延迟焦化加热炉介质停留时间对装置焦炭产率的影响

延迟焦化装置重油的热反应过程主要在焦炭塔内完成,但其反应所需热量全部由焦化炉提供,因此理论上延长介质在焦化炉管内的停留时间,增加焦化炉提供给介质生焦反应的热量将影响重油在焦炭塔内的反应深度,从而影响延迟焦化装置的产品分布。为消除原料性质变化对产品分布的影响,在三炉并列的1.20 Mt/a延迟焦化工业装置上,通过焦化炉管内外过程模拟技术进行方案论证,对单台焦化加热炉进行了延长介质在炉内停留时间的技术改造试验。4个月的工业生产数据证明,适当延长介质在炉管内的停留时间,可增加介质在焦化炉内的反应深度,使焦炭产率下降3.99个百分点。     

延迟焦化抗焦增液剂的研制及效果评价

模拟工业延迟焦化反应条件,以辽阳石化俄罗斯原油重油为原料,对复配制备的一种延迟焦化增液剂进行实验室效果评价。结果表明:该剂具有增加延迟焦化液体收率,减少焦炭生成的作用。在不改变工艺条件基础上,添加300μg/g,可以提高液体收率3.4%-6.8%,抑焦增液效果比较明显,对装置及产品无不良影响。     

延迟焦化装置高温防结焦球阀的特点与应用

在延迟焦化装置高温、介质具有磨损与腐蚀性、粘结性和温度交变的苛刻工况条件下,焦炭塔底进料管线和焦炭塔顶大油气线均通过高温防结焦球阀来实现过程控制,目前该阀门大多依赖进口。结合延迟焦化装置对高温防结焦球阀的工况要求,从阀门设计、结构特点、高温热态试验、执行机构选择和工业应用等方面进行分析,阐述了所开发的高温防结焦球阀能够满足延迟焦化装置工况要求,通过工业应用验证了产品的安全可靠性,可以实现替代进口。     

延迟焦化深度裂解技术研究与工业应用

基于延迟焦化工艺本质与炉管结焦机理,采用焦化加热炉管内外过程模拟技术,以控制炉出口介质裂解深度为目标,对1.6 Mt/a延迟焦化装置焦化加热炉进行改造。在加热炉总体结构不变的条件下,采用多项创新专利措施对在役设备进行改造与操作参数优化,提高生焦反应焦化加热炉给热量,结合深度裂解技术,改善产品分布。设备改造后的工况过程模拟结果表明,介质炉出口裂解深度得到提高,生焦反应焦化加热炉给热也明显增加。工业应用结果表明,焦化加热炉采用深度裂解技术后,加热炉的处理能力提高了,达到1.85～1.90 Mt/a;改造后的炉管表面温度比改造前低约80 ℃;烧焦后运行周期从改造前的9个月延长到15个月以上;在原料残炭上升的情况下,石油焦收率和焦炭产率系数均下降,增加了液体产品收率,经济效益明显。改造后该装置可以适应因原料重质化,对扩大焦化装置处理能力和改善产品结构的要求。     

延迟焦化装置焦炭塔适宜设计气速探讨

结合延迟焦化装置实际,利用工程中的物料输送模型计算了延迟焦化装置焦炭塔设计的最大允许气速并分析了影响设计气速的因素。同时提出:模型中修正系数最终确定应根据不同的原料并有大量的实验数据作为支撑,如果知道进行焦化反应的焦炭塔中焦粉和中间相液滴的粒度分布,就可应用微分方法计算出焦炭塔气速和焦粉夹带量的关系。运用该模型分析和计算焦炭塔最大允许气速对焦炭塔的工艺设计具有一定的现实意义。     

