焦炭参考试验方法
显微强度测定
焦炭显微强度在自制显微强度测定仪上测定，取2g粒度为0.6～1.25mm的焦样，装入内装12个Φ8mm钢球的长305mm内径Φ25.4mm的钢管中,以25±0.5r/min的转速转800r。焦炭经转鼓后,用0.6～0.2mm的圆孔筛,振筛五分钟，称出>0.6mm,0.2～0.6mm焦粒的质量，并分别计算其百分含量,分别以R1，R2表示，并以R1+R2作为显微强度指标(MSI)。
结构强度的测定
焦炭结构强度在自制结构强度测定仪上测定，用量筒量取50ml粒度为3～6mm的焦样并称重，装入内装5个Φ15mm钢球的长305mm内径Φ25.4mm的钢管中，以25±0.5r/min的转速转800r。焦炭经转鼓后，用1mm的圆孔筛振筛五分钟，称出>1mm焦粒的百分含量，以>1mm焦粒的百分含量表示结构强度指标（SSI）。
粒焦反应性测定
焦炭反应性在粒焦反应性（PRI）装置上测定，取20g粒度为3～6mm干燥后的焦样，以20～25℃/min速度升温至400℃，通入氮气保护，继续升温至1100℃，切换成二氧化碳气体，流量为0.5L/min，反应时间为120 min。然后通氮气保护冷却至室温，以反应前后焦样损失质量百分率作为粒焦反应性指标（PRI）。
焦炭反应性CRI和反应后强度测定
按照GB1997-1989进行取样，按照GB/T4000-1996进行测定。焦炭反应性在块焦反应性（CRI）装置上测定，取200 g粒度为21～25 mm干燥后的焦样，以20～25 ℃/min速度升温至400 ℃，通入氮气保护，继续升温至1100 ℃，切换成二氧化碳气体，流量为0.5 L/min，反应时间为120 min。然后通氮气保护冷却至室温，以反应前后焦样损失质量百分率作为粒焦反应性指标（CRI），反应后的焦炭在直径130mm，长700mm的I型转鼓中以20r/min速度转动600转,然后用10mm筛子筛分，测量筛上物占装入转鼓的反应后焦炭量的百分比作为反应后强度指标（CSR）。
焦炭光学组织测定
按照GB1997-89进行焦炭试样的制备；按照MT116.1-86，MT116.2-86 煤砖光片及块煤光片的制备方法；按照GB8899-88 进行煤的显微组分和矿物的测定，具体如下：
①仪器：日本NIKON-Ⅱ偏反光光学显微镜。
②制作及测定：将焦样粉碎至粒度小于1.25mm，然后筛除在显微镜下不易辨别出光学组织的细粒级(<0.071mm)，取0.071～1.25mm 级作为制备粉焦光片用试样。将干燥后的粉焦样与粘结剂制成型块(直径D≥20mm)，经粗磨、细磨和抛光后于偏反光显微镜油侵物镜下观测，放大显微镜倍数为500倍，采用数点法，规定行间距为1mm，点间距为0.3mm，统计的总点数至少在400点以上，由各组织所占点数与总点数之比求得各光学组织的百分含量。用焦炭光学组织指数(OTI)来表征焦炭光学组织各向异性程度。焦炭的OTI 值计算式为：
OTI = Σfi（OTI）i
式中: fi 为焦炭各光学组织结构的百分含量；(OTI)i为焦炭各光学组织相对应的赋值。
精心整理 、 我国的煤炭按照用途来划分，可以分为动力煤和炼焦煤，二者分别占我国煤炭资源的72%和26%，另外2%分类不明。根据国家安监局统计数据，我国炼焦煤已查明的资源储量为2803.67亿吨，占世界炼焦煤查明资源量的13%。我国炼焦煤资源分布不均衡，主要集中在华北和华东。其中，山西省炼焦煤种资源储量最大，查明资源量为1551.84亿吨，占全国资源储量的55.35%。其他储量较大的省份还有安徽（200.22亿吨）、山东（188.38亿吨）、贵州（100.04亿吨）、黑龙江（95.01亿吨）。
炼焦煤的种类 煤炭是植物残骸在漫长的过程中，经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用和地质作用逐渐演化而来的，煤的这一转化过程称为成煤过程。根据煤炭的煤化程度由低到高，可以将煤炭分为褐煤、烟煤到无烟煤。习惯上，将具有一定的粘结性，在室式焦炉炼焦条件下可以结焦，用于生产一定质量焦炭的原料煤统称为炼焦煤。根据我国的煤炭分类标准，烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤都属于炼焦煤，而褐煤、无烟煤以及烟煤中的长焰煤、不黏煤和贫煤都属于非炼焦煤。 的45.73% 1.96%。 节约种，属于基础炼焦煤。 炼焦煤各煤种介绍 焦煤的质量标准与检验 焦煤的质量标准与检验 1986年1月，我国制定中国煤炭分类标准GB5751—1986，利用煤的煤化程度将煤划分为褐煤、烟煤和无烟煤。褐煤与烟煤的分类，以及褐煤中小类的划分采用透光率和恒湿无灰基高位发热量为主要指标划分。烟煤类别
