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1、弹丸焦的形成原因和对策,张成 束长好,2023/1/30,2,摘 要,扬子石化公司160万吨/年延迟焦化装置在加工劣质渣油时，有弹丸焦生成，困扰着装置正常生产。本文通过对渣油生焦机理进行分析，得出弹丸焦产生的原因，总结了原料掺炼，优化操作参数等一系列对策，抑制弹丸焦生成，达到安全生产的目的。,2023/1/30,3,前 言,扬子石化160万吨/年延迟焦化装置是采用“一炉二塔”的可调循环比工艺流程，1800C左右的减压渣油进装置后，经过分馏塔各侧线换热器换热后，与分馏塔塔底油混合，一起进加热炉对流段，然后直接通过辐射段进焦碳塔。装置自2004年12月建成开工以来，运行一直平稳。随着原油加工的劣质
2、化，渣油的性质变差，装置运行出现问题，尤其是弹丸焦的生成，困扰装置的正常生产。,2023/1/30,4,弹丸焦的生成会产生很多问题：生焦过程中，易引起焦炭塔及附属管线的剧烈晃动，影响装置的安全运行；在拆卸焦炭塔底盖过程中，塌方会严重影响职工的人身安全；弹丸焦结构比较松散，在钻孔阶段焦炭容易塌陷而损坏钻头及钻杆，同时塌陷还会堵塞放水通道，造成放水困难；弹丸焦灰份高，发热值低，引起石油焦客户的投诉。,2023/1/30,5,焦化生焦机理,2023/1/30,6,弹丸焦生成原因,当焦化原料从加热炉进入焦炭塔时，渣油在高温下发生剧烈的裂化和缩合反应。生成小球体的沥青质是由二部分组成：一是胶质缩合而成，
3、另一部分是渣油中自身含有的沥青质，当渣油中沥青质含量高的时候，快速生成具有无定形和杂质含量高的焦炭比例增加，生焦通道由原来的气-液两相流变成了气-固-液三相流，在较高的气流线速下形成弹丸焦。所以说高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原因，焦炭塔内渣油快速生焦的速度是影响弹丸焦产生的重要因素。有资料表明，金属含量高的高沥青质渣油更容易生成弹丸焦。,2023/1/30,7,防止弹丸焦生成的对策,3.1控制原料性质3.2优化操作参数,2023/1/30,8,控制原料性质,渣油的稳定性主要是指渣油沥青质的稳定性。传统的用于沥青质稳定性的指标主要是渣油四组分（饱和烃、芳烃、胶质、沥青质）分析数据而计算出来的质
4、量分数来衡量。渣油中的四组分由于都是大分子的烃种类，相对于原油中的四组分差别减少，渣油中的沥青质绝对含量及W（沥青质）/W（胶质）的值是影响沥青质稳定性的重要因素，AL-ATAR等认为渣油中W（沥青质）/W（胶质）的值大于0.35表示渣油可能存在不稳定性，这个比值越大表示渣油越不稳定。实际生产中，装置在加工高沥青质原料时，需要和低沥青质原料掺炼，特别是加工新油种，在不知道渣油沥青质的情况下，通过粘度、残炭等性质推算出渣油的沥青质含量，选择合适的比例掺炼低沥青质原料，确保焦化原料沥青质含量10%，有效地防止弹丸焦生成。,2023/1/30,9,2023/1/30,10,优化操作参数,对工业装置而
5、言，原料一般是一定的，很难进行选择，单独加工高沥青质渣油或者需要提高加工高沥青质渣油比例时，要避免弹丸焦的产生，只有优化操作参数，改善辐射进料性质，减缓焦炭塔内渣油快速生焦的速度，来抑制弹丸焦的产生。3.2.1改善辐射进料性质 3.2.2降低炉出口温度 3.2.3提高反应压力,2023/1/30,11,2023/1/30,12,改善辐射进料性质,提高循环比可改善辐射进料性质，降低焦炭前生物的浓度和反应速率，降低沥青质与胶质的比值，抑制弹丸焦的形成。加工奎都-奥瑞特油（1：4），循环比在0.30时辐射进料的沥青质含量在10.4%左右，但还是有弹丸焦产生；加工罕戈奥瑞特油时（4：1），循环比在0.
6、30时辐射进料的沥青质含量在7.3%左右，没有弹丸焦产生。如果加工奎都-奥瑞特油时，循环比提高到0.4，辐射进料的沥青质含量大约在9.6%左右，可以降低生成弹丸焦的几率，但循环比的提高，会造成焦炭产率提高，加工量下降，能耗增加。所以实际生产中，并不提倡过多提高循环比来抑制弹丸焦的产生，一般加工高沥青质渣油循环比控制在0.30.4。,2023/1/30,13,降低炉出口温度,高沥青质渣油是一种热稳定性较差且临界温度下限较低，容易快速生焦的劣质原料。在满足渣油焦化工艺的热量和工艺条件基础上，尽可能降低加热炉出口温度来减缓渣油在焦炭塔内的快速生焦速度，有利于抑制弹丸焦的生成，但低温有生成焦油的风险。
7、从目前焦炭的性质（见表2）分析，焦炭的挥发份在5%左右，远低于设计指标，装置加热炉出口温度还有下调的余地，加工高沥青质渣油时炉出口温度可以控制在4950C左右。但考虑高沥青质渣油生焦后期，泡沫层高容易引起冲塔的情况，建议在换塔前3个小时，逐渐提高加热炉出口温度（10C/H），来降低泡沫层高度并保证生焦后期渣油充分反应。,2023/1/30,14,提高反应压力,焦化反应压力高，可以阻止渣油的快速气化，延长裂解产品在气相中的停留时间，但分馏塔压力高会降低装置液收，制约着反应压力进一步提高。装置通过对焦炭塔油气管线环型阀进行调节，实现焦炭塔提高压力操作，将焦炭塔压力由原来的0.154MPa提高到0.17MPa，分馏塔继续保持低压操作，这样既能保证焦炭塔少生或不产生弹丸焦，又可以让分馏塔在低压操作下保证液体收率。,2023/1/30,15,结 论,1.高沥青质是渣油产生弹丸焦的主要原因，严格控制渣油的 沥青质含量（10%），可以有效地防止弹丸焦的生成。2.加工高沥青质渣油时，可以通过优化操作参数，抑制弹丸 焦产生，实际操作中一般选择降低炉出口温度做作为主要 调节手段，提高循环比和反应压力由于具有一定的局限 性，只能作为调节的辅助手段。,2023/1/30,16,谢 谢,
