超稠原油延迟焦化产生弹丸焦的原因及对策

针对辽河石化分公司延迟焦化装置在加工辽河超稠原油时经常生成弹丸焦的问题,技术人员研究发现弹丸焦生成的主要因素是原料性质及其组成,而采用较低的反应温度、较高的反应压力、较低的循环比,以及超稠原油在焦化分馏塔适当分出一部分轻馏分后再去焦炭塔等措施,可以抑制弹丸焦的生成.通过摸索,装置运行参数确定为:焦炭塔内气速小于0.15 m/s,反应温度498～502 ℃,反应压力0.17～0.25 MPa,循环比0.5～0.6,分馏塔底温度为355～365 ℃.6个月的连续运行结果表明,上述工艺改进有效避免了弹丸焦的生成.     

成功解决2^#延迟焦化弹丸焦问题

炼油事业部技术人员经过研究和摸索，解决了20延迟焦化装置首次出现的影响生产稳定的弹丸焦问题。5月中旬，在事业部第一次加工卡斯蒂利亚-蒙多混合原油时，2^#焦化装置生产的焦碳中出现了弹丸焦。焦碳在正常情况下是块状或粉状的，由于卡斯蒂利亚-蒙多混合等原油沥青质含量较高，渣油内残炭和沥青质组分急剧增加，生成大量直径为2～5mm弹丸形状的焦炭，俗称弹丸焦。弹丸焦造成焦炭塔焦碳层部分塌方，物料将过滤器滤网堵死，加热炉炉管结焦，严重威胁了装置的安全生产。为此，车间成立技术攻关小组，通过优化原料配比，降低了焦化装置原料的沥青质含量；对1^#、2^#延迟焦化装置加热炉出口温度进行优化调整，提高焦炭塔操作压力，并增加消泡剂的浓度和注入的流量。     

1.6 Mt/a延迟焦化装置首次开工难点及应对措施

1.6 Mt/a延迟焦化装置是中国中化集团公司泉州石化有限公司12 Mt/a炼油项目的主要重油加工装置之一.简要介绍了该装置的工艺设计特点,同时针对装置首次开工中加热炉进料泵易抽空、焦炭塔预热慢、切换四通阀后加热炉需快速升温、无水箱开工、装置大型化后设备/管线投用时易泄漏等难点,通过选择合适开工蜡油、优化循环流程、优化焦炭塔及加热炉操作、投用设备/管线前充分预热等应对措施,实现了装置的一次开车成功,所有产品均合格.装置标定结果表明,各项工艺参数均符合低压、超低循环比、高加热炉出口温度的高焦化苛刻度延迟焦化工艺技术方案的要求,焦炭塔顶压力0.12 MPa,循环比0.06,加热炉出口温度500℃.标定期间,混合原料油残炭为18.46％,焦炭产率为26.38％,液体产品收率为68.2％.     

福斯特惠勒公司延迟焦化工艺

福斯特惠勒公司推出的延迟焦化工艺称为选择性产率延迟焦化（SYDEC）工艺。该工艺操作条件为：加热炉出口温度482—510℃，焦炭塔压力0．1—0．7MPa，循环比（相当新鲜进料）0—1．0。     

延迟焦化工艺弹丸焦形成原因和对策

延迟焦化工艺生产过程中有时会产生弹丸焦,通过对渣油生焦机理和形成弹丸焦时的渣油性质进行分析,得出渣油的沥青质含量、金属（V+ Ni）含量高是产生弹丸焦的原因。采取渣油合理掺炼,控制渣油中的沥青质含量不大于9.3%、稳定因子不大于0.30、金属（V+ Ni）含量不大于244μg/g,可以避免弹丸焦产生,另外通过降低加热炉温度,提高循环比和反应压力等优化操作手段,也可以抑制弹丸焦的生成。     

原料劣质化对延迟焦化装置的影响分析及对策

对中国石化洛阳石化公司延迟焦化装置原料劣质化后,装置出现的问题进行了分析,并提出了相应的改进措施。结果表明：当延迟焦化装置原料劣质化（残炭、胶质与沥青质的质量分数分别为27.85%,42.70%）时,会导致装置出现加热炉炉管结焦速率加快,表面温度上升,加热炉出口处管线结焦,焦炭塔石油焦硬度增加,塔底进料压力上升,产品液体收率降低等问题,通过采取将循环比上调至0.30,加热炉出口温度下调4℃,生焦周期减少4 h的优化操作,备用炉室注入蒸汽,回炼废润滑油等措施后,可有效解决上述问题。     