的划分主要使用表征烟煤煤化程度的参数和表征烟煤粘结性的参数，其中表征煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分作为指标，表征粘结性的参数采用粘结指数、胶质层最大厚度（或奥亚膨胀度）作为指标。无烟煤采用干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作为指标划分。 2009年6月，中国质检总局和国家标准化管理委员会联合发布炼焦煤技术条件国家标准GB/T397—2009，对冶金焦用煤和铸造焦用煤的类别、技术要求、测定方法以及质量检验和验收做了规范。该标准中规定的炼焦煤类别包括气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤，其中煤类的确定按照GB/T5751—86进行。标准中使用的分类指标主要包括灰分（Ad）、全硫（St，d）、磷含量（Pd）、粘结指数（G）、全水分（Mt）。 烟煤的分类
防止焦炭塔失效的若干措施 谭 粤3 陈柏暖 (广东省锅炉压力容器监测所)(华南理工大学工控学院) 摘 要 从操作工艺和设备结构设计、材料选用等角度,介绍国内外专家学者从实践经验中总结出的为防止焦炭塔鼓凸变形、焊缝开裂失效一些行之有效的措施。 关键词 焦炭塔 延迟焦化 鼓胀 开裂 1 概况 延迟焦化工艺是石油炼厂处理重质油的主要手段。其作用是将重质油(减压渣油)馏分经裂解、聚合,生成油气、轻质油、中间馏分和焦炭。重质油先在管式炉中被高流速、高热强度地加热,在短时间内达到焦化反应所需的温度,然后迅速进入焦炭塔。这种焦化反应不在加热炉中而延迟到焦炭塔中进行,因而称为延迟焦化(Delayed Coking),焦炭塔则是延迟焦化装置中最关键的设备。延迟焦化工艺在国外已有70多年历史,我国从上世纪60年代开始使用。据报道[1],1998年初,遍布全球28个国家的延迟焦化装置达133套,我国目前共有24套,共40多座焦炭塔,焦化加工能力仅次于美国,居世界第二位。 焦炭塔的操作分为蒸汽预热、油气预热、倒塔、进油生焦、吹蒸汽、水冷却、排水、除焦等阶段,工艺条件恶劣,除承受013MPa工作压力外,塔体在每一生产周期(一般为48h)要经受从40～500℃之间的反复冷热冲击(见表1),因而塔体发生鼓胀,局部鼓凸变形,焊缝开裂,全塔倾斜、弯曲等是普遍现象[2～7]。据美国石油学会(API)1996年对54座焦炭塔的调查结果[8]:筒节鼓胀占61%;塔体环焊缝开裂占97%(主要发生在下端盖以上第3、4、5环焊缝上);裙座开裂占78%。 表1焦炭塔生产周期(48h)时间分配及温度分布序号操作阶段操作时间 h塔内温度 ℃ 1蒸汽预热0125150 2油气预热9380 3换塔操作015380～475 4进油生焦2315475 5吹蒸汽315475～350 6进水冷却445～70 7排水340 8除焦412540 多年来,国内工程技术人员和学者对焦炭塔的故障也进行了很多有益的研究、测试和分析,探讨故障的原因,提出了一些关于焦炭塔变形的理论,包括热应力棘轮效应、蠕变热疲劳、蠕变变形、局部塑性变形等。但限于国内高温测试手段和技术的不足,有些研究缺乏高温实测数据,仅依据实验摸拟来进行理论计算分析;有的研究分析尚不够深入,浅尝辄止。本文综合近年来国外的一些成功的研究成果,介绍其在防止塔体鼓凸变形和开裂的有效措施,供工程技术人员参考。 2 塔体鼓凸变形、开裂的影响因素 焦炭塔的基本结构如图1所示。如前所述, 3谭 粤,男,1970年12月生,工学硕士,工程师。广州市,510030。
大型焦炭塔的设计及其改进 顾一天 中国石化集团北京设计院 (一) 概述 炼油装置大型化的关键是设备大型化.要实现延迟焦化装置大型化,首先要实现其核心设备焦炭塔的大型化.在延迟焦化装置中,单塔能力在50万吨/年时,其塔直径在8米以上.目前世界上最大焦炭塔在加拿大su米cor油砂加工厂,直径为12.2米,高30米.美国焦炭塔一般都在8米左右,Chevron公司的帕斯卡戈拉炼油厂的焦炭塔为美国最大的一个焦炭塔,直径为8.3米,高33.5米. 上海石化股份有限公司于1999年新上的100万吨/年延迟焦化装置,原料为沙特原油的减渣,含硫量达4.6%.原设计方案为二炉四塔,焦炭塔规格为DN6400×21000(米米).97年9月经可行性研究审批后,设计方案改为一炉两塔,焦炭塔直径改为8400.直径加大后,其材料和结构也必须作相应的改进,为适应延迟焦化装置大型化的要求,我院和上海石化机械制造有限公司一起,在中国石化集团公司国产化办公室的支持下,进行了设计和制造技术的攻关.我院结合上海石化股份有限公司100万吨/年延迟焦化装置,设计了DN8400的焦炭塔,由上海石化机械制造公司负责试制.该装置于2000年2月20日一次投产成功,实现了“一炉两塔”的新流程.这是目前国内直径最大的焦炭塔,这一事实证明:国内现有技术能够设计、制造和安装这种特大型设备,可以实现焦炭塔大型化.DN8400焦炭塔简图如图1. 2001年,我院为上海高桥石化公司炼油厂140万吨／年设计了两台φ8800焦炭塔. (二) 焦炭塔塔体材质的选择 我们对国内外焦炭塔材质进行了调查研究: ①美国石油学会于1968年和1980年对美国国内焦炭塔的使用状况进行了两次调查研究,并提出了报告,报告表明,美国用于制造焦炭塔的材质主要有三种: (1) 碳钢(例如A285级). (2) 碳钼钢(例如A204C级).