催化裂化油浆作为补热剂对延迟焦化工艺的影响

针对延迟焦化装置掺炼催化裂化(FCC)油浆及如何提高延迟焦化反应温度的问题,提出了FCC油浆作为补热剂的延迟焦化工艺。即在现有的延迟焦化装置中单独设置油浆进料系统及加热炉,加热后油浆在延迟焦化装置转油线处与减压渣油混合。该工艺不仅可以使油浆加热到更高的温度作为补热剂使用,而且避免了传统工艺中油浆与减压渣油混合后对泵和炉管磨损的问题,可明显提高进焦炭塔原料的温度,进而提高了延迟焦化液体产品收率、降低焦炭产率及改善焦化蜡油品质。中试结果表明:FCC油浆作为补热剂的延迟焦化工艺,其液体产品收率增加0.85百分点,焦炭产率降低0.91百分点,焦化蜡油性质得到明显改善,其馏程中95%点由467℃降低至457℃,经济效益得到提高。     

延迟焦化装置流程模拟及应用

介绍了用Petro-SIM桌面炼油厂模拟软件构建延迟焦化装置模型的及炼油全流程优化的应用实例,结果表明,Petro-SIM模型不仅可以对单体设备、联合装置进行计算优化,还可以建立炼油厂全流程模型,真正实现桌面炼油厂。某炼油厂利用Petro-SIM模型优化延迟焦化装置吸收稳定系统,有效降低了干气中的C3含量,减少经济损失;而利用Petro-SIM建立全流程模型,将延迟焦化装置循环比从1.15降低到1.08,全厂的产品分布会有所改善,通过模型计算每年可使全厂增效890万元。     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法,设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元,构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理,制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则,用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据,建立了反应动力学微分方程组,通过改进的Runge-Kutta法求解,构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型,预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟,焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点,焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法，设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元，构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理，制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则，用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据，建立了反应动力学微分方程组，通过改进的Runge-Kutta法求解，构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型，预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟，焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点，焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

渣油热效应对焦炭产率的影响

渣油的整体反应热效应不仅可以反映焦化原料的结构组成,而且能直接影响渣油焦化的产物分布,对于焦化生产过程优化起到十分重要的作用。基于渣油热反应评价仪,通过静态微反试验,定量测量渣油在不同温度条件下的反应热效应,考察渣油热效应对焦炭产率的影响,并根据焦化工业装置的试验数据对理论进行验证。结果表明：渣油热反应过程的吸热效应与焦炭产率呈负相关关系;渣油在460 ℃下裂解吸热强于在500 ℃下,渣油轻质化过程中炉管的供热方式宜采用长程低强度的加热方式;延长炉管内介质在低温区的停留时间,提高渣油供热量,可以适度提高渣油进入反应区前的转化程度,增加油品在焦炭塔内的裂解深度,降低焦炭产率,提高液体收率。     

延迟焦化开工线腐蚀机理及温度模型预测

以某延迟焦化装置为研究对象,明确了延迟焦化装置开工线发生的低温湿硫化氢(H2S)腐蚀问题并分析了腐蚀机理,在此基础上确立了开工线温度作为腐蚀失效的表征参量;由于开工线温度直接测量有延迟、成本高,且延迟焦化生产中各环境变量具有较强的非线性、时变性和复杂性,在高斯过程回归(GPR)模型的基础上,提出了基于引力搜索算法(GSA)优化的复合核函数高斯过程回归(GSA-CKGPR)模型,实现了开工线温度的软测量。通过对实际延迟焦化过程数据的训练预测分析,表明该预测模型相比于单核GPR模型、支持向量回归机(SVR)模型以及其他启发式优化算法具有更好的预测精度和稳定性,相对GPR模型均方根误差降低了47.3%,有利于延迟焦化开工线温度的精准预测,可为该装置的工艺操作参数优化及安全稳定运行提供理论支撑。     

