1、焦化裝置安全可控彈丸焦生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)方案編 寫：翟志清 侯繼承 李曉昌編 號(hào)：QD-4400-2003-2012審 核：審 批：技術(shù)質(zhì)量處： 生產(chǎn)調(diào)度處： 機(jī)械動(dòng)力處： 安全環(huán)保處： 批 準(zhǔn):分公司領(lǐng)導(dǎo)：焦化車間2012年3月15日根據(jù)分公司今年“七屆七次”職代會(huì)提出的“三個(gè)優(yōu)化”和“三個(gè)提升”指導(dǎo)精神，落實(shí)分公司提出的“安全可控彈丸焦”生產(chǎn)優(yōu)化課題，為深層次挖掘裝置潛力和拓展精細(xì)化管理內(nèi)涵，結(jié)合焦化原料性質(zhì)變化頻繁、渣油平衡困難和摻煉塔河油后原料趨于劣質(zhì)化的生產(chǎn)特點(diǎn)，在實(shí)施臨界卡邊操作、高苛刻度運(yùn)行的基礎(chǔ)上，以求進(jìn)一步提高裝置液收、降低裝置加工損失和真正的實(shí)現(xiàn)渣油吃干榨凈，部分指標(biāo)引領(lǐng)同行業(yè)，

2、為創(chuàng)建標(biāo)桿裝置和實(shí)現(xiàn)效益最大化奠定良好基礎(chǔ)，特開展焦化裝置安全可控彈丸焦生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)。一、國內(nèi)焦化裝置彈丸焦生產(chǎn)情況調(diào)研在國際油價(jià)高起的年代，煉油廠為獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益，通常選擇價(jià)格相對(duì)便宜的重質(zhì)原油和劣質(zhì)原油。與此同時(shí)，為能產(chǎn)出更多的高附加值產(chǎn)品，常減壓裝置采用各種措施提高原油的拔出率，使減壓渣油變得越來越重。因此，使不少延遲焦化裝置有彈丸焦的生成，同時(shí)在生產(chǎn)過程中發(fā)生各種異?，F(xiàn)象或故障，如焦炭塔在進(jìn)料時(shí)發(fā)生晃動(dòng)，冷焦時(shí)焦炭塔變形，放水時(shí)彈丸焦堵塞管道，除焦時(shí)焦炭塌方卡鉆等等。這些問題嚴(yán)重地威脅了裝置的安全生產(chǎn)和正常運(yùn)行。所以絕大多數(shù)焦化裝置都采取降低爐出口溫度、提高循環(huán)比、提高焦炭塔壓力，

3、摻煉催化裂化油漿和調(diào)整原料組成等措施避免或抑止彈丸焦的生成，降低焦化裝置的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。車間近期對(duì)國內(nèi)產(chǎn)生過彈丸焦的6家焦化單位進(jìn)行了電話調(diào)研和技術(shù)資料整理，具體情況匯總?cè)缦卤?-1：表1-1 國內(nèi)焦化裝置產(chǎn)生彈丸焦廠家參數(shù)一覽表序號(hào)廠家原油品種焦化原料性質(zhì)關(guān)鍵工藝參數(shù)殘?zhí)?瀝青質(zhì)反應(yīng)溫度 反應(yīng)壓力MPa循環(huán)比1遼河石化稠油焦化裝置遼河超稠油納普油13.92* 27.30*4985010.130.150.400.652茂名石化索魯士伊朗24.8616.124824920.170.253青島大煉油伊重沙中沙重26.50 13.80 4954970.170.190.100.154齊魯石化孤島卡斯提

4、拉阿爾沙垠17.90 13.00 4904910.150.160.200.215揚(yáng)子石化卡斯特拉卡諾姆混合原油26.62 17.50 4960.1560.246洛陽石化中原管輸進(jìn)口塔河油27.11 49.7*4960.1450.45*遼河焦化進(jìn)料為遼河稠油；*該原料中瀝青質(zhì)為膠質(zhì)瀝青質(zhì)數(shù)據(jù)。通過上表可以分析得知，延遲焦化生成彈丸焦的主要條件有兩個(gè)，一是原料劣質(zhì)化。原料殘?zhí)扛摺⑻貏e是其中瀝青質(zhì)的含量高達(dá)13以上。原料劣質(zhì)化會(huì)導(dǎo)致碳質(zhì)瀝青質(zhì)較早形成，在原料從加熱爐出口進(jìn)入到焦炭塔入口前，就已經(jīng)產(chǎn)生了縮合反應(yīng)微小顆粒，它就是彈丸焦形成的前期物，進(jìn)入到焦炭塔后，由于焦炭塔內(nèi)氣速等原因，以這些小顆粒為中