一、工艺部分 1．请简述各种烃类的热反应 烃类在热的作用下主要发生两类反应，一类是裂解反应，它是吸热反应；另一种是缩合反应，它是放热反应。烷烃在加热条件下的主要反应we雷洁反应。裂解反应首先表现在C-C键的断裂，反应产物为分子量较小的一个烷烃和一个烯烃分子。环烷烃的热稳定性高，在高温环境小断环键为两个烯烃分，同时在高温环境下还发生脱氢反应。芳烃在5000C时，极为稳定；胶质和沥青质在高温条件下和稠环芳烃在高温下发生缩合反应，最终生成焦炭。 烃类的热反应是一个复杂的平行顺序反应，这些平行的反应不会停留在某一段上，而是继续不断地进行下去。随着反应时间的延长，一方面由于裂解反应，生成分子愈来愈小，沸点愈来愈低的烃类（如气体烃）；另一方面由于缩合反应生成分子愈来愈大的稠环芳烃，高度缩合的结果就生胶质、沥青质，最后生成碳氢比很高的固态焦炭。 2、烃类的热反应是放热反应还是吸热反应？ 烃类的热反应是一个有许多热效应反应的总合。这些反应中有吸热的分解和脱氢等反应，也有放热的缩合反应。由于吸热的分解反应占主导地位，因此烃类的热反应通常表现为吸热反应。 3、烃类热反应的反应热如热如度量？ 石油的热裂解华反应的反应热通常是以生成每kg汽油或每kg（汽油+气体）为计算基准。反应热的大小随原料油的性质，反应深度等操作条件的变化而在较大范围内变化。根据文献资料报道，其范围值在500~2000kJ/kg汽油之间。重质原料油比轻质原料油有较大的反应热，而在反应深度增加时，吸热反应降低。 4、那些因素影响热裂解华反应的反应速度？ 在反应深度不大时（例如小于20%），反映速度服从一级反应的规律。但是当裂解华深度增大的，反映速率常数不再保持为常数，一般是反应速率常数K随裂解华深度的增
煤炭基础知识
煤炭基础知识 一、煤炭的生成 煤炭的生成。煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。这个过程，叫做泥炭化过程。这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。当泥炭层形成后。有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。如果有更高的温度，最终可能变成石墨。成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件。（2）气候条件。（3）地理条件。（4）地壳运动条件。 二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途 (1)煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤 凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于
动力用煤，简称动力煤； 作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种，称为炼焦煤； 钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤； 无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。 我国约1/3的煤用于发电，目前平均消耗为标准煤（7000大卡）370g/kw.h。 (2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤,筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。 块煤:﹥13mm,最大块不得大于300mm 主要分为三类混煤 末煤（助燃用）：粒度﹤13mm (3)煤炭按煤的挥发分，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，具体分类如下： 1.褐煤（HM） 它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。 2.长焰煤（CY） 它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过5mm,易燃烧，燃烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。
煤炭基础知识学习资料 为提高唐山办事处业务人员的业务实战水平，在煤炭市场中施展才能，抢占先机，开拓客户，占领市场，特编撰汇总此学习大纲，主要学习掌握煤炭基础知识，解决实践中的常见问题。由于时间仓促，有些资料自网上搜索得来，难免有不足和遗漏，请指正。 煤炭质量常用指标的含义 一、水分符号：M，单位：%， 是一项重要的煤质指标，煤的水分对其加工利用、贸易、运输和储存都有很大的影响。一般说来，水分高要影响煤的质量。在煤的利用中首先遇到的是煤的破碎问题，水分高的煤就难以破碎；在锅炉燃烧中，水分高就影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦时，水分高会降低焦产率；而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易中，水分也是一个定质和定量的主要指标，故在签订销煤合同时，用户一般都会提出煤中水分的限值。 煤的水分简单地说分为：全水分、内在水分 内水：由植物变成煤时所含的水分。 外水：在开采或运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分。 在煤的变质程度越大,内在水分越低.水分的存在对煤极其不利,在煤作为燃料时,煤中的水分会成蒸汽,在蒸发时消耗热量。 煤炭运销中常用的水分指标有：全水（符号：Mt)，全水分包括外在水分和内在水分；一般分析煤样水分（也称空干基水分，符号：Mad ），它是指分析用煤样（《0.2mm）在实验室大气中达到平衡后所保留的水分，也可以认为是内在水分。有时用户也会要求使用收到基水分（符号：Mar），一般可认为Mar=Mt。 二、灰分符号：A，单位：%， 煤在彻底燃烧后所剩下的残渣。外在灰分通过分选大部分能去掉,内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差.灰分是有害物质。 动力煤中灰分增加，发热量降低，排渣量增加，煤容易结渣。