辽河油田超稠原油延迟焦化的研究

分析了辽河超稠原油的性质，明确该原油性质较差，采用其它加工工艺难以处理，确定采用延迟焦化工艺进行研究。从延迟焦化中型实验数据可知，采用延迟焦化工艺加工辽河超稠原油是正确的。指出了辽河超稠油建设延迟焦化工业装置应注意的问题。     

延迟焦化装置生产弹丸焦的临界操作研究

中国石化洛阳分公司建立了延迟焦化装置产生弹丸焦的临界卡边操作体系,即通过不断提高反应温度、降低循环比和反应压力等措施,使焦化反应无限接近于弹丸焦生成时的临界状态,以达到焦化装置液体产品收率最大化。同时提出了以焦炭塔C点中子料位计指示值、急冷油量、C点壁温以及焦炭塔工况为手段的弹丸焦产生预判体系,为产生弹丸焦临界卡边操作提供了安全保障和依据。     

焦化装置弹丸焦生成的原因及对策

通过生成弹丸焦的实例分析,确定弹丸焦的生成主要与原料中含有较多的沥青质有关.残炭值与沥青质含量之比<1.4为生成弹丸焦的判定条件.指出通过降低炉出口温度、提高操作压力、提高循环比等措施可以抑制掸丸焦的生成,但提高循环比要根据原料情况而定,不适用于含较多轻组分的原料.     

延迟焦化加工劣质渣油的技术探讨

分析了劣质渣油特别是减压深拔后渣油的性质及其对延迟焦化装置的影响。原料密度大、沥青质和残炭比值大的原料易产生弹丸焦。原料的残炭值越高、芳烃/沥青值的比值越小、金属含量越高,则导致加热炉炉管越易结焦、生焦率提高、分馏塔下部和焦炭塔顶油气管线易结焦、分馏塔上部易结盐。硫含量的增加加剧了设备的腐蚀,安全及环保压力增大。通过进一步优化和完善延迟焦化工艺设计,如考虑生产弹丸焦的设计、优化加热炉的设计和操作、增设防焦设施、增设在线洗盐措施、采用全蜡油下回流脱过热工艺和定量控制循环比、提高设备及阀门的可靠性并增加安全联锁、增设环保措施等,充分发挥现有延迟焦化装置加工劣质渣油的作用。     

降低焦炭塔操作压力对焦化过程的影响

考察了降低焦炭塔操作压力对延迟焦化过程的影响。中试结果表明：在炉出口温度、注汽量、循环比等操作条件基本一致的情况下,当焦炭塔的操作压力由0.195MPa降低到0.115MPa时,气体和焦炭的产率降低,液体产品收率提高且表现在焦化蜡油收率的提高上,二者分别提高了2.03百分点和4.64百分点;随着操作压力的降低,焦化汽油和焦化柴油的性质基本一致,但焦化蜡油性质变差,主要表现在密度、残炭、沥青质、氮含量及金属等均有所升高,95%馏出温度提高14℃;石油焦的挥发分呈降低趋势。     

焦化装置长周期运行的影响因素及措施

结合中国石化上海石油化工股份有限公司延迟焦化装置的实际运行情况,从减少加热炉、焦炭塔大油气管线和分馏塔结焦方面,分析了制约延迟焦化装置长周期运行的主要因素,如原料性质、加热炉炉管平均表面热强度、加热炉出口温度、焦炭塔冷焦吹气量、焦炭塔操作负荷、急冷油和消泡剂注入方式、分馏塔操作等.在此基础上介绍了该装置为了延长运转周期所采取的一些措施,并提出了改进建议.如合理搭配原料;加热炉炉管多点注汽;焦炭塔老塔切换进料后,继续打急冷油20 min,并严格控制吹汽量;将急冷油注入点由焦炭塔顶顶端移到水平大油气管线以下,急冷油由垂直单点注入改为45°三点注入;由塔底循环泵出口引跨线至加热炉出口,以便将分馏塔底沉积焦炭排往焦炭塔;等等.     

