延迟焦化装置(改)教学内容.ppt
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1、相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程延延迟焦化装置焦化装置(改改)相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1.1.延迟焦化工艺延迟焦化工艺延迟焦化工艺延迟焦化工艺 焦化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(大约500OC)后进入焦炭塔,在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合等一系列反应,生成气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。1 基本概念基本概念2相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技
2、术与工程 建设焦化装置的目的建设焦化装置的目的建设焦化装置的目的建设焦化装置的目的 处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油;减少重油催化裂化的掺炼比例,提高催化汽油、柴油的质 量;提高作为优质乙烯裂解原料-焦化石脑油的产量;增产高十六烷值柴油,提高炼油厂的柴汽比;增加中间馏分焦化蜡油,为催化裂化及加氢裂化提供原料;利用焦化干气或石油焦作为制氢装置的原料。提供冶金行业使用的石油焦。1基本概念基本概念3相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1 基本概念基本概念 左图为延迟焦化工艺的主要反应部分流程,原料在加热炉加热后在焦炭塔反应,焦炭塔两个并联间断
3、操作,一个在生焦,另一个则在除焦,一般1824小时切换一次。4相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 2.影响焦化热转化反应的因素影响焦化热转化反应的因素焦化热转化反应是自由的、无选择性的热裂化反应,不同于催化裂化、加氢裂化在催化剂的作用下发生的选择性裂化反应,因此焦化热转化反应的产品分布和产品质量只和原料性质及操作条件有关。1基本概念基本概念5相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程2.1 2.1 原料性质原料性质原料性质原料性质焦化原料油是以碳、氢、硫、氮、氧为主要元素的大分子(分
4、子量约为5001000)烃类混合物,是大分子转化为小分子的裂化反应(吸热反应)和小分子转化为大分子的缩合反应(放热反应)。渣油热转化反应是一种非常复杂的裂化和缩合相平衡的顺序反应,很难用化学反应方程式来表达。通常把渣油分为四组分:饱和烃、芳烃、胶质和沥青质。1基本概念基本概念6相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程渣油热转化反应视图如下:7相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 焦化热转化反应产品分布和四组分的含量有密切的关系,通常采用渣油的残炭值和四组分的含量来判断原料的好坏及产品
5、分布情况,沥青质含量高或渣油残炭值高的渣油容易结焦,生焦率较高,轻油收率较低。几种国内外焦化原料油的性质见表1-1.几种减压渣油焦化的产品分布见表1-2.产品分布和渣油中的残炭的大概关系为:气体,%=7.8+0.144X残炭值 汽油,%=11.29+0.343X残炭值 焦炭,%=1.6X残炭值 柴油+蜡油,%=100-气体%-汽油%-焦炭%1基本概念基本概念8相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程几种国内外焦化原料油性质9相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程几种国内外焦化原料油性质
6、10相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1基本概念基本概念2.22.2 循环比循环比循环比的概念在各种文献上不太统一,通常有两种不同的表示方法:一种是进加热炉的总流量(或辐射进料量),和新鲜原料量的比值(或对流进料量),公式为:联合循环比=(新鲜原料量+循环油量)/新鲜原料量。该种方法表示的循环比大于1.0,另一种是进加热炉的循环油流量,和新鲜原料量的比值(或对流进料量),公式为:循环比=循环油量/新鲜原料量。该种方法表示的循环比小于1.0,当无循环油量时,循环比为零,有时叫单程操作。两种方法都能显示加热炉中循环油或回炼油所占的比例。在
7、新鲜原料中掺入焦化装置反应自产的反复循环的循环油,改变了原料的性质,联合油的四组分比例结构发生变化,使热转化反应发生变化.循环油相当于重蜡油或蜡油,在加热炉和焦炭塔也产生部分热裂化反应。11相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程表表1-3 1-3 单程和低循环比对蜡油和炉进料油影响单程和低循环比对蜡油和炉进料油影响12相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程2.22.2 循环比循环比从表1-3可看出:(1)单程和低循环比下液收高,焦炭收率低,蜡油收率高,但柴油收率低、汽油收率略低;(2
8、)单程和低循环比下蜡油变重、变稠;(3)低循环比下焦化炉进料油性质变差,特别是康残和沥青质含量提高,必然会影响到焦化炉运行周期。1基本概念基本概念13相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程大循环比对蜡油和炉进料油影响大循环比对蜡油和炉进料油影响14相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程国外的馏份油循环国外的馏份油循环 焦化原料用轻烃稀释,轻烃可用汽油,柴油或蜡油等,称为馏分油循环,馏分油循环可以提高产品的选择性。当要求提高汽柴油中汽油的比例时,除了采用大循环比操作条件外,还可进行选择