焦炭塔本体的设计 1。概述 延迟焦化是以渣油或类似渣油的污油、原油为原料，通过加热炉快速加热到一定的温度后进入焦炭塔,在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合反应，生成气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。在目前国内乙烯裂解原料石脑油短缺、优质柴油短缺、低硫低烯烃汽油短缺和石油焦短缺的条件下，延迟焦化工艺由于其工艺简单、投资低、操作费用低等特点又重新得到各石油化工公司的重视。一般情况下新建和扩建延迟焦化装置的主要目的是处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油；减少重油催化裂化的掺炼比例，提高催化汽油、柴油的质量；提高作为优质乙烯裂解原料—焦化石脑油的产量；增产高十六烷值柴油，提高炼油厂的柴汽比；增加中间焦化蜡油，为催化裂化及加氢裂化提供原料；利用焦化干气或石油焦作为制氢装置的原料。目前国内延迟焦化装置近40套，新设计和正在建设的约10套，自第一套延迟焦化装置在抚顺石化公司石油二厂建设以来，无论是延迟焦化工艺技术水平，还是设备技术水平均有了较大的提高,主要体现在装置运行更加安全可靠、开工周期延长、一次性投资降低、能耗降低、操作费用降低、自动化水平提高、操作灵活性提高、产品质量提高、环境污染减少.延迟焦化装置的主要设备有焦化加热炉、焦炭塔、焦化分馏塔、吹汽放空塔、加热炉进料泵、水力除焦机械等，其中焦化加热炉被认为是焦化装置的关键设备,
而焦炭塔则是焦化装置的核心设备.因为焦炭塔是焦化装置的反应器，加热炉、分馏塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等均与之有关.虽然焦炭塔是一个空筒设备，但它的设计涉及到几乎全装置的工艺过程,因此在焦炭塔的设计过程中不但应充分考虑焦炭塔本体的设计,还应充分考虑与之相关系统的设计。 2.焦炭塔本体的设计 焦炭塔本体的设计主要包括焦炭塔直径的确定、塔高的确定、塔体材料的选择及焦炭塔的结构形式。 2。1焦炭塔的直径和高度
浅谈焦炭塔的保温中石化工程建设公司 顾一天
SEI第二届延迟焦化年会论文(6) 浅谈焦炭塔的保温 顾一天 (中国石化工程建设公司100101) 1. 焦炭塔保温的特殊性 (1)焦炭塔是一种低周循环的热疲劳容器,操作温度高达450～500℃,且周期性变化,即48小时之内,从常温至500℃左右,再降至常温.操作温度的周期性变化,引起壳体热胀冷缩的周期性变化.以φ8800焦炭塔为例,壳体的轴向膨胀量为195毫米,直径膨胀量为60毫米,塔体周向膨胀量为200毫米.保温结构应能适应这些膨胀量. (2)由于焦炭塔材料一般都是Cr-米o钢,且经过热处理,壳体不允许随意焊接各种附件;焦炭塔是热疲劳压力容器,任何附件的焊接都将形成壳体的很大的局部峰值应力.所以塔体上不允许焊任何保温钉或保温支持圈. (3)由于焦炭塔使用一定周期后会出现裂纹等缺陷,须定期检查,所以相应部位的保温应是可拆的,以便于检查. 由于焦炭塔具有以上特殊性,焦炭塔保温的材料及结构必须适应这些特殊性,才能保证保温效率和寿命.好的保温结构寿命一般能达10年以上. 2. 焦炭塔保温结构的特点 (1)由于壳体上不允许焊保温钉和保温支持圈,所以应参考加氢反应器的保温,采用背带式保温结构,在背带上焊保温支持圈和保温钉(保温钉长度和支持圈宽度应小于保温厚度).但不同于加氢反应器保温的是要适应塔体的周期性变化的热胀冷缩.例如保温支持圈应分块均布,各部份之间应用弹簧连接等.见图1. (2)因为塔体周向膨胀较大,保温材料应分多层铺设,多层接缝之间应交错布置,交错量应大小200毫米,以免热量从保温接缝处直接外泄. (3)为了减少空气对流的热损失,在保温毡的保温层外表面再包一层不锈钢丝
由于焦炭贸易通常都采用点对点的方式，所以在焦炭产业链的各个环节，贸易商都较少介入。即使有贸易商存在，其贸易量也较为有限。因此，此价格风险分析忽略贸易商部分.主要分析煤炭企业、洗煤厂、焦化厂、钢铁企业。 一、煤炭企业 (一）主要产品：原煤、焦炭上游产品. （二）企业规模及数量：煤炭企业规模参差不齐，大企业、超级大企业及中小煤矿并存,数量众多。 （三）所有制：大型煤炭企业多为国有,小煤矿私人参股、私人完全所有的非常多。 （四）利润水平：相比焦炭价格，煤炭价格波幅较小，煤炭企业利润较为稳定，很少出现亏损. （五）对自身产品价格的掌控能力：煤炭是资源性产品，特别是焦煤，属于稀缺煤种，煤炭企业对于自身产品价格掌控能力较强. (六）现有的风险处理方法:当焦炭价格下跌时,煤炭表现会相对坚挺，但是下游需求会减少，煤炭企业通常以适度减产应对。
（七）综合风险评估及套保需求评估：煤炭企业产品价格掌控能力较强，利润稳定，焦炭价格波动对其影响有限,也就是说其价格风险较小。相应的，其套保需求也较小。 二、洗煤厂 （一）主要产品：洗精煤、焦炭上游产品。 (二）企业规模及数量：洗煤厂数量众多，多以小厂为主，较大规模的洗煤厂有很多都附属于煤炭企业。 （三)所有制：中小洗煤厂以民营为主。 （四）利润水平：从公开途径获得的信息来看，由于焦炭企业并不景气，且洗煤厂数量多，竞争激烈,洗煤厂利润有限。但是,洗煤厂的利润还是较为可观的。因为煤炭经过洗煤厂转化为洗精煤之后，价格往往会翻番。 （五)对自身产品价格的掌控能力：由于洗煤厂多为中小企业，其对产品价格的掌控能力较弱。 （六）现有的风险处理方法：洗煤厂从煤炭企业购买煤炭，之后加工处理再销售洗精煤。洗煤厂通常会保持够半个月加工的原煤库存，因为一旦焦炭价格下跌，会拖累洗精煤价格。当出现价格风险时，洗煤厂通常只能选择限产。对于较小的企业,甚至会直接关停。
