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延迟焦化讲解装置简介延迟焦化装置于1972年在原页岩油常压蒸馏装置的基础上，扩建为页岩油蒸馏焦化联合装置，1974年4月正式投产，设计能力45×104t/a，以纯页岩油为原料，生产优质石油焦为目的。
经过多次技术改造，2002年10月装置加工能力扩建改造为120×104t/a，改造主要有新增加热炉、焦碳塔，油气放空冷却改成密闭冷却式，冷换设备扩容，换热流程优化，同时达到扩能及降低能耗目的。
工艺原理焦化是将重质油进行加热裂解、聚合，使之转化为轻质油、中间馏分油和焦碳的加工过程。
延迟焦化是将重质油在管式加热炉中加热，采用高流速及高热强度，使重质油在加热炉中短时间内达到焦化反应所需的温度，同时迅速离开加热炉，进入焦碳塔，从而使焦化反应不在加热炉中进行，而延迟到焦碳塔中进行，因此称延迟焦化。
延迟焦化装置具有较大的灵活性，它的原料可以是重油、渣油、甚至沥青。
它的产品有气体、液态烃、汽油、顶循油、柴油、蜡油和焦炭。
热渣油在焦碳塔里处于高温状态，压力减小，并且有足够的反应停留时间。
因此，反应就能很好进行。
裂化、缩合等反应的结果，产生了气体、汽油、顶循油、柴油、蜡油和石油焦。
为了抑制在炉管里不发生反应或很少发生反应，在工艺上采用向炉管内注水（或注汽）的方法，以加快加热炉进料在炉管中的流速，缩短停留时间，而避免在炉管内产生焦化反应而结焦。
延迟焦化在工艺流程上采用一个加热炉配两个焦碳塔。
即热渣油进入其中一个焦碳塔，生成的焦炭达到一定高度后，再将热渣油切换到另一个焦碳塔中去。
对于加热炉和后序的分馏系统均为连续操作，而对于焦碳塔就要进行新塔准备，进料，老塔吹汽、冷焦、除焦等周期性的操作。
焦化类似于热裂化，均属热破坏加工，只是焦化反应的压力比热裂化低。
焦化过程的化学反应是同时进行的各种平行反应、顺序反应及平行顺序反应的复杂反应综合。
其复杂性在于：同一烃类可发生不同的转化，在外界条件变化后，转化进行的方向将会改变；不同族的烃类按不同的过程发生转化；在烃类混合物中每种烃的转化还受混合物中其他烃类的影响。
延迟焦化装置加热炉炉管在线烧焦技术的应用
沈海军
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2006(036)002
【摘要】介绍了加热炉炉管在线烧焦技术在扬子石油化工股份有限公司炼油厂新建1.6 Mt/a延迟焦化装置一炉三室加热炉上的应用情况:在线烧焦的工艺流程、操作过程、操作要点以及效果等.该项专有技术的成功实施,提高了加热炉的能力,有效地解决了因炉管结焦需整体停车处理所造成的损失,消除了制约加热炉长周期运行的瓶颈,取得了良好的经济效益和社会效益.
