,才能得到优质的中馏分油。16图2世界焦化加工能力(1990)1112,1721图3世界石油焦
8、产量(19752000)14图4美国焦化加工能力13,17图5美国石油焦的计划14图6我国延迟焦化能力的增长221.2近期建设和投产的延迟焦化装置1.2.1近期投产的延迟焦化装置1998年,Sincor公司投资3.5亿美元,在委内瑞拉的Jose投产一座加工超重原油生产合成原油的炼厂(ZuataS 4.2m%, API 8, CCR 15m%)常压蒸馏能力14.20Mt/a,其中延迟焦化装置的处理能力为4.90Mt/a,是目前世界上第二大的延迟焦化装置,采用“三炉六塔”型式,每个焦炭塔直径为28英尺(8.54m),总高120英尺(36.6m)循环周期为16小时,并设有1个100万t的贮焦池,该装
9、置采用联锁和程序控制。24美国菲利浦斯石油公司和委内瑞拉国家石油公司(Pdvsa)联合于2000年8月完成了美国德克菲斯州的斯威尼炼厂改造,投资4.5亿美元新建一座3.20 Mt/a的延迟焦化装置。该装置化设计到建成共用25个月,装置有4座f9,00039,000mm,重476t的焦炭塔。2001年10月初,美国独立的Marathon Ashlanet Petroleum LLC公司,在美国路易斯安那州的11.60Mt/a的Garyvill炼厂,投产了一套“一炉二塔”型式的延迟焦化装置,该装置加工能力为1.90Mt/a,设有直径30英尺(9.14m)的焦炭塔二座,采用Conoco-Bechte
10、l公司的延迟焦化工艺技术。252001年月末,美国Exxon-Mobil公司的加工玛耶原油的25.85Mt/a的贝汤炼厂,投产了一套处理能力为2.20Mt/a的延迟焦化装置,该装置采用“一炉二塔”型式的延迟焦化装置,焦炭塔直径为29.8英尺(9.10m),单塔处理能力已达1.10Mt/a。该装置的建成将为炼厂以低成本的重质原料油生产更多较高价值的清洁燃料。26估计2002年年底前,在加勒比海沿岸,至少有6座延迟焦化装置计划投产。这些装置将廉价残渣燃料油转化成高产值的轻质产品和石油焦。271.2.2新近建设的延迟焦化装置2001年底,Hess公司和委内瑞拉PDV公司联合拥有的6.50Mt/a的H
11、ovensa炼厂正在增建1套3.19Mt/a的延迟焦化装置。在委内瑞拉和巴西还有几套大型延迟焦化装置,用于加工该地区的超重质原油。美国Coastal销售公司投资2.5亿美元在美国科珀斯克里斯蒂新建一套加工委内瑞拉原油的3.00 Mt/a的延迟焦化装置。Cerro Negro公司投资5亿美元在委内瑞拉新建一套3.30Mt/a的延迟焦化装置。30美国Texco公司和美国能源部签订了一份合同。建设一座Early Entrance Corpoduction(EECP)工厂,主要将石油和煤转化成优质运输燃料、电、热能。这将意味着延迟焦化工艺将用于烃合成液体燃料、电、热能纪元的开始。142延迟焦化工艺技术
12、进展110近年来,延迟焦化工艺技术进展主要为:大型化、灵活性(原料、产品、产率、质量)、操作性安全性以及设计改进性。大部分地研究工作着重于延迟焦化装置的操作性和安全性。2.1大型化大型化是世界石油化工的必然发展趋势,大型化的根本优点为在充分利用资源条件下,以最低的投资和操作成本获取最大经济效益。延迟焦化装置也不例外。2.1.1装置规模大型化据报导,美国Lummus公司认为延迟焦化装置的典型规模为0.75 Mt/a2.75 Mt/a,装置规模趋向于大型化。1480年代初期,世界上最大的延迟焦化装置是美国Chevron公司的Pascagoula炼厂的装置,加工能力为3.01 Mt/a,采用三炉六塔
13、流程。1993年进行了改造,现该装置处理能力已达4.28 Mt/a。该时期委内瑞拉的Lagoven炼厂的延迟焦化装置加工能力为5.39 Mt/a(二个平行的装置),称谓也是大型化装置,但因种种原因该项目只停留在基础设计阶段。90年代初期,加拿大Syncor公司的生产合成原油的油砂加工厂的延迟焦化处理能力为3.65 Mt/a,采用四炉八塔流程,因其焦炭塔为f12,00030,000mm,也是当时世界上大型装置之一。231993年加拿大的Suncor公司的Fort Me Murray炼厂的延迟焦化装置经改造后处理能力达5.03 Mt/a4。1998年印度Reliance公司建成目前世界上最大的延迟
14、焦化装置,加工能力为6.73 Mt/a(没投产)采用四炉八塔流程,焦炭塔直径为29英尺(f8534mm)。最近,Lummus公司承担设计的一项目,经第一阶段工作后装置处理能力为6.20 Mt/a,该装置可处理接近9.90 Mt/a的原料。14按照美国Flour公司在70年代对建设单系列25.00 Mt/a炼厂的可行性研究报告,炼厂配有原油蒸馏、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、加氢精制、烷基化、制氢、硫回收等装置,除催化重整和制氢装置考虑用两套并列外,其余装置均为单系列,延迟焦化装置配套处理能力为4.50 Mt/a,届时需配置f9,100mm的焦炭塔10台。31我国延迟焦化装置6070年