06 焦炭塔设计应考虑的几个问题 中国石化工程建设公司李出和 1. 概述 延迟焦化是以渣油或类似渣油的污油、原油为原料，通过加热炉快速加热到一定的温度后进入焦炭塔，在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合反应，生成气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。在目前国内乙烯裂解原料石脑油短缺、优质柴油短缺、低硫低烯烃汽油短缺和石油焦短缺的条件下，延迟焦化工艺由于其工艺简单、投资低、操作费用低等特点又重新得到各石油化工公司的重视。一样情形下新建和扩建延迟焦化装置的要紧目的是处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油；减少重油催化裂化的掺炼比例，提升催化汽油、柴油的质量；提升作为优质乙烯裂解原料-焦化石脑油的产量；增产高十六烷值柴油，提升炼油厂的柴汽比；增加中间焦化蜡油，为催化裂化及加氢裂化提供原料；利用焦化干气或石油焦作为制氢装置的原料。目前国内延迟焦化装置近40套，新设计和正在建设的约10套，自第一套延迟焦化装置在抚顺石化公司石油二厂建设以来，不管是延迟焦化工艺技术水平，依旧设备技术水平均有了较大的提升，要紧体现在装置运行更加安全可靠、开工周期延长、一次性投资降低、能耗降低、操作费用降低、自动化水平提升、操作灵活性提升、产品质量提升、环境污染减少。延迟焦化装置的要紧设备有焦化加热炉、焦炭塔、焦化分馏塔、吹汽放空塔、加热炉进料泵、水力除焦机械等，其中焦化加热炉被认为是焦化装置的关键设备，而焦炭塔则是焦化装置的核心设备。因为焦炭塔是焦化装置的反应器，加热炉、分馏塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等均与之有关。尽管焦炭塔是一个空筒设备，但它的设计涉及到几乎全装置的工艺过程，因此在焦炭塔的设计过程中不但应充分考虑焦炭塔本体的设计，还应充分考虑与之有关系统的设计。 2. 焦炭塔本体的设计
焦炭塔本体的设计 1. 概述 延迟焦化是以渣油或类似渣油的污油、原油为原料，通过加热炉快速加热到一定的温度后进入焦炭塔，在塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合反应，生成气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭的工艺过程。在目前国内乙烯裂解原料石脑油短缺、优质柴油短缺、低硫低烯烃汽油短缺和石油焦短缺的条件下，延迟焦化工艺由于其工艺简单、投资低、操作费用低等特点又重新得到各石油化工公司的重视。一般情况下新建和扩建延迟焦化装置的主要目的是处理炼油厂过剩而无出路的减压渣油；减少重油催化裂化的掺炼比例，提高催化汽油、柴油的质量；提高作为优质乙烯裂解原料-焦化石脑油的产量；增产高十六烷值柴油，提高炼油厂的柴汽比；增加中间焦化蜡油，为催化裂化及加氢裂化提供原料；利用焦化干气或石油焦作为制氢装置的原料。目前国内延迟焦化装置近40套，新设计和正在建设的约10套，自第一套延迟焦化装置在抚顺石化公司石油二厂建设以来，无论是延迟焦化工艺技术水平，还是设备技术水平均有了较大的提高，主要体现在装置运行更加安全可靠、开工周期延长、一次性投资降低、能耗降低、操作费用降低、自动化水平提高、操作灵活性提高、产品质量提高、环境污染减少。延迟焦化装置的主要设备有焦化加热炉、焦炭塔、焦化分馏塔、吹汽放空塔、加热炉进料泵、水力除焦机械等，其中焦化加热炉被认为是焦化装置的关键设备，而焦炭塔则是焦化装置的核心设备。因为焦炭塔是焦化装置的反应器，加热炉、分馏塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等均与之有关。虽然焦炭塔是一个空筒设备，但它的设计涉及到几乎全装置的工艺过程，因此在焦炭塔的设计过程中不但应充分考虑焦炭塔本体的设计，还应充分考虑与之相关系统的设计。 2. 焦炭塔本体的设计 焦炭塔本体的设计主要包括焦炭塔直径的确定、塔高的确定、塔体材料的选择及焦炭塔的结构形式。 2.1 焦炭塔的直径和高度 焦炭塔的直径和高度主要取决于装置的处理量、原料性质、操作温度、操作压力和循环比。装置的处理量是决定焦炭塔大小的主要参数，目前国内单塔处理
焦炭换塔期间如何减少干气压力波动？ 围绕一个中心： 以系统干气压力平稳为中心 三个基本点： 1、焦炭塔操作基本点： 试压要准 预热要稳 换塔要狠 冷焦要勤
2、动力操作基本点：（20:00切塔，开始小吹汽） 提前半小时、提上2、3吨， 过上一小时，提上12、3吨， 再过两小时，准备降蒸汽， 蒸汽降下来，中压要平稳。3、加制氢操作基本点：（14:00预热，视除焦情况） 油气预热，请注意， 提前准备，干气少， 焦化切塔，请注意， 干气量少，多调整。特别注意：加氢废氢、废气排量波动大对干气脱硫影响，造成干气波动大，易带液。
岗位操作法 一.焦炭塔系统 （一）正常操作要点 1.根据焦炭塔生产周期，严格按岗位操作法 进行各项操作； 2.投用四通阀给上汽封； 3.换塔后注意焦炭塔压力变化，防止超压，并及时给急冷油控制顶温，及时注入消泡剂； 4.切换四通阀后要及时向老塔吹汽，严防粘 油回流堵塞通道； 5.给水冷焦时，要严防焦炭塔超压； 6.加强巡检，防止设备、管线、法兰漏油着 火，搞好安全生产； 7.保证放空冷却塔回流正常，顶部空冷及管 线畅通； 8.经常检查E-1123AB水温保持在正常范围 内，并加强对外联系工作； 9.搞好甩油泵的正常操作与维护； 10.切换塔时，要确保拿尽新塔的存油，塔顶
和塔底的差压、温度不超指标； 11.向除焦班交塔时，要达到开盖的条件。（二）焦炭塔正常操作 1.赶空气 （1）.通知班长新塔准备吹蒸汽、赶空气、试压、预热； （2）.检查新塔上、下塔盖进料法兰是否上紧； （3）.打开呼吸阀，改好吹汽流程：塔底给汽总阀→新塔底→新塔顶→呼吸 阀去焦池； （4）.缓慢打开塔底给汽总阀，赶尽新塔内的空气，时间约15～20分钟。2.试压 （1）.新塔内空气赶尽后，关闭呼吸阀，进行新塔试压，压力为0.235MPa；（2）.给汽达到试验压力后，进行管线、上、下塔盖法兰检查，若有漏出，则 撤压处理，另行试压； 3.蒸汽预热
