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论述石油化工劣质重油延迟焦化工艺

2020-10-21 572 上传者：管理员

摘要：延迟焦化是近年来石油化工企业炼焦产油的主要技术工艺之一，在资源紧缺，环境治理的大背景中，企业必须要基于环保减排高效益的发展理念，根据自身发展状况、设施技术和管理流程，优化延迟焦化工艺。延迟焦化作为我国发展较为成熟的减压渣油加工工艺，多年来一直作为焦化产品深加工的主要手段。然而，原油质量下降，含硫量增加对企业焦化工艺提出了新要求。文章基于石油化工中劣质重油的延迟焦化工艺展开了论述，分析企业发展延迟焦化工艺的必要性，探讨具体影响因素和改进策略，以供参考。

关键词：
含硫重油
延迟焦化
影响因素
石油天然气
结焦时间
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石油化工行业中的焦化概念有两个意义，一是以煤化、钢铁企业使用煤原料生产焦炭，二是石油化工企业利用渣油、含硫重油等劣质原油，通过延迟焦化工艺，将低价值油品转化成高价值液体和气体油品，并生成石油焦。文章主要探讨第二个方，针对企业所面临的原油价格上涨、原油变重变劣的处境，从轻质油品需求量上升和重燃料油需求量下降的市场需求来分析企业发展延迟焦化工艺的必要性意义。

1、石油化工企业发展延迟焦化技术工艺的必要性意义

原油深度加工是石化企业占领市场份额的资本，考虑到企业延迟焦化工艺不断发展，石化企业对原料的要求并不算严格。常压渣油、重质原油、减黏渣油、煤焦油等大多数低价值油品都可适用于延迟焦化的深加工，再加上延迟焦化技术投资较少，能耗低，设施机械化水平不高，操作过程具备灵活性，加工能力强等优势，是企业提升经济利益，立足于市场的重要手段。延迟焦化工艺根据加工原理分为双面辐射式加热炉、改进型水力除焦技术、大型焦炭塔技术、降低循环比技术和环境保护技术等[1]。延迟焦化的出货成品应用广泛，二次加工的劣质焦化蜡油能够加氢催化裂化精制成汽油、柴油等轻质油品，石油焦可以根据质量标准制作电极、冶金或基础燃料，焦化气体经脱硫处理后可作为制氢原料或送燃料管网做燃料使用。因此，从工艺发展到产品应用，延迟焦化是石化企业随行业发展所改进和创新的重要技术。

2、延迟焦化技术工艺的影响因素和改进方向

延迟焦化的原理是通过类似热裂化的方式对石油渣油进行转化，经管式加热炉加热到焦化反应所需要的温度，并使之迅速离开加热炉管，在焦炭塔内油品进行裂解和缩合反应，生成的油气由焦炭塔顶逸出，生成的焦炭留在塔内。由于这一过程中的焦化反应不是在加热炉中，而是被推迟到焦炭塔中进行，因此称为延迟焦化。延迟焦化的流程分为焦化部分、分馏部分、气体回收脱硫、水力除焦、焦炭脱水储运、吹气放空、蒸汽发生以及焦炭焙烧八个部分[2]。

2.1分馏塔的运行和优化

分馏塔的运行是延迟焦化的起始环节，分馏塔底结焦和分馏塔顶结盐也是决定分馏塔长周期运行的主要因素。在工作期间，分馏塔结焦过程中会掉落碎屑或炉渣，长期运作时，必须要定期清理过滤器，否则会影响温度控制和焦化效率[3]。一方面，过滤器切换过程中易引起塔底辐射泵抽空，造成塔底结焦，延迟焦化会在加热炉和焦炭炉的中间过程中进行部分焦化反应，从而改变了分馏塔的内部温度，另一方面是分馏塔底循环油泵运行情况无法在线监控，循环泵上量不足时，不能及时发现并处理，塔内循环油冲洗管线堵塞，从而造成运作故障。

2.2温度控制

在焦化生产中，如果焦化反应的温度太低，反应进行不彻底，会改变生成物的性质，出现石油焦过度挥发或生成沥青等情况。而当反应温度过高时，石油焦硬化程度增加，在水力除焦时需要较长时间完全除焦，降低效率和石油焦质量。因此，焦化生产的时间控制极为重要[4]。如果不加以控制，会减少原有液体产品的收率，导致气液挥发，出现浪费和损失。影响焦化炉炉管结焦最主要的因素是炉出口温度，而炉出口温度是影响焦化反应深度的主要参数，为减缓炉管结焦，需降低焦化炉炉出口温度，但仍需保证焦化反应温度，通过降低加热炉出口转油线热损失，进而降低焦化炉炉出口温度，一般采取更换焦化炉出口转油线保温材料为基础，根据具体焦化生产情况进行人工调节。

2.3焦炭塔压力控制

焦炭塔压力调节有利于原油中的良性化学分子从焦炭塔逸出，从而提升轻质油品气液的收率和石油焦的生成质量。一般来说，延迟焦化装置的优劣就是焦炭焦化反应的压力设计，控制幅度和压力上限对推焦、加热、降温、停工吹扫等环节都有正向影响[5]。以循环比为例，循环比对焦化反应产物分布的影响效果与反应压力相同，也就是说循环比增加，石油焦和气体收率增加。