15、代一般为30万t/a60万t/a。1989年锦州石化投产了一座100万t/a装置之后,“四炉二塔”的100万t/a装置在我国普遍应用,2000年1月上海金山投产了一座“一炉二塔”的100万t/a装置后,又在我国逐步采用。2002年9月上海高桥投产了我国最大的140万t/a的装置。2.1.2焦炭塔的大型化较大的焦炭塔的设计和操作能减少因配合特殊渣油加工所需要的焦炭塔个数,显著提高投资效益。自20世纪30年代以来,焦炭塔尺寸一直在加大。1930年时焦炭塔直径f3000mm,80年代后一般f8200mm左右。目前,焦炭塔的标准直径为f8,200mmf8,500mm。某些f9,20036,600mm的
16、焦炭塔已在运转。14,2310年前,由于水力除焦能力和技术的限制,焦炭塔直径一般为f7,900mm,操作较为平稳。目前世界上最大的焦炭塔是加拿大的Syncor油砂加工厂的延迟焦化装置,焦炭塔分为四组八塔,每个焦炭塔为f12,20030,000,结焦时间为2124小时。美国的焦炭塔一般直径为f8,000mm左右。美国Chevron公司的Pascagoula炼厂的延迟焦化装置的焦炭塔f8,30033,500mm,是90年代初期最大的焦炭塔。随后,该公司已设计和建设的一个延迟焦化装置,采用二组四塔,每个焦炭塔为f8,53436,576mm。1998年,该公司为印度设计的6.70 Mt/a 延迟焦化装
17、置,有8个直径为f8840mm的焦炭塔。目前,该公司已完成5套装置18座f8,530mm的焦炭塔设计,予计相继在2002年前后投产,f8,84036,576mm的焦炭塔也正在建设中。予计不久将来要设计f9,75042,980mm(总高)的焦炭塔,随着机械设计方面的改进和水力除焦技术的进步,该公司有可能设计f12,192mm(40)的焦炭塔。美国Bechtel公司承包,采用Conoco公司技术建设的Sweeny炼厂延迟焦化装置为二组四塔,每个焦炭塔为f9,00039,000mm,重476t。33我国延迟焦化装置的焦炭塔也逐步实现大型化。50年代80年代焦炭塔直径基本上为f5,400mm左右,19
18、89年锦州石化100万t/a延迟焦化的焦炭塔直径为f6,100mm。2000年上海金山100万t/a延迟焦化装置的焦炭塔直径为f8,40033881mm,2002年上海高桥的140万t/a延迟焦化装置的焦炭塔直径达到f8,80035387mm。是目前我国已投产的最大的焦炭塔。图7和图8分别表示塔径和塔高(TT)与安装年份的关系。从图7和图8可见19651970年间塔径位于f6,096mmf7,620mm(2025)之间,最大f7,925mm(26)。塔高(TT)在21,336mm(70)左右。1995年塔径达到f8,534mm(28),塔高(TT)约为27,737mm(91)。34图7焦炭塔的
19、直径和安装年份的关系14图8焦炭塔的塔高(TT)和安装年份的关系342.2灵活性延迟焦化装置的灵活性表现在延迟焦化的工艺技术有能力去应对原料、产品、产率和质量的变化。有能力应对下游加工装置(馏分油加氢处理、催化裂化和加氢裂化)的原料、流率、产品和质量的变化。2.2.1原料延迟焦化装置目前已能处理约60种原料,包括直馏渣油、减粘后渣油、加氢裂化后渣油、裂解焦油和循环油、焦油砂、沥青、脱沥青焦油、澄清油、溶剂精制后的煤以及从煤衍生物催化裂化的油浆,炼厂污油、污泥等等。处理的原料油性质范围广,一般康氏残炭3.8w%45w%,API重度220API14。正由于焦化装置能处理炼厂各种残渣物料被称之为炼厂
20、的“垃圾桶”,同时也是目前炼厂实现渣油零排放的重要装置。随着原油质量的变差变劣,重质、含硫、含酸、高金属、高残炭等原油的增加,延迟焦化更显得愈来愈重要。目前,随着烃类合成液体燃料和合成原油技术的开发,也多用延迟焦化工艺进行改质。最近委内瑞拉就利用延迟焦化和加氢处理工艺对Orinoco的原油进行改质生产API1632,S0.1m%的合成油项目。表2委内瑞拉策略联盟的四个项目36项目内容SincorHamacaPetrozuata*Cerro Hegro原生原油产量,桶/天212,000220,000132,000129,000合成原油产量,桶/天180,000208,000112,000116,
21、000合成原油API32262216.5基建投资,亿美元5742.543.723.6改质设施费,亿美元2721.718.311.5*加工Zuata原油(API8,S 4.2m%,CCR15m%)38* 改质设施包括:脱盐、减压蒸馏、延迟焦化和加氢处理由于所有融资机构均要求实施的改质工艺必须是经工业证实的技术,而上述联盟至所以选用延迟焦化工艺正是由于该工艺的技术成熟性。将延迟焦化工艺作为改质工艺,并对延迟焦化产品进行各种加氢精制,合成原油的质量将取决于延迟焦化馏分油加氢处理的苛刻度。382.2.2产品延迟焦化工艺生产LPG、石脑油、中间馏分油和焦炭。根据原料性质不同,生产的焦炭可以为燃料焦或电极
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