【总页数】5页(P36-40)
【作者】沈海军
【作者单位】扬子石油化工股份有限公司炼油厂,江苏省,南京市,210048
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
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1.渗铝Cr5Mo炉管在延迟焦化装置加热炉辐射室的应用 [J], 李志俭;沈燕
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3.延迟焦化装置加热炉炉管在线烧焦技术的实践与思考 [J], 马成恩;孙奎;沈如超;魏冬冬
4.延迟焦化装置加热炉管内结劁模型的开发和应用 [J], 马伯文;黄慧敏;陈绍洲;周
晓龙;徐惠;秦翔
5.延迟焦化装置加热炉炉管在线烧焦技术应用 [J], 林肖;张万河;王志军;郭振江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1 前言延迟焦化是炼油厂加工渣油提高轻油收率的主要手段。
据2018年统计，位居世界首位的美国焦化加工能力为155.84Mt/a，国内延迟焦化产能为137.9Mt/a，位居全球第二位。
其中，延迟焦化技术主要以美国为代表，Conoco-Phillips、Conoco-Bechtel、ABB-Lummus和Foster Wheeler等公司都有自身的延迟焦化技术，Conoco-Phillips公司的“馏分油循环”技术、Foster Wheeler公司的“可选择收率”技术等都具有各自的特色[1]。
目前中石化有36套焦化装置，焦化设计加工能力46.3 Mt/a，实际加工能力43.09 Mt/a。
目前延迟焦化技术的发展方向主要是：加工更劣质原料，通过优化工艺操作参数和采用先进控制来提高高附加值的液体收率和降低低附加值的焦炭产率、缩短生焦周期提高处理量、馏分油循环改善产品分布、升级设备材质及完善顺控和工艺联锁等措施，以保证装置“安、稳、长、满、优”的运行[2]。
国内某特大型炼化企业（以下简称YS公司）炼油加工能力10Mt/a，有一套1.4Mt/a延迟焦化装置，采用“一炉两塔”设置，主要原料为蒸馏减压渣油、催化装置油浆和丙烷脱沥青装置沥青（于2020年3月停产）。
2 理论研究2.1 炉管结焦机理因焦化装置加工原料性质偏重，在加热炉反应温度约495℃环境下，长期运行不可避免地会导致炉管结焦现象，这也是限制装置长周期运行的关键因素。
炉管结焦主要是重油缩合反应所致，生焦过程如图1所示。
其结焦速率为炉管焦炭生成速率与脱落速率之差[3]，其中炉管焦炭生成速率与管内壁温度及重油物性有关，管内壁温度与最高油膜温度及管内介质两相流流型密切相关，而重油物性中胶质及沥青质含量是评价原料结焦倾向的关键指标。
焦炭脱落速率则受边界层厚度及边界层两边结焦前体物的浓度差有关[4]。
因此，通过改善原料适度轻质化，增加介质汽化速度，以降低重油在管内的停留时间及热转化率，限制流动主体内结焦前体物的浓度，进而降低结焦因子，是限制炉管结焦速率的关键。
延迟焦化装置加热炉阻焦剂的开发与应用 20O3年l0月 炼油技术与工程 PEI~OLEUMREFINERYENGINEERING第33卷第l0期 延迟焦化装置加热炉阻焦剂的开发与应用 潘延民 中国石化集团洛阳石油化工工程公司炼制研究所(河南省洛阳市471003) 摘要:分析了延迟焦化装置加热炉结焦的原因,对其结焦机理进行了探索,在机理研究的基础上开发了CAF型 焦化加热炉阻焦剂.实验室评价和工业应用试验结果表明,该剂可有效阻止和延缓焦垢在加热炉管内壁形成和沉 积,延长炉管烧焦周期46%以上. 关键词:延迟焦化装置渣油结焦阻焦剂加热炉 延迟焦化作为渣油深度加工的一种工艺在我 国炼油工业中具有重要地位.加热炉作为延迟焦 化装置的核心设备,是否保持正常运转,将直接影 响装置的经济效益.在影响加热炉长周期运转的 诸多因素中.加热炉炉管的结焦积垢是一个重要 原因. 