9、性馏份油循环,稀释轻烃比例提高,则气体、汽油、柴油收率均增加,而蜡油收率明显下降,总液收略有下降。1基本概念基本概念15相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1基本概念基本概念3 3 反应压力反应压力反应压力一般是指焦炭塔顶的压力,反应压力对焦化产品分布有一定影响,压力升高,反应的深度增加,气体和焦炭的收率增加,液体收率减少,焦炭的挥发份提高.反之压力降低,反应的深度减少,气体和焦炭的收率减少,液体收率增加,焦炭的挥发份降低.为了提高装置的经济效益,通常采用低压设计和操作.采用低压操作可改善焦化产品分布,在国内外已普遍认可,国内焦炭塔顶操
10、作压力一般为0.150.20Mpa,国外最低的达到0.10.15Mpa。压力降低一般可提高蜡油的收率,但是压力太低焦炭塔内泡沫层升高,焦粉易携带并易产生弹丸焦,另外增大了焦炭塔的气体体积流量,势必使焦炭塔的塔径加大,使分馏塔的塔径加大,使压缩机和塔顶冷凝系统的负荷增加,装置的投资增加,因此应综合设备投资、操作费用和产品分布等因素确定适宜的操作压力。16相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 表1-4操作压力对焦化蜡油收率和质量影响当焦炭塔操作压力降低,虽然石油焦收率下降,蜡油收率增加,但是蜡油变重,蜡油残炭和重金属含量均增加。因此,降压操
11、作时还应考虑蜡油质量。17相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1基本概念基本概念4 4 反应温度反应温度反应温度一般是指加热炉辐射炉管的出口温度,这一温度的变化直接影响着焦炭塔内的反应温度和反应深度,从而影响到产品分布和产品质量。温度低,焦化反应深度不足,产品收率低,焦炭挥发份高。温度太高反应过深,使汽油和柴油继续裂化,降低汽油和柴油的收率,增加气体收率,焦炭变硬,使除焦困难。反应温度的确定一般和原料性质有关。提高焦化温度可增产液体产品收率,但基于焦化反应的特点,反应温度(炉出口温度控制)调整的幅度是很窄的,温度过高会导致提前结焦,堵塞
12、炉管、转油线结焦,影响开工周期,同时易生成硬质石油焦,使除焦困难;温度过低导致热量不足反应深度不够,轻油收率降低,焦炭挥发分增大或产生焦油。18相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程焦炭塔顶温度、压力和循环比对产品收率的影响可定性的见下图:19相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1发展现状发展现状1.1.中石化已建和在建焦化装置统计表中石化已建和在建焦化装置统计表 表2-120相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1发展现状发
13、展现状1.1.中石化已建和在建焦化装置统计表中石化已建和在建焦化装置统计表 表2-121相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1发展现状发展现状1.1.中石化已建和在建焦化装置统计中石化已建和在建焦化装置统计目前中石化约有21套焦化装置正在运行,总加工能力约为1890万吨/年,正在建设的装置约有7套,总加工能力约为940万吨/年,2005年后,中石化将有约28套焦化装置,焦化加工能力将达到约3000万吨/年。22相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程2.2.中石油已建和在建焦化装置统
14、计表中石油已建和在建焦化装置统计表 表2-223相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程2.2.中石油已建和在建焦化装置统计中石油已建和在建焦化装置统计目前中石油约有10套焦化装置正在运行,总加工能力约为1080万吨/年,正在建设的装置约有4套,总加工能力约为470万吨/年,2005年后,中油将有约14套焦化装置,焦化加工能力将达到约1500万吨/年。1发展现状发展现状24相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1发展现状发展现状3.3.地方已建和在建焦化装置统计表地方已建和在建焦化装置
15、统计表 表2-3不完全统计国内地方炼厂新建设焦化装置约6套,其总加工能力约为:200万吨/年。25相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1发展现状发展现状4.国内外焦化发展对比国内外焦化发展对比 据统计,在焦化装置总加工能力中,美国为1.23亿t/a,约占世界焦化装置总加工能力的54.07%,居世界首位,我国(不包括台湾省)焦化装置总加工能力为16.83Mt/a(石化),占世界焦化装置总加工能力的7.37%,仅次于美国,位于世界第二。其次依次为委内瑞拉、墨西哥、和阿根廷等,其加工能力分别为7.97Mt/a、7.76 Mt/a和6.08Mt
16、/a。各自分别占世界焦化装置总加工能力的3.49%、3.39%、和2.66%。表2-4表示2002年世界前十位国家的焦化装置的加工能力。26相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程表2-4 焦化装置排名前十位的国家,Mt/a1:不包括台湾省在内27相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 据据预预测测,在在今今后后20年年焦焦化化工工艺艺仍仍将将以以每每年年7以以上的速度逐步增长。上的速度逐步增长。图21 世界焦化加工能力(1990-)28相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六
17、-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程图22 世界石油焦产量(19752000)329相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程图23 美国焦化加工能力2,530相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程图24 我国延迟焦化装置加工能力的增长631相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 由上图可以看出,中国的延迟焦化工艺自1998年以来发展较快,并有不断继续发展的趋势,根据目前的规划,中海油拟建420万吨/年,金山石化拟建200
