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1、延迟焦化装置生产技术优化,镇海炼化分公司瞿滨,前言,延迟焦化作为一种成熟且经济的炼油二次加工工艺，在世界范围的炼油厂中被广泛使用。镇海炼化分公司现有两套延迟焦化装置，焦化原始设计规模为80万吨/年，于1991年12月正式投产，经过数次扩能改造，目前焦化实际为三炉六塔工艺，生产规模达到150万吨/年，目前进行22小时生焦；焦化原始设计规模为100万吨/年，一两炉两塔工艺，于2005年4月正式投产，在2007年12月装置经过扩能改造，焦化生产规模达到200万吨/年，为两炉四塔工艺，目前进行20小时生焦。,加热炉辐射炉管机械清焦,传统的方法是进行炉管烧焦，但这种方法存在缩短炉管的使用寿命、炉管清焦不
2、完全以及易对装置周围环境产生影响等缺点。加热炉辐射炉管结焦是延迟焦化生产所不可避免的。我公司采用了在国内第一个采用国外较为先进的机械清焦技术，并分别于2008年3月和2009年1月对焦化装置的2炉和1炉辐射炉管实施机械清焦。,机械清焦-原理,机械清焦用安装钉头的塑料通球（另称为管道猪）做为除焦工具，采用中压水（1.03.0MPa）作为推动力，推动其在炉管内来回运动，钉头将附着在炉管内壁上的焦及铁锈刮除掉，刮掉的焦及铁锈被水带出炉管，从而达到炉管除焦的目的。,通球发射器/接收器,通球（可转弯）,机械清焦-优点与不足,同延迟焦化传统的炉管烧焦相比，机械清焦有以下优点a、清焦干净。机械清焦可以彻底的
3、清除干净炉管内的所有的结焦及锈垢。b、安全风险小。整个清焦过程都是在常温下进行的，不存在烧坏炉管的危险。c、对炉管的损害小。机械清焦除了在炉管内壁留下较浅的划痕外，不会影响炉管材质的内部结构，其对炉管的损害较小，炉管使用寿命更长。d、环保。机械清焦清出来的废物可以通过罐或其他容器收集起来，没有烟尘或污水排放，不会对周围环境造成影响。e、能做到炉管结焦程度的量化。由于机械清焦清出来的焦分别用容器收集起来，我们可以查看加热炉每个管程除出来的焦量，掌握每个管程实际结焦情况。f、减少装置技术和操作人员的工作量。加热炉吹扫结束交付给清焦公司后，清焦全过程都由清焦公司来完成，大幅减少了装置技术和操作人员的
4、工作量。g、在进行机械除焦时可以允许在清焦现场进行其他的维修工作。h、降低装置能耗。,不过，同烧焦相比，机械清焦的费用相对较高，一套处理能力为100万吨/年的加热炉费用约3040万元，同时，机械清焦的时间也比烧焦长，通常要48小时左右。,机械清焦-效果,在相同的辐射进料量、相同的出口温度以及相同的注汽量的状况下，机械清焦前后2炉辐射炉管表面最高温度由646.7下降到582.4，下降了62，平均温降也超过了50，而通常炉管烧焦前后炉管表面温度温降在3040之间，故可以说明，机械清焦要比烧焦更干净。机械清焦前后2炉瓦斯消耗量下降了220 nm3，下降幅度达到9.0,节能效果明显。,清出的焦,清焦前
5、后炉管内壁情况对比,焦炭塔预热污油工艺流程改造,镇海炼化焦炭塔预热污油传统的流程是：高温污油经过冷却器冷却后，去重污油罐脱水，再作为急冷油注入焦炭塔。两个问题：一是，焦炭塔预热污油中如含有较多挥发气体时，进入污油罐后迅速挥发，造成污油罐内压力升高，从而冲破污油罐罐顶气水封甚至污油罐呼吸阀，导致重污油罐周围的恶臭；二是，焦炭塔预热污油进入污油罐后，污油罐脱水负荷增加，加热蒸汽量上升，增加装置蒸汽消耗。改造后流程为：高温污油经过冷却器冷却后，直接进入进入接触冷却塔，经过闪蒸，塔顶挥发性气体进入低压瓦斯系统进行回收，塔底污油经过塔底泵增压后作为急冷油注入焦炭塔顶部。今年5月利用焦化装置大修的机会我们