目前,我国大部分延迟焦化加热炉炉管都存 在较严重的结焦积垢倾向.这主要是由于加热炉 炉管冷油流速较低,导致物流在管壁的停留时间 延长,使焦垢在加热炉管壁的生成速度加快1. 此外,原料性质变差也使结焦倾向进一步加剧. 针对这种情况.国内多采用注水,注汽等手段来减 少加热炉结焦;而国外报道及专利表明,使用阻焦 剂能够有效地抑制焦垢在加热炉中的形成.查阅 近2o年国内外专利及有关文献发现,尽管各类结 焦抑制剂的研究十分活跃.但尚未见专门针对焦 化加热炉结焦的抑制剂的报导.文献中通常将其 它用途的结焦抑制剂扩展到焦化加热炉中.这种 状况,一方面是由于针对渣油深加工国外更多的 是采用加氢工艺,脱炭工艺只是作为辅助手段;另 一 方面,国外延迟焦化工艺多采用较高的冷油流 速,从而极大地减缓了加热炉结焦倾向. 基于我国加工工艺的现状,研究适合我国焦 化加工工艺及其原料油特点的加热炉生焦机理及 探索制备相应的结焦抑制剂,对改善加热炉运转 状况,延长焦化装置运转周期.进一步提高延迟焦 化装置的经济效益是十分有意义的. 1延迟焦化加热炉结焦机理 延迟焦化装置原料中携带或在储运,炼制过 程中形成的无机盐,小焦垢和腐蚀产物以及高分 子有机聚合物如沉积到分馏塔底和加热炉炉管内 壁则容易形成焦垢.辽阳石油化工总厂炼油厂延 迟焦化装置自1999年改扩建后,装置规模增加到 1.3Mt/a,由于其焦炭塔和加热炉部分均未进行 大的改动,焦炭塔内焦层高度和泡沫层高度增加, 致使反应油气中夹带的焦粉量增加,导致加热炉 炉管生焦严重,原料进焦炭塔温度下降较快;装置 在2000年一年的运转过程中,加热炉炉管共烧焦 l3次,不仅使装置操作的平稳性和安全系数降 低,能耗增加,加热炉的使用寿命缩短;而且装置 的处理量也受到较大影响,严重制约了装置经济 效益的提高. 延迟焦化装置分馏塔及加热炉炉管结焦机理 为: (1)原料渣油中的胶质,沥青质含量较高,容 易在热金属表面沉积,逐渐脱氢缩合形成焦炭; (2)原料中S,N等杂原子含量较高;在高温 下这些杂原子易分解产生活性自由基.从而引发 自由基链反应,逐渐形成高分子聚合物; (3)原料中的金属离子和设备金属表面对聚 合反应的催化作用; (4)延迟焦化循环油中含有较多的烯烃,二 收稿日期;2002—01—10;修改稿收到日期:2002—04—06. 作者简介:高级工程师,1984年毕业于西北大学化学系,1997 年获得硕士学位,现从事炼油助剂开发工作.
一 5O一炼油技术与工程2003年第33卷 烯烃,芳烯等不饱和化合物;这些不饱和化合物极 不稳定,尤其是二烯烃,在高温下受热后易发生脱 氢环化和聚合反应,形成大分子有机化合物; (5)原料中焦炭塔带来的小焦粉具有很强的 吸附性,易与聚合反应中形成的有机大分子化合 物粘结在一起,使焦垢颗粒逐渐长大,沉积在设备 表面. 2阻焦剂的研制 2.1研究思路 针对结焦机理,延迟焦化装置分馏塔底部和 加热炉阻焦剂应具备下列性质: (1)具有金属表面改性功能,能在设备表面形 成一层耐高温的化学保护膜;一方面使沥青质,有 机高分子聚合物和小焦粉不易在其表面聚结和沉 积;另一方面也阻止了金属表面对聚合反应的催 化作用,并防止设备腐蚀. (2)具有阻断自由基链式反应的能力,能与活 性自由基形成惰性分子,终止自由基链式反应,阻 止和减少大分子有机聚合物的生成. (3)具有增溶,分散作用;对原料中形成的大 分子有机聚合物能起到增溶作用,防止其在设备 表面析出;对原料中夹带的小焦垢颗粒有分散作 用,防止其聚结,沉积在设备表面. (4)具有清净作用;对设备表面形成的焦垢有 清除作用. 2.2阻焦剂制备 依据上述研究思路,综合考虑了制备方法简 便,反应设备简单,原料价格合理等因素后,在实 验室制备了4种阻焦剂样品.为考察其阻焦效 果,在实验室动态评价装置上对其进行了评价. 2.3阻焦剂的实验室评价 2.3.1评价装置及试验原理 试验开始时,用泵将渣油从原料油罐中抽出, 输入结焦测试管.控制加热炉温度恒定,并使测 试管人口处渣油温度,流速在试验过程中保持不 变.