3、延迟焦化工艺的实践策略探析

3.1加强炉头温度管控

炉头温度控制是整个焦炉温度变化的关键，是决定生产过程中焦化反应进行和是否彻底反应的重要因素。如果无法把控生产系统温度，会对后续各个热工生产环节造成限制。因此，做好炉头温度管控是十分必要的。首先应当明确温度控制过程中，焦炉结焦时间、分馏、脱硫、除焦、脱水储运以及炉口出炉温度的联系，对炉头温度产生在各环节影响进行预估和分析，判断多个不同温度控制方案下石油转化比例、收率变化幅度以及石油焦质量。只有在炉头温度限制上严格把控，无论发生何种情况，都应当保证炉头温度至少处于标准温度之上，这样才能在炉头温度过低的情况下对其他问题采取措施。针对炉管不同程度的结焦，要考虑到加热炉负荷增大所带来的温度控制和条件标准[6]。如果炉出口温度过低，会使得渣油反应深度不够，焦炭塔泡沫层增高，有冲塔危险，由于渣油反应深度低，油气量小，分馏塔热量明显不足，过低的塔底温度又影响到加热炉。为了维持炉出口温度不偏离指标，所以尽可能改进和优化以温度控制温度的调节系统。将原炉出口温度与炉膛温度串级调节改为炉出口温度与燃料气油流量串级调节以辐射出口温度为主参数，燃料气油流量为副参数，完成加热炉控制回路。

3.2分馏过程合理运用消泡剂

延迟焦化在分馏过程中会由于高温空气接触重油中的化合物，在管道和塔内出现大量泡沫，虽然这种以泡沫形式存在的中间产物能够被过滤，但是在长时间的焦化热工生产中，泡沫数量很难匹配延迟焦化装置的工作效率，导致泡沫层太高，堆积在分馏塔内，影响整个装置的反应效率。比如焦粉随气相通过大油气管进入分馏塔中，会堵塞分馏塔盘和侧线空冷器和水冷器。因此，分馏过程中根据原油用量和控温情况，合理使用消泡剂，借助非离子表面活性剂配羟基化合，增强对劣质重油的抑泡效果，并且还要注意与其他反应溶剂的兼容性，减少对管壁、管道等装置内部的化学腐蚀性[7]。

3.3放空塔运行优化改造

放空系统是决定轻质油品气液收率的关键流程环节之一，其处理周期决定了所有原油焦化反应进行时所处的位置。由于一个完整的周期需要借助多个设备同时处理，属于间歇式作业。通常来说，全天候生焦也并不是所有炉塔同时工作的。以三炉六塔的配备为例，按照次序将物料放入放空塔中，所有塔给水结束后，油水分离器的控制阀会根据放空进度变频控制，在停运空冷后对于物料进行处理。比如二次加工蜡油要按时清理，防止重油冷凝堵塞，塔底油也要定期置换，避免接触冷却系统被焦粉堵塞。

3.4合理控制结焦

通常焦炭塔急冷油介质为焦化蜡油，在延迟焦化过程中，吹气放空系统处理后的污油会进入焦炭塔做急冷油回炼，但是污油中的水油比以及水汽情况会使得塔顶油气淋洗效果降低，大量焦粉进入大油气线，引起大油气线结焦；其次，污油中的轻质油与水发生反应汽化，轻质油收率下降且不提，焦炭塔内线速会由于这一情况快速升高，并且在汽化过程中，泡沫和焦粉还会附着在油气表面，加快大油气线结焦；最后，污油中焦粉含量过高，没有在吹气放空或水力除焦时解决，也会提高大油气线结焦的概率。因此，在保证原油原料性质、设定符合设施装置性能的处理量、有效控制加热炉出口温度的基础上，还需要对焦炭塔的筒体高度，科学设计。焦炭塔是一个空塔，为油气反应提供空间。焦炭塔内维持一定的液相料面，随着焦炭的积聚，此料面逐渐升高，一般在其达到筒体高度2/3时停止进料，将生产塔从系统中切出，以避免料面过高，泡沫进入大油气线发生结焦。

4、结束语

一方面，石油化工行业承受着来自环境保护、生态能源的巨大压力，导致企业的生产需求偏向轻质油品和高质量的石油焦；另一方面，以沥青焦、石油焦为骨料加工制作的预焙阳极价格再次大跌，对石油化工企业的延迟焦化技艺提出新要求。综上所述，延长焦化与焦炉生产效率和产品质量有直接影响，在焦化实践因素中，延迟焦化会改变整体焦炉运作的各个单元，对焦炉的温度、压力和稳定运作都会造成影响，如何在结焦时间延长的情况加强干预，控制焦炉生产，采取切实有效的措施解决问题，提高炼焦收益和轻质油收率，是主要目的。文章基于必要性和影响因素展开论述，探讨相关实践改进策略，以期促进行业发展。

参考文献:

[1]王宝金,阎龙,王明文,等.延迟焦化加热炉的建模与分析[J].石油炼制与化工,2020,51(5):95-99.

[2]师彦俊.延迟焦化高比例掺炼催化裂化油浆的优化控制[J].炼油技术与工程,2020,50(6):15-19.

[3]高剑.延迟焦化装置污油回炼技术领域的运用[J].科学技术创新,2020,(16):36-37.

[4]刘艳,靳松,李金.延迟焦化装置焦炭塔大吹汽节能研究及应用[J].化工管理,2020(16):48-49.

[5]徐德义.延迟焦化装置智能电动执行机构故障诊断及维护[J].化工管理,2020(10):189-190,201.

[6]朱丽云,王国涛,李安俊,等.延迟焦化废水处理技术介绍[J].石油化工设备,2019,48(6):40-46.

[7]汪强强.延迟焦化在炼油工业中的技术优势及进展[J].科技资讯,2020,18(10):1,3.

荣润林.石油化工劣质重油延迟焦化工艺分析[J].科技创新与应用,2020(31):92-93.