6、对焦炭塔预热污油的流程进行了改造，该流程目前在焦化装置运行良好，取得了较好的环保和节能效益。,重污油罐密闭脱臭系统改造,延迟焦化装置中的重污油罐主要用来储存焦炭塔预热和接触冷却塔污油，以及污油的脱水，由于污油及污水中的含硫化合物及硫化氢含硫较高，导致重污油罐周围的环境较差，经常会出现恶臭情况。2007年，焦化利用装置扩能改造的机会对重污油罐进行密闭脱臭系统改造，主要工艺是：罐顶气用水封罐密封，并配有充压氮气，当罐顶压力高时，罐顶气冲破水封罐经脱臭塔后放空；当罐顶压力低于常压后，罐顶氮气迅速补充，防止罐体被压瘪；罐低含硫污水经过污水泵增压直接去污水汽提装置，实现整个罐体的密闭。经过改造后，污油罐
7、周围的环境明显得到改善，目前，焦化装置的污油罐也在进行类似技术改造。,低温热利用改造,利用2007年焦化200万吨/年扩能改造机会，我们对两套焦化分别对、焦化装置的低温热利用进行了改造。焦化装置与MTBE装置进行低温热联合，焦化装置低温热作为MTBE装置脱C4塔底重沸器和原料换热器热源。焦化装置与电站进行低温联合，焦化装置低温热加热电站锅炉除盐水，进行低温热利用改造后，2008年、焦化低温热输出分别超过4.21千克标油/吨和5.09千克标油/吨。,DCS系统优化1 自动给水,延迟焦化工艺中给水冷焦是一个重要的工序，给水时操作员需根据冷焦塔塔顶压力的变化不断调整给水量的大小，以实现安全，快速的给
8、水冷焦过程。给水过程大约需要6个小时的时间，且需时刻关注塔顶压力的变化情况，操作人员的劳动强度比较大，同时，塔顶压力的波动也较大。在焦化装置DCS中设计了自动给水控制程序，给水时，操作员只需按上自动给水开关，控制程序就会安全准确的实现自动给水操作，实现了塔顶压力的平稳性，而且还大大减少了操作员的劳动强度，深受操作人员喜爱。,优化2循环比自动调节程序,循环比是延迟焦化装置的一个重要指标，通常循环比越低装置的液体收率就越高，但不是循环比越小越好，它取决于原料性质及加热炉运行状况，合适的循环比有利于延长加热炉清焦周期。在焦化装置DCS中设计了循环比自动调节程序，在装置进行焦炭塔预热、切换四通等操作及
9、恢复正常时，循环比会自动调节到一个比较合适的值，达到稳定加热炉负荷，减小系统波动的目的。,优化3停电联锁,装置突发停电事故后，处理得不及时或者处理得不正确，都有可能扩大装置的损失。为了能够帮助装置操作人员安全、快捷的处理突发的停电事故，在DCS中设计了停电联锁按钮。在装置发生停电状况时，操作人员只需按一下按钮，以1步操作代替133步操作。所有最紧急的处理迅速完成，避免了操作人员忙中出错。,石油焦产量和密度测算,用焦炭的密度乘以焦炭的体积得到石油焦产量是目前延迟焦化装置中计算石油焦产量的一种最常见方法。石化行业中还没有测定焦炭的密度方法，因此，各个炼油厂一般采取用焦化装置物料平衡或全公司物料平衡
10、进行反推来确定焦炭的密度，并一直沿用下去。这样的计算，时间长了，一般都不太准。焦炭产量盈亏比较大，我们对焦炭的产量计算进行了研究。,石油焦产量和密度测算,焦化石油焦在焦炭塔中生产成，塔中的焦炭分为上下两部分，上部为泡沫焦，下部为块状焦（海绵焦），通常泡沫焦的密度要小于块状焦的密度。我们通常说的石油焦密度实际上是泡沫焦和块状焦的平均密度。一般在泡沫焦和块状焦密度一定，泡沫焦高度相对恒定的情况下，石油焦的平均密度与测定的焦炭塔生焦高度之间形成固定的函数。,石油焦产量和密度测算,先将石油焦形状磨成接近球形，在用保鲜膜包紧，防止进水，再将其放入量桶中，排开水的体积即为石油焦体积，确定泡沫焦 的堆积密度