5、心逐漸包裹形成彈丸焦；二是操作條件苛刻，采用較高的焦炭塔油氣線速和爐出口溫度、較低的循環(huán)比和較低的焦炭塔壓力等苛刻的操作條件，在焦炭塔內(nèi)形成了的高溫和劇烈的湍流環(huán)境，為彈丸焦的形成創(chuàng)造了環(huán)境。目前判斷焦化原料是否生成彈丸焦的傳統(tǒng)做法是先測(cè)定原料20密度、殘?zhí)考盀r青質(zhì)等物性參數(shù)，再根據(jù)國外資料和國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定原料是否會(huì)產(chǎn)生彈丸焦。主要方法如下：方法之一，根據(jù)焦化原料API：API小于7時(shí)，裝置產(chǎn)生彈丸焦比大；API在78之間時(shí)，裝置是否產(chǎn)生彈丸焦不確定；API大于9時(shí)，裝置產(chǎn)生彈丸焦可能性較小。方法之二，根據(jù)基于彈丸焦生成機(jī)理，用焦化原料殘?zhí)颗c瀝青質(zhì)之比預(yù)測(cè)彈丸焦生成：當(dāng)殘?zhí)颗c瀝青質(zhì)之比小于1

6、.4時(shí)，裝置易產(chǎn)生彈丸焦；當(dāng)殘?zhí)颗c瀝青質(zhì)之比介于在1.41.6時(shí)，裝置有可能產(chǎn)生彈丸焦；當(dāng)殘?zhí)颗c瀝青質(zhì)之比大于1.6時(shí)，裝置產(chǎn)成彈丸焦的可能性較小。由于渣油組成極為復(fù)雜，通過原料物性參數(shù)對(duì)渣油生焦反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行判斷其準(zhǔn)確程度尚未可知，另外由于現(xiàn)場(chǎng)原料變化頻繁，測(cè)定原料性質(zhì)耗時(shí)過長(zhǎng)，裝置難以根據(jù)上述準(zhǔn)確判據(jù)該原料是否能夠生成彈丸焦。建議選用石油大學(xué)焦化原料成焦特性快速評(píng)價(jià)方法研究成果，利用彈丸焦快速測(cè)定儀，找到快速、準(zhǔn)確判斷原料是否產(chǎn)生彈丸焦的方法。二、國內(nèi)焦化裝置產(chǎn)生彈丸焦帶來的危害表1-2 國內(nèi)焦化裝置產(chǎn)生彈丸焦廠家危害及措施表序號(hào)廠家產(chǎn)生彈丸焦現(xiàn)象及危害目前采取措施1遼河石化稠油焦化焦炭塔生

7、產(chǎn)彈丸焦后產(chǎn)生“騰涌”現(xiàn)象，造成生產(chǎn)和給水期間焦炭塔振動(dòng)嚴(yán)重，放水時(shí)彈丸焦、黏焦有時(shí)共同產(chǎn)生堵塞放水管線造成放水不暢，嚴(yán)重時(shí)堵塞放水管線造成裝置生產(chǎn)異常；拆底蓋時(shí)容易造成塌方傷人。改善原料和操作條件，繪制出避免產(chǎn)生彈丸焦的加熱爐出口溫度、循環(huán)比和焦炭塔反應(yīng)壓力曲線 。2茂名石化有彈丸焦生成時(shí)將常見如下現(xiàn)象:焦炭塔振動(dòng)嚴(yán)重，管線、電梯隨之一起振動(dòng)；除焦時(shí)發(fā)現(xiàn)焦炭中有大量25mm大小的彈丸焦,這些彈丸焦比較松散的粘結(jié)在一起形成直徑約25cm的大球。危害主要表現(xiàn)為:由于彈丸焦結(jié)構(gòu)比較松散,除焦時(shí)焦炭容易塌方而損壞鉆頭及鉆桿,另外由于焦層塌陷堵塞放水管道,造成冷焦水放水困難；拆卸塔底蓋時(shí)由于焦層容易塌