延迟焦化结构导向集总模型应用研究

采用22个结构向量描述渣油分子,构建了7 004种渣油分子集总,结合模拟退火算法提出了一种模拟计算渣油分子组成的方法。制定了92条反应规则用以描述渣油延迟焦化分子反应行为。在对工业延迟焦化工艺进行一定程度简化和假设的基础上,建立了一个用以预测延迟焦化产物分布的结构导向集总模型。通过模型预测结果和小试试验结果对比发现,该模型在不同延迟焦化工艺条件下对不同原料得到的产物分布均具有较好的预测可靠性。利用该模型计算了不同原料渣油掺炼以及渣油掺炼回收废道路沥青共焦化对延迟焦化液体收率的影响。计算结果表明:这两种方案都能有效提高延迟焦化液体收率。计算结果经小型试验得到了证实。     

延迟焦化装置扩产和用能瓶颈分析与改进

 借助过程系统能量综合优化的"三环节"（能量转换,能量利用,能量回收）能量优化策略方法,以国内某延迟焦化装置为研究对象,探讨"三环节"理论方法对装置扩产及用能的影响,找出相应的用能瓶颈。运用流程模拟技术对装置进行模拟优化,提出基于过程能量综合优化的扩产策略：对配套的加热炉优化,分馏塔操作调优,换热网络优化匹配,循环比优化调整等。通过扩产和能量同时优化改造,处理量增大了25%,装置的能量利用效率得到提高,且改造方案中充分利用了已有设备和流程,为同类装置的扩产改造提供了参考。     

延迟焦化加热炉的建模与分析

以国内某石化企业延迟焦化装置加热炉为例，采用减压渣油为原料，在计算机模拟与分析的基础上，探讨焦化加热炉的动力学、物性及反应器模型等的模拟策略，建立加热炉的数学模型，经过现场模型验证和工况分析，可得到沿加热炉炉管轴向的温度、压力、流速及气液组成的分布。结果表明，模拟结果与现场值偏差较小，温度、压力等参数的分布趋势与宏观认识一致。建立的数学模型可用于现场加热炉的工况分析，为延迟焦化加热炉的设计、操作与优化提供理论支持。     

延迟焦化装置能量系统优化改造

根据焦化过程的用能特点，分析了延迟焦化装置节能的途径；以过程系统三环节能量综合优化方法为指导，运用流程模拟技术，对上海炼油厂500kt/a延迟焦化装置进行了能量系统优化改造，通过回流取热优化，增加高温位蜡油循环取热产生1．0MPa蒸汽，以及回收低温热供水处理站江水预热，使得装置能耗大幅度降低，税后年利润达254万元。     

延迟焦化装置换热分馏流程方案分析

以国内两套典型的分别为可调循环比和传统工艺流程的延迟焦化装置作为研究背景,借助三环节能量系统综合优化方法,根据延迟焦化两种工艺流程各自的特点,分别对加热炉对流段和辐射段热负荷分配、分馏塔操作、换热流程、装置自产蒸汽量等进行分析比较,探讨不同工艺流程对装置整体用能的影响.分析结果表明,工艺流程的不同及原料渣油换热流程的差别对于装置稳定操作、加热炉用能、分馏塔取热、换热流程安排、自产蒸汽的温度和压力等有着不同程度的影响.相关焦化流程的对比分析对焦化装置的流程选择及设计优化有着十分重要的理论与现实意义.     

延迟焦化装置吸收稳定系统的模拟优化

为了解决延迟焦化装置吸收稳定系统干气产品中C≥3组分摩尔分数超标的问题,利用Aspen Hysys流程模拟软件对该吸收稳定系统进行了流程模拟,分析了干气产品中C≥3组分的影响因素,并对操作参数进行了优化。结果表明:吸收稳定系统模型可靠,模拟值与生产实际值接近;在补充吸收剂和粗柴油进料量分别为60～70,60～80 t/h,吸收塔中段回流返塔温度低于36 ℃,解析塔塔底再沸器出口温度为140 ℃,稳定塔塔底再沸器出口温度为185～195 ℃的优化条件下,吸收稳定系统干气中C≥3组分摩尔分数降至1.50%,液化气产量增加了1.09 t/h。