11、然后再将石油焦在100的烘箱中烘4小时以上，将石油焦中的水份和挥发份除去，烘干后的石油焦称出质量后，再除以石油焦体积得到块状焦假密度，经多次采样并进行试验分析，我们得到泡沫焦的密度约为0.75 t/m3，块状焦的密度约为0.86 t/m3。,分馏塔顶循水洗-结盐的表现,我公司两套延迟焦化装置都有顶循结盐（铵盐）现象。顶循系统结铵盐时其主要表现为：顶循抽出温度低于塔顶温度；顶循集油箱或集液槽易抽空，顶循流量打不上；在进分馏塔油气波动时，顶循泵晃量抽空；顶循空冷和水冷的冷却能力下降，顶循返塔温度逐渐升高，汽油干点控制需要依靠冷回流，结盐严重时甚至发生分馏塔冲塔，对富气压缩机安全运行造成很大地威胁。
12、,结盐的原因分析,焦化原料中N、S以及无机盐类较多，渣油生焦反应中这些物质与生焦反应生成的H2，同时在焦炭塔内进行反应，生成NH3，H2S等无机物，其中，NH3与排水污泥等介质中的Cl-（200mg/l左右）反应，形成NH4Cl等无机盐。在操作中，如果分馏塔顶循带水较多，分馏塔顶部水汽冷凝成凝结水，溶解大量无机盐类后，随顶循下流过程中，冷凝水遇热又汽化，无机盐在塔盘或顶循集液槽结合，从焦炭塔带来的焦粉和塔盘上的铁锈析出，引起顶循结盐，盐沉积粘结在塔盘浮阀上，降液槽内。由于固态NH4Cl的分解温度为337.8，当结盐严重时，提高分馏塔温度，也不能解决结盐问题。,结盐在线水洗处理方案,利用固态NH
13、4C在高温液态水中融解度较高的性质，对顶循系统进行水洗处理。水洗流程：用冷回流控制阀控制过冷粗汽油量，用顶循泵入口除氧水自压经出口流程和冷回流一起进入分馏塔顶部。控制塔顶温度使得塔内水蒸气冷凝为凝结水，在下落的过程中冲洗塔板和降液管上的盐层。这股除盐水在分馏塔顶循泵入口放空，去经冷却器冷却后进入含油污水系统，或直接去接触冷却塔顶，密闭处理,在线水洗-效果,利用以上水洗流程清洗顶循系统的盐，除盐效果比较好，一般水洗一次后，可以让顶循系统稳定运行36个月，同时，由于，该水洗流程为全封闭流程，水洗过程中不会造成装置区周围的恶臭情况，比较环保。,冷焦水罐除油及除泥必要性,I焦化装置有三台冷焦水罐，主要
14、用于储存焦炭冷却水，以便循环使用水资源。由于冷焦水中含有蜡油和大量的粉焦，焦粉粘油逐渐在罐底沉积并形成焦泥。在循环使用冷焦水的过程中，冷焦水罐底的焦泥沉积越高，就越容易造成机泵的管线堵塞，空冷器的冷却效果变差，从而减缓冷焦速度，影响装置的正常生产。以往的处理办法是定期依次切出冷焦水罐，人工清除罐底焦泥，并将含油焦泥作为工业垃圾出厂填埋。随着社会对环境保护问题日益关注，垃圾处理难度逐年增加，各项费用不断攀升，2006年10月份宁波环保局已明确要求罐底污泥不能拉到地方砖瓦厂处理，罐底焦泥的出路问题急需得到妥善解决,冷焦水罐除油-除泥分离,。2007年1月份，在生产处、安环处的指导下，炼油二部技术人
15、员通过认真探索，创造性地采用了“浸泡”与“反洗”相结合的方法，对冷焦水罐内的焦粉和污油进行分离。污油回收。分离出的焦泥送往二电站作燃料，找到了焦泥处理的新路子。但是，人工清除罐底焦泥不仅成本高、工作量大、耗时长，而且进罐作业带来的安全风险比较高。,焦化水罐除油-除泥漩流技术,在冷焦水罐内加装漩流器，利用冷焦水为动力，推动罐内水旋转带动焦粉流动，通过水的旋流使焦粉油泥和水形成混合物，通过冷焦水罐的放水线将混合物清出冷焦水罐。,焦化水罐除油-除泥漩流效果,漩流清焦效果明显，不仅有效清除了罐底沉积的焦泥，同时可以实现冷焦水罐边运行、边清焦，节约了生产成本，确保了装置的平稳运行。直接效益。节省焦泥处理