试验开始时,测试管内无焦垢,压力表数值恒 定;随着试验的进行,焦垢在测试管内沉积量增 加,测试管前的压力表数值也随之增大,当压力达 某一数值后停止试验,记录所用时间,以时间长短 作为衡量阻焦剂优劣的标准. 2.3.2评价结果与讨论 试验用原料油性质见表1,评价结果见表2. 表2中阻焦剂评价数据表明:在实验室评价 中(原料油温度528℃),以2号和4号样品为添加 剂的实验装置平稳运行时间均比空白实验装置延 长两倍以上.2号阻焦剂即为CAF-I型阻焦剂. 表1实验室评价用原料油性质 密度(20~c)/kg?Ilr 残炭,% 元素组成,% C H S N 烃族组成,% 饱和烃 芳烃 胶质+沥青质 重金/g/t,g?g-' Nj V 注:试验条件:原料油人口温度为l2o℃,原料油出口温度为 52.8oc,加热炉温度62ooc.原料油流速360g/h,压力表起 始压力为0,最终压力lMPa. 3工业应用 为进一步考察CAF-I型阻焦剂的工业应用效 果,洛阳石油化工工程公司炼制研究所与辽阳石 油化工总厂炼油厂合作,在该厂延迟焦化装置上 进行了CAF-I型阻焦剂的工业应用试验. 3.1工业装置概况 装置原设计处理量1Mt/a减压渣油,1999年 大修期间对装置进行了扩能改造,改造后处理能 力可达到1.3Mt/a;循环比从原来的1.4降为 1.25,生焦周期从24h降为20h.装置原料主要 为辽河减压渣油和大庆减压渣油混合油,原料油 性质:密度0.9835g/em3,100oC粘度95.Ol mm2/s,残炭14.44%,凝点55℃,闪点(开口) 165oC.装置工艺流程简图见图1. 3.2工业试验 辽化分公司炼油厂延迟焦化装置于2001年6 月3日开工,同时开始加注CAF-I型阻焦剂(理化 性质见表3);考虑到在上一开工周期中加热炉A 埘J:∞盯¨"∞
第lO期潘延民延迟焦化装置加热炉阻焦剂的开发与应用一5l一 结焦较重,故在工业试验中把重点放在A炉上, 阻焦剂注入点在A炉前,注入量为4.5kg/h左右 (6O~v,/g);自2001年6月3日至l0月13日,加入 阻焦剂量共计l4.3t.10月13日,由于另一加热 炉B炉管结焦严重,原料入炉压力升高,对该炉 炉管进行了烧焦,之后决定在B炉也加注阻焦 剂,加注量与A炉相同. 图1工艺流程简图 装置原料及操作条件变化情况: 上一周期(2001—02.01～05—13):原料为大 庆减压渣油,配比约为45%:55%;注水量为750 k吕/}I.本周期(2001一-06～03—02):原料仍为大 庆减压渣油和辽河减压渣油,配比约为2o%: 80%,其性质较上一周期明显变差,注水量为650 kg/h. 表3f_AF-1型阻焦剂理化性质 3.3工业试验结果与讨论 在工业试验过程中通过记录和观察A炉入 炉压力,处理量,炉出口温度和烧焦周期等相关数 据变化情况,与未加注阻焦剂的一周期做对比,以 此来判定阻焦剂的阻焦效果;通过观察未加阻焦 剂和加注阻焦剂后产品分布,产品性质的变化情 况来考察阻焦剂对产品的影响. 加注阻焦剂前后加热炉运转情况数据对比见 表4. 由以上两组数据可以观察到: 不加注阻焦剂装置经三个月运转后,加热炉 有明显的炉管结焦现象,其主要表现为辐射段原 料入炉压力有明显的上升,为保证炉出口温度,被 迫降低处理量(由47t/,h降为37t/,h),炉出口温度 由开工初期的498℃下降到479℃,共下降l9℃. 加热炉从2001年2月1日开工至5月14日停工 检修,共运行102d. 加注阻焦剂后原料油性质较上一周期明显变 差,注水量由上一周期的750kg/h下降为650k吕/}I 的情况下: (1)装置在近5个月运转过程中,加热炉始终 保持高负荷稳定运行,处理量也创本装置历史最 高水平. 表4加注阻焦剂前后加热炉运转情况对比 (2)从运行时间上比较,装置从2001年6月3 日开工截至l0月29日,加热炉已平稳运转149 d,较上一周期已延长46%. (3)从装置运转149d的统计结果可以较明