焦化基础知识要点 一、焦炭转鼓强度与配合煤的粘结性、挥发分和装煤方案（炼焦工艺）等有关。 配煤挥发分一定时，粘结指数越高，焦炭M10越好；配煤粘结性一定时，挥发分越低，焦炭M40越高，而采用捣固炼焦工艺又可弥补入炉料的粘结性和堆比重不足。 二、配合煤硫分可按各单种煤硫分用加和计算，也可直接测定。 在炼焦过程中，煤的部分硫如硫酸盐和硫化铁转化为FeS、CaS等而残留在焦炭中（S残），另一部分硫如有机硫则转化为气态硫化物，在流经高温焦炭层缝隙时，部分与焦炭反应生成复杂的硫碳复合物（S复）而转入焦炭，其余部分则随煤气排出（S气），随出炉煤气带出的硫量因煤中硫的存在形态及炼焦温度而有所不同。 煤中硫分转入焦炭的百分率△S=（S残+S复）/S煤=（S煤—S气）/S煤×100%，则配合煤的硫分控制值可按焦炭硫分控制要求用下式计算： S煤=×S焦，% 式中S煤、S焦——煤、焦炭的硫分，% K——全焦率，% 一般△S=60~70%，当K=74~76%时，S焦/S煤=80~93%，即室内炼焦条件下，焦炭中硫分为煤中硫分的80~93%，提高炼焦终温可使△S降低，故焦炭硫分将有所下降。 三、装炉煤堆比重 增大堆比重可以改善焦炭质量，特别对弱粘结煤尤为明显。在室内炼焦条件下，增大堆比重的方法主要有捣固、配型煤、煤干燥等。装炉煤的粒度组成对堆比重影响很大，配合煤细度高则堆比重减少，且装炉烟尘多。 四、炼焦速度 炼焦速度通常指炭化室平均宽度与结焦时间的比值，例如炭化室平均宽度450mm，结焦时间为18h，则炼焦速度为25mm/h。 炼焦速度反映炭化室内煤料结焦过程的平均升温速度，根据结焦机理，提高升温速度可使塑性温度间隔变宽，流动性改善，有利于改善焦炭质量。
焦化装置焦炭塔操作步骤中国化工华星石化延迟焦化装置
华星焦化焦碳塔操作步骤 序 号 时间名称操作步骤注意事项备注 1.除 焦 完 成 后 吹 扫 进 料 线 1.新塔除焦完毕，内操检查中子料位计DIA1113（1114）A～C测量显示为空塔，焦炭塔塔壁 热偶TI1154（1155）A～C、进料线热偶TI1156、TI1157、顶部热偶TI1152和压力测量PI1129 显示正常。 2.外操检查甩油总阀、给水阀、溢流总阀、放水阀、放水过滤器上游阀及副线阀关闭。 3.打开小吹汽阀吹扫进料线内焦块至焦池，观察进料线无焦块喷出为合格。 4.关闭甩油气动隔断阀，打开放水阀，经放水阀、去焦池阀吹扫焦块及粘油至焦池，确保 畅通后，关闭小吹汽阀、放水阀和跑水阀。 5.进料线吹扫完毕，试通顶底盖保护蒸汽，联系除焦人员安装空塔顶、底盖。 6.甩油过滤器蒸汽反吹扫。 1.观察进料口有无 焦块。 2.观察除焦是否干 净。判断依据是什 么？ 可在 除焦 时进 行
序 号 时间名称操作步骤注意事项备注 2.底 顶 盖 上 紧 后 新 塔 赶 空 气 试 压 1.检查新塔上下塔盖和进料线的法兰已上紧； 2.通知班长、内操，新塔开始赶空气试压。 3.关闭新塔溢流阀，确认新塔呼吸阀、甩油电动、气动阀打开。 4.缓慢打开小给汽阀，控制流量给汽量逐步递增至15--20t/h左右。 5.新塔呼吸阀见汽30分钟空气赶尽后，关闭呼吸阀，根据压力上升情况逐渐关小给汽。焦 炭塔升压为0.23－0.25MPa，进行新塔试压操作。 6.给汽达试验压力后保压5分钟，检查新塔顶、底盖法兰有无泄漏。 7.试压完毕无泄漏后，开呼吸阀泄压，打开10米平台放水阀放水至焦池，脱净塔内存水。 8.新塔顶压降至0.05MPa时，关闭呼吸阀、11米放水阀、放水总阀，要维持塔内微正压 １.确认呼吸阀出口未 被焦碳掩埋； ２.主操提前30分钟通 知热电准备用汽 3.新 塔 试 压 完 毕 放 瓦 斯 预 热 1.检查确认新塔存水已放尽，保持塔内微正压。 2.开新塔油气旋塞阀，缓慢打新塔油气隔断阀，将老塔油气引入新塔，并注意新塔压力上 升情况。但必须注意老塔压力下降不大于0.02MPa，防止油气去分馏塔量下降太快。 3.新塔油气隔断阀全开后，打开甩油总阀、甩油至T1104阀。 4.新塔进料线热偶TI1156A、TI1157A显示大于150℃时，关闭甩油至T1104阀，将甩油改 入甩油罐V1107，确认V1107顶部油气至分馏塔流程畅通。 5.V1107液位达30%后，启动P1113A送油进V1101或分馏塔T1102或重蜡油冷回流回炼。 6.根据预热速度需要适当关环阀，开度≮60％。 7.再次检查新塔顶、底盖法兰是否泄漏。 1.正常操作过程中，开油气 隔断阀时间约1小时左右， 保持分馏塔底温度稳定。 2. 内操根据入分馏塔油气 量变化情况，及时调整分馏 系统操作，密切注意压缩机 运行工况，及时调整压缩机 转速或防喘振阀开度，防止 压缩机喘振。
焦炭基础知识讲座 ·炼焦煤的分类与用途 ·焦煤的质量标准与检验 ·我国炼焦煤的供应与需求情况 ·我国焦煤贸易的物流状况 ·我国炼焦煤进出口贸易概况 ·近几年我国焦煤价格运行趋势 ·我国焦煤产业的现状及相关政策 ·我国炼焦煤市场发展趋势 ·焦煤具备开展期货交易的基础条件 炼焦煤的分类与用途 大商所焦煤基础知识讲座之一 编者按：今年以来，大连商品交易所积极推动焦煤期货上市，为使各界人士更好地了解焦煤产业及市场相关知识，即日起我报推出“焦煤基础知识”系列专栏，以飨读者。 我国是煤炭资源大国，已探明储量约1.15万亿吨，仅次于美国和俄罗斯。我国煤炭资源主要分布于华北和西北地区，两个地区分别占全国的50%和30%，分省份看，华北区的山西、内蒙古自治区和西北的陕西分别占25.7%、22.4%和16.2%，遥遥领先于其他省。 我国的煤炭按照用途来划分，可以分为动力煤和炼焦煤，二者分别占我国煤炭资源的72%和26%，另外2%分类不明。根据国家安监局统计数据，我国炼焦煤已查明的资源储量为2803.67亿吨，占世界炼焦煤查明资源量的13%。我国炼焦煤资源分布不均衡，主要集中在华北和华东。其中，山西省炼焦煤种资源储量最大，查明资源量为1551.84亿吨，占全国资