弹丸焦生产方案的经济效益和实施措施

大多数延迟焦化装置加工重质或劣质渣油时,为避免弹丸焦的生成,采取降低炉出口温度和提高循环比等措施,虽能确保安全生产,但降低了装置的经济效益.介绍了延迟焦化装置加工沥青质含量较高的原料时,弹丸焦的形成过程和条件,分析了产出弹丸焦的结果和装置的效益,指出弹丸焦已成为国内目前许多延迟焦化装置安全运行和炼油厂提高效益的最大障碍...     

延迟焦化工艺中泡沫层形成与抑制的研究进展

介绍了焦炭塔内泡沫层的形成过程、形成机理和形成的主要原因,分析了原料性质和操作参数对泡沫层的影响,并提出了相应的抑制措施。研究表明:焦炭塔内起泡物质为重油热反应的中间产物;气泡成核作用是泡沫层形成的主要机理;焦化原料中天然的表面活性物质和反应中间产物的高黏度是形成泡沫层的内在因素;高黏度、高沥青质和含硫原料在焦化时容易产生很高的泡沫层;增大处理量、降低加热炉出口温度、降低焦炭塔塔顶压力、减小循环比都不利于降低泡沫层高度;加热炉出口变温操作和注入消泡剂是目前较为有效的泡沫层抑制措施。     

延迟焦化装置三种换热分馏流程的比较

以一套加工大庆减压渣油的2．4Mt／a延迟焦化装置为例,经过模拟计算及用能分析,对原料油与反应油气塔外换热流程（流程一）、原料油与反应油气塔内换热流程（流程二）、蜡油与反应油气塔内换热流程（流程三）等三种流程进行了能耗、能质利用及固定设备费等方面的比较,针对不同的进料情况提出了相应的推荐方案：三种流程可以达到同样的分离精度;流程一能耗较高,设备费较高;流程二能质利用最优,设备费低;流程三能耗最低,设备费较低;对于易结焦的物料来说,推荐流程一、流程三;对于进料不易结焦、大循环比操作的装置来说,推荐流程二、流程三;对于原料性质变化大,循环比变化大的装置来说,推荐流程一、流程三。     

苏丹稠油延迟焦化装置直接引稠油开工情况

介绍了中国石油国际苏丹喀土穆炼油有限公司喀土穆炼油厂,在直接加工苏丹稠油（一种高酸高钙高黏度重质原油）延迟焦化装置中采用的两种开工方式,分析了它们的优缺点。该装置原来引用常压渣油作为进料进行开工,待操作正常后再切换为稠油进料,虽然这种开工方式在装置开工循环过程中,脱除轻组分的时间短,但在切换四通阀以后调整操作的难度较大,因此后来改为直接引用原油（稠油）作为进料进行开工。实践证明,直接引用原油开工的效果很好,操作调整简单,大量的轻组分进入分馏塔上部,分馏塔各侧线回流较容易建立;另外未出现常压渣油开工过程中蜡油量大、塔底温度高、加热炉对流段出口油温超高现象。     

比大循环比操作更有效的降低蜡油收率的延迟焦化技术

提出了有别于大循环比操作方式且更有效的降低蜡油收率的延迟焦化技术：在现有延迟焦化装置的基础上，增加焦化蜡油补人原料系统的设施，改变普通延迟焦化操作方式，在一个焦炭塔操作周期的后期一段时间内，通过切换焦化蜡油为装置进料，提高加热炉出口温度10～20℃，实现焦化蜡油深度热裂化，提高其单程转化率。该方法与循环比为0．8的普通延迟焦化操作相比，焦化蜡油收率下降到2．89％，焦化汽油收率增加了2．8个百分点，焦化柴油收率增加了4．7个百分点，焦炭加富气收率下降了2．46个百分点，焦炭的挥发分下降了1．49个百分点，综合能耗降低了82MJ／t。     

缩短生焦周期对延迟焦化装置的影响

介绍了中国石油化工股份有限公司广州分公司延迟焦化装置2005年进行的20 h生焦周期试生产情况,阐述了生焦周期的改变对延迟焦化装置的影响以及需要解决的问题.缩短生焦周期后,装置处理量超过设计能力13%左右,单位能耗有所下降,但装置面临加热炉超负荷、焦炭塔应力变化加剧、进入分馏塔的焦粉增加等问题,设备安全保障、冷焦水系统、污油回炼等也存在隐患,需采取措施.