18、万吨/年,高桥石化拟建140万吨/年,天津石化拟建250万吨/年,大青岛炼油拟建200万吨/年,独山子石化拟建420万吨/年,大连建420万吨/年等。1发展现状发展现状32相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程 1 1 焦化原料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。典型焦化原料性质见表3-3。延迟焦化装置目前已能处理包括直馏(减粘、加氢裂化)渣油、裂解焦油和循环油、焦油砂、溶剂精制后的煤以及煤的衍生物、催化裂化油浆,炼厂
19、污油(泥)等60余种原料,焦化原料主要由炭、氢、硫、氮、氧和重金属组成。原料油的康氏残炭为3.8w%45w%,API重度220API。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1015ppm,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。1原料及产品原料及产品33相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1原料及产品原料及产品 2 2 焦化产品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。焦化汽油和柴油的溴值比较高,汽油在4080gBr/1
20、00g之间,柴油在3560gBr/100g之间,其安定性都不好,容易变色,是较好的乙烯裂解原料,乙烯收率可达28%。焦化蜡油属于焦化中间馏分油,干点一般为:450500oC,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。在产率中,中间馏分油产率占总产率的30w%65w%左右,在当今多产中间馏分油需求下显得尤为重要。延迟焦化生产的焦炭为普焦,且为生焦,含有812%的挥发份,经过煅烧后成为熟焦,挥发份降到0。5%以下。34相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1原料及产品原料及产品焦化产品中的硫和氮的估算见下表:硫硫主主
21、要要分分布布在在气气体体焦焦炭炭中中,而而氮氮大大部部分分分分布布在在焦焦炭炭中中。因因焦焦化装置对其产品而言,也具有一定的脱硫和脱氮作用。化装置对其产品而言,也具有一定的脱硫和脱氮作用。35相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程表表3-1 3-1 焦化的原料来源和产品去向焦化的原料来源和产品去向36相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程国内典型的焦化原料性质见下表国内典型的焦化原料性质见下表37相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术
22、与工程国内典型的焦化产品性质见下表国内典型的焦化产品性质见下表38相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程国内典型的焦炭性质见下表国内典型的焦炭性质见下表39相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1工艺流程工艺流程延迟焦化的工艺流程共分延迟焦化的工艺流程共分7个部分,主要包括:个部分,主要包括:(1)原料换热部分,(2)加热炉部分,(3)焦碳塔部分,(4)分馏塔部分,(5)焦碳塔的吹汽放空部分,(6)冷切焦水处理部分,(7)焦化富气的压缩吸收部分。40相关专业知识讲座材料之六相关专业知
23、识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程1 1 原料换热部分原料换热部分焦化原料直接来自常减压蒸馏装置或罐区,进装置界区后首先与焦化柴油换热,入原料油缓冲罐,然后由原料泵抽出,先后送经原料中段回流换热器、蜡油原料油换热器,被换热到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。1工艺流程工艺流程41相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程图31 原料预热流程42相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技
24、术与工程延迟焦化工艺技术与工程1工艺流程工艺流程2 2 加热炉部分加热炉部分分馏塔底油,焦化油或联合油在340下,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495505,然后经四通阀入焦炭塔底部。3 3 焦炭塔部分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。43相关专业知识讲座材料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程图32 加热炉及焦炭塔部分流程44相关专业知识讲座材
25、料之六相关专业知识讲座材料之六-延迟焦化工艺技术与工程延迟焦化工艺技术与工程4 4 分馏塔部分分馏塔部分从焦炭塔顶流出的热油气入分馏塔换热段(420),与原料油直接换热后冷凝出循环油落入塔底,其余大量油气升经五层换热板,进入集油箱以上分馏段。从下往上分馏出重蜡油、蜡油、柴油、汽油和富气。蜡油集油箱之蜡油由蜡油泵抽出,送经蜡油原料油换热器,换热后去稳定塔底和脱吸塔底重沸器做热源,再经蜡油蒸汽发生器降温到210再分成二股物流;一股返回分馏塔作回流,另一股经蜡油脱氧水换热、蜡油空冷器冷到90送出装置。中段回流从分馏塔抽出(305),由中段回流泵抽送经中段回流原料换热器、蒸汽发生器,换热到210后返回
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