源储量的55.35%。其他储量较大的省份还有安徽（200.22亿吨）、山东（188.38亿吨）、贵州（100.04亿吨）、黑龙江（95.01亿吨）。 炼焦煤的种类 煤炭是植物残骸在漫长的过程中，经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用和地质作用逐渐演化而来的，煤的这一转化过程称为成煤过程。根据煤炭的煤化程度由低到高，可以将煤炭分为褐煤、烟煤到无烟煤。习惯上，将具有一定的粘结性，在室式焦炉炼焦条件下可以结焦，用于生产一定质量焦炭的原料煤统称为炼焦煤。根据我国的煤炭分类标准，烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤都属于炼焦煤，而褐煤、无烟煤以及烟煤中的长焰煤、不黏煤和贫煤都属于非炼焦煤。 我国炼焦煤各煤种的储量不均匀，以气煤（包括1/3焦煤）最多，达1282.12亿吨，占炼焦煤查明资源储量的45.73%，其次为焦煤，占23.61%，瘦煤和肥煤各占炼焦煤储量的15.89%和12.81%。此外，尚有未分类的占1.96%。 各类炼焦煤的特性 各子品种可以根据生产焦炭的性能要求搭配使用。 在焦炭的生产工艺中，与焦煤密切相关的是洗煤和配煤两个环节。洗煤是将原煤中的杂质剔除，或将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种工业工艺。洗煤后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤，经过洗煤过程后的成品焦煤通常叫焦煤精煤（或焦精煤），它一般具有灰分低、硫分低、发热值高的性质。在我国炼焦原煤的供应中，不是所有的产品都可用来炼焦，只有适合洗选的炼焦原煤经过洗选后才可用于炼焦生产。洗煤一般在洗煤厂进行，我国有很大的炼焦烟煤洗选能力。
关于焦炭塔制造和安装工艺 塔器是用来进行气相和液相或液相间传质的设备，在石油化工行业中占有十分重要的地位。而焦炭塔就是属于塔器中的一种，是进行焦化反应的场所。下面将详细介绍焦炭塔的制造和安装工艺： 一、焦炭塔的制造工艺 由于塔器一般均较长，所需筒节为十几节甚至几十节，所以一般大型塔体是分段制造的，然后组装成一体。焦炭塔的结构如下图所示，这里可以简单的划分为三个组成部分：半球形的上封头、塔体和圆锥形的下封头。 1.1 塔体的制造工艺 塔体的各筒节都要按技术要求制造，焊接坡口应按图纸要求进行机械加工或修磨。首先根据焦炭塔排版图对原材料或经初加工的坯料进行排版和号料。在号料的过程中要注意考虑各道工序的加工余量和划线的技术要求。号料以后，就是切割工序，切割可以在剪板机上进行机械切割，也可以采用氧乙炔火焰进行热切割。但由于板料尺寸比较大，所以采用氧乙炔半自动切割。经过切割加工后，可以得到所需要的形状和尺寸，并为以后成型、拼装和焊接作好准备。下一道工序是边缘加工，对于钢板，一般在刨边机上进行加工。边缘加工的目的主要有两个：一是使钢板加工到主装要求的尺寸；二是刨出设计要求的坡口形状及尺寸。紧接的工序是筒节的弯曲成型，通常是在卷板机上完成的，一般选用对称式三辊卷板机。其工作原理如下图：
上辊1是从动辊，可以上下移动，以适应各种弯曲半径和厚度需要，并对钢板施加一定的弯曲应力。两个下辊2是主动辊，对称于上辊轴线排列，并由电动机经减速机驱动，以同向同速转动。工作时将钢板置于上、下辊之间，然后上辊向下移动，使钢板被压弯到一定程度。接着启动两个下辊转动，借助于辊子与钢板之间的摩擦力带动钢板送进，上辊随之转动。通常一次弯曲很难达到所要求的变形程度，此时可将上辊再下压一定距离，两个下辊同时反向转动，使钢板继续弯卷，这样经过几次反复，可将钢板弯卷成一定弯曲半径的筒节。另外，使用对称式三辊卷板机弯卷，钢板两端会产生直边，长度大约为两个下辊中心距的一半，所以需要对钢板进行弯卷前的预弯加工。 钢板经过成型以后就进行筒节的组对焊接，如前面所讲，在焊接前要进行边缘加工，使用手提砂轮打磨以清理坡口上的铁锈。一个筒节由三块钢板组成，当三块钢板组对好后，就进行焊接加工。这里的焊接首先是对筒节内侧进行手工电弧焊打点焊，以焊固钢板，然后再进行埋弧自动焊，焊接前需要清理焊缝表面的焊渣，先焊接完筒节内侧再到外侧。手工电弧焊的特点：设备简单、操作方便、适合全方位焊接。而埋弧自动焊的特点：焊接生产率高、焊缝质量高、节省焊接材料和电能、劳动条件好。下面左图为手工电弧焊，右图为埋弧自动焊：
煤炭基础知识 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
煤炭基础知识一、煤炭的生成 煤炭的生成。煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。这个过程，叫做泥炭化过程。这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。当泥炭层形成后。有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。如果有更高的温度，最终可能变成石墨。成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件。（2）气候条件。（3）地理条件。（4）地壳运动条件。 二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途 (1)煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤
凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤； 作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种，称为炼焦煤； 钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤； 无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。 我国约1/3的煤用于发电，目前平均消耗为标准煤（7000大卡）370g/。 (2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤,筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。 块煤:﹥13mm,最大块不得大于300mm 主要分为三类混煤 末煤（助燃用）：粒度﹤13mm (3)煤炭按煤的挥发分，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，具体分类如下： 1.褐煤（HM） 它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。？ 2.长焰煤（CY）