16、费用。焦泥处理费用大约为3000元/吨。一只冷焦水罐泥污泥为200吨左右，节约焦泥处理费用为60万元。间接效益。降低环境污染。,机泵长周期运行,延迟焦化装置的分馏塔底泵、接触塔底泵及含硫污水泵由于存在结焦、焦粉堵塞及装置间歇性生产等原因经常出现泵抽空或低流量情况，使得泵的故障率较高，运行周期短。对机泵进行变频控制改造，塔及容器的液位可以通过改变机泵的转速来控制流量，减少泵抽空或低流量情况，从而保证了机泵的安全运行。变频控制改造后，故障率明显下降，由以前的一个月检修一到两次，变成一年检修不到一次，效果十分明显；另外，分馏塔底泵由于塔底结焦等原因，经常有焦粉堵塞情况，使得分馏塔底底循流量下降，我们
17、在不影响泵的叶轮流道通过的前提下，将分馏塔底泵入口过滤网孔径增大（6改到8），泵运行后出口流量由以前的40t/h，上升到100 t/h，效果比较明显，避免了因清分馏塔底过滤器而带来的安全风险。,公司环保项目 排水污泥,排水污泥是炼厂的工业垃圾，其处理费用较高，我公司大约为3000元/吨，随着公司规模的日益扩大，排水污泥的量相应的增加，处理费用也逐年攀升，为此，公司开始实施排水污泥进焦化装置回炼项目。其工艺流程为排水污泥经排水装置的螺杆泵加压后，送到焦化装置焦炭塔顶做急冷油连续注入。目前，排水污泥在焦化装置回炼，每小时12吨，月平均加工量为1200吨左右，此项目每年可为公司节省4000万元，经济
18、和环保效益显著。,油品轻污油和凝缩油回炼,08年3月份开始，油品轻污油和凝缩油进入焦化装置回炼，其工艺流程为油品轻污油和凝缩油经泵加压后，送到焦化装置富吸收油控制阀后，同富吸收油合在一起经换热器换热后进入分馏塔。目前，油品轻污油和凝缩油分别在焦化和焦化装置回炼，流量都在45t/h左右。,油品重污油、催化油浆回炼,油品重污油由于含油一定的水份，不适合进分馏塔回炼，否则对分馏塔产生的波动较大，为防止出现这样的问题，油品重污油回炼采用了和排水污泥一样的回炼方式，作为急冷油连续注入焦炭塔顶，目前，油品重污油在焦化装置回炼量约为4t/h。而催化油浆直接掺炼到二焦化原料中，掺炼比控制在7%左右，约为20t
19、/h。,一炉两塔18小时生焦工艺,焦化装置2005年4月投产，当时为一炉两塔，没有吸收稳定系统，年设计处理能力为100万吨，设计生焦周期24小时，加热炉设计功率为35M。由于公司渣油库存较高，2005年11月，装置开始实行20小时生焦；2007年5月，为进一步提高加工量，装置开始实行18小时生焦，到2007年11月份装置扩能改造时结束。负荷为装置设计的136.19，同时装置能耗下降了3.79千克标油/吨。,机泵节电技术的运用 变频,机泵增加变频控制是机泵节电的一个重要措施，焦化装置的原料泵一台为工频，另一台为变频泵，在装置正常的加工量情况下，工频泵运行时泵出口压力为1.5MPa，电机电流为30
20、0A，而使用变频泵时，泵出口压力为0.5MPa，电机电流为140A，使用变频泵电机电流下降了160 A，则每年可节电79万度，看见变频泵节电效果比较明显；同时，使用变频泵后，泵的操作弹性增加，很适合一些流量波动大的机泵。,机泵节电技术的运用-叶轮切割,机泵增加变频控制虽然节电效果比较明显，但是投入也比较高，一台功率50千瓦左右的变频器费用也在20万元以上，高压电机变频费用更高，一般都在100万元以上，对于流量比较平稳的泵，切割叶轮或去除一级叶轮是一个比较经济的节电措施。2005年10月我们对II焦化辐射泵进行改造，由三级叶轮变成两级叶轮，改造费用1.5万元。改造后，泵的出口压力为2.8MPa，电机电流为27.5A，运行状态良好。通过辐射泵叶轮改造电机电流降低了13.5A，每年节电约107万度，节电成效明显。2006年3月我们又对I焦化的辐射泵叶轮进行相同的改造，改造后电机电流下降了17A，每年可节电135.5万度电。,结言,通过不断进行装置的优化，焦化装置的长周期生产更有保障，特别是焦化装置对劣质油的适应性和回炼各种污油污泥产生的环保效益，其综合经济效益会越来越好。,