大型焦炭塔的设计及其改进 顾一天 贾桂茹 中国石化工程建设公司(北京市100011) 摘要:主要介绍上海石化股份有限公司1.0M t/a延迟焦化装置中直径8400mm的大型焦炭塔的设计情况。对塔体材质的选择、塔体裙座的结构形式进行了分析。该塔泡沫层以上采用(15CrM oR+0Cr13Al)复合板,筒体下部采用15CrM oR。按疲劳容器的要求设计该塔,采取措施防止裙座与筒体焊缝处出现裂纹和塔底座螺栓松动。概括介绍了该公司1.4M t/a延迟焦化装置中直径8800mm焦炭塔的设计情况。 关键词:延迟焦化装置 焦炭塔 大型的 设计 炼油装置大型化的关键是设备大型化。要实现延迟焦化装置大型化,首先要实现其核心设备焦炭塔的大型化。在延迟焦化装置中,单塔能力在0.5Mt/a时,其塔直径在8m以上。目前世界上最大的焦炭塔在加拿大Sumcor油砂加工厂,直径为12.2m,高30m。美国焦炭塔直径一般都在8m左右,Chevron公司的帕斯卡戈拉炼油厂的焦炭塔为美国最大的一个焦炭塔,直径为8.3m,高33.5m。 上海石化股份有限公司1.0Mt/a延迟焦化装置,原料为沙特原油的减压渣油,硫含量达4.6%。原设计方案为二炉四塔,焦炭塔规格为DN6.4m ×21.0m。1997年9月经可行性研究审批后,设计方案改为一炉两塔,焦炭塔直径改为8.4m。直径加大后,其材料和结构也必须作相应的调整,为适应延迟焦化装置大型化的要求,原中国石化北京设计院(BDI)和上海石化机械制造有限公司合作,进行了焦炭塔设计和制造技术的攻关。该装置于2000年2月20日一次投产成功,实现了“一炉两塔”的新流程。这一事实证明:国内现有技术能够设计、制造和安装这种特大型设备,可以实现焦炭塔的大型化。 1 焦炭塔塔体材质的选择 用碳钢制造焦炭塔的优点是制造容易,对于小直径的塔,价格便宜,投资省。缺点是耐热强度低,易变形,焊缝易开裂,维修费用高。 用碳钼钢的优点是耐热强度稍高,但制造较复杂,需要整体热处理。 用铬钼钢,耐热强度更高,抗腐蚀性好,尽管制造也有一定难度,需要热处理等,但性能好、整体价格便宜。 对钢材性能分析表明:20g钢的最高使用温度为450℃,在焦炭塔的操作工况条件下,长期使用还有可能产生石墨化现象。产生石墨化的时间约几万小时。石墨化的结果将会导致钢材韧性、强度和塑性降低。不少碳钢制焦炭塔使用几年后出现严重变形和少量裂纹就是例证。而15CrM oR 是耐热钢,其机械性能大大优于20g钢和20R钢。例如:温度为475℃时的许用应力,15CrM oR(正火+回火)为110MPa,而20R钢仅41MPa;温度为475℃、时间10×104h的持久强度,15CrM oR钢达180MPa,而20R钢仅为59MPa。 就蠕变强度而言,20g钢在温度400℃以上即可产生蠕变,450℃的蠕变极限为56MPa。中国石化金陵分公司炼油厂对焦炭塔塔体进行受力分析:塔体材料膜应力较小,轴向应力为10.9MPa,环向应力为21.8MPa;而热应力较大,进油阶段由外壁厚度方向引起的环向和轴向热应力为44.8 MPa。冷却期间,轴向温差所产生的环向和轴向热应力分别为80.5MPa和24.15MPa(平均值)。由此可见,热应力和内压产生的应力叠加已超过56 MPa,且在420℃以上持续超过20h,足以使材料发生蠕变。所以使用20g钢板易产生鼓包变形现象。而15CrM o钢的475℃蠕变极限为100MPa,几收稿日期:2001-06-12;修改稿收到日期:2002-01-31。 作者简介:顾一天,高级工程师,1965年毕业于西安石油学院 炼厂机械系,一直从事炼油厂压力容器的设计工作。 炼 油 技 术 与 工 程 2003年1月 PETRO LE UM REFI NERY E NGI NEERI NG 第33卷第1期
12 焦炭塔工艺设计应考虑的几个问题 焦炭塔工艺设计应考虑的几个咨询题 中国石化工程建设公司李出和 1. 概述 延迟焦化装置的要紧设备有加热炉、焦炭塔、分馏塔、放空塔、加热炉进料泵、水力除焦机械等，其中加热炉被认为是焦化装置的关键设备，而焦炭塔则是焦化装置的核心设备。因为焦炭塔是焦化装置的反应器，加热炉、分馏塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等的设计均与之有关。尽管焦炭塔是一个空筒设备，但它的设计涉及到几乎全装置的工艺过程，因此在焦炭塔的工艺设计不仅要考虑焦炭塔的规格尺寸设计，还应考虑与之有关系统的设计。 2 .焦炭塔直径和高度的确定 焦炭塔的直径和高度要紧取决于装置的处理量、原料性质、操作温度、操作压力和循环比。装置的处理量是决定焦炭塔大小的要紧参数，焦炭塔的单塔处理量越大，要求的焦炭塔直径越大，这要紧是由焦炭塔塔内的承诺气速决定的。原料进入焦炭塔，在塔内适宜的压力、温度和停留时刻的条件下发生裂解和缩合反应，裂解反应产动气体及轻质及中质油品，缩合反应生成焦炭并停留在塔内。在焦炭层以上为要紧反应区，即泡沫层。泡沫层分轻相泡沫及重相泡沫，轻相泡沫在上部，其密度约为30～100kg/m3，重相泡沫在焦层以上，其密度约为100～700 kg/m3，泡沫层温度一样为46 0～480℃。热态的焦炭层高度一样高于冷态的焦炭高度。随着原料的持续进入，产生的焦炭量增加，焦炭层高度增加，泡沫层也随之连续升高。 由于泡沫层为反应区，一样不期望泡沫被油气夹带到焦炭塔出口的油气管线和分馏塔，导致管线结焦和分馏塔内结焦阻碍正常操作和产品质量，因此应考虑焦炭塔内油气的适宜气速，适宜气速应该是泡沫夹带的临界气速乘上一个安全系数。据资料报导，国外在焦炭塔内不注入消泡剂时，设计焦炭塔内油气气速一样为0.11～0.17m/s。在使用消泡剂时，由于泡沫层密度变大，设计焦炭塔内油气速度一样为0.12～0.21m/s。按照适宜的油气