8、方,威脅操作人員的安全和影響除焦過程中的安全生產(chǎn)；焦炭產(chǎn)品外賣,由于彈丸焦燃燒爆裂造成冶煉爐損壞。和廣東石油化工學(xué)院開展實(shí)驗(yàn)室小型管式焦化反應(yīng)試驗(yàn)裝置開展焦化原料性質(zhì)分析、焦化反應(yīng)條件、以及優(yōu)化焦化操作條件避免彈丸焦產(chǎn)生的系列研究,試圖分析找出彈丸焦產(chǎn)生機(jī)理,從而實(shí)現(xiàn)有效防止彈丸焦產(chǎn)生。3青島大煉油青島煉化公司延遲焦化裝置出現(xiàn)的彈丸焦多數(shù)直徑為58mm的松散的小球體，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)直徑為300mm的大彈丸焦，彈丸焦具有獨(dú)特的形態(tài)和特殊的物性，對(duì)裝置的安全生產(chǎn)及下游用戶均存在較大的安全隱患，生產(chǎn)上應(yīng)盡量避免生成彈丸焦。生成彈丸焦后造成焦炭塔振動(dòng)嚴(yán)重、無法正常給水和放水，裝置平穩(wěn)運(yùn)行困難。生產(chǎn)上通過降

9、低爐出口溫度、提高操作壓力、提高循環(huán)比和摻煉油漿改善原料性質(zhì)等措施抑制彈丸焦的生成。4齊魯石化產(chǎn)生彈丸焦現(xiàn)象：爐出口壓力由0.38 MPa提高到了0.41 MPa,生焦末期達(dá)到0.48 MPa；生焦塔及塔頂大油氣管線振動(dòng)加?。唤o水冷焦速度慢,且塔底壓力比正常時(shí)有明顯的提高；排水時(shí)放水管線有明顯的攜帶焦塊聲音。造成危害：由于生成彈丸焦的原料大多屬于高粘度、高瀝青質(zhì)、高殘?zhí)康奶刂刂赜秃统碓偷脑?容易引起粘油回降而造成焦炭塔底部進(jìn)料管道中結(jié)焦；在給水冷焦階段,冷焦水從彈丸焦的空隙中穿過,容易在焦炭塔內(nèi)形成“熱斑”,造成除焦時(shí)焦層焦炭的過熱蒸汽噴發(fā)；焦炭塔除焦過程中容易發(fā)生塌方砸壞鉆桿；焦炭塔攜

10、帶焦粉嚴(yán)重，造成冷焦水過濾器清理頻次增加，冷焦水罐積聚焦粉嚴(yán)重?？刂坪迷蛽綗捰头N和監(jiān)控原料性質(zhì)，盡量摻煉低瀝青質(zhì)、低金屬、高芳烴、高膠質(zhì)渣油；控制循環(huán)比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力在合適區(qū)域。5揚(yáng)子石化減壓渣油的瀝青質(zhì)含量高，導(dǎo)致減壓渣油在加熱爐管內(nèi)就發(fā)生劇烈的裂化和縮合反應(yīng)此時(shí)爐管內(nèi)的物流為氣一液一固三相狀態(tài)，反應(yīng)生成的固態(tài)焦粒在爐管內(nèi)以較高的氣流線速發(fā)生翻滾與碰撞，從而形成彈丸焦，彈丸焦在生焦孔內(nèi)還來不及排出就產(chǎn)生了翻滾，從而引起焦炭塔發(fā)生晃動(dòng)此外，彈丸焦在換塔后吹汽時(shí)極易被帶入分餾塔，造成分餾塔底堵塞；在拆卸焦炭塔底蓋過程中，易造成塌方而嚴(yán)重影響操作員的人身安全；彈丸焦結(jié)構(gòu)比較松散，在鉆孔階段

11、焦炭容易塌陷而損壞鉆頭及鉆桿，同時(shí)冷焦水帶粘油還會(huì)堵塞放水通道，造成放水困難；彈丸焦灰分高，發(fā)熱值低，產(chǎn)品質(zhì)量差。采取輕、重油種摻煉以減少減壓a渣油的瀝青質(zhì)含量，降低反應(yīng)溫度，加大注汽量、提高循環(huán)比以提高原料油線速等措施抑制彈丸焦的生成。6洛陽石化焦炭塔給水冷焦時(shí)，生焦孔容易堵塞，給水困難。放水時(shí)彈丸焦堵塞平衡管，水放不下來，自動(dòng)底蓋機(jī)由于上部壓力大，不能打開。從而打亂生焦周期，迫使裝置降負(fù)荷生產(chǎn)。強(qiáng)制拆卸底蓋、過濾器過程中焦炭塌方、熱水噴出會(huì)嚴(yán)重影響人員的人身安全，水未放完時(shí)極易燙傷人員。彈丸焦單獨(dú)隔離堆放的無法很好實(shí)現(xiàn)，不可避免造成部分彈丸焦摻入到其他石油焦中，彈丸焦輸送到外賣焦場(chǎng)后單獨(dú)處

12、理。反應(yīng)速度加快，提高了加熱爐爐管的結(jié)焦速率，影響加熱爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行。增加原料在線監(jiān)測(cè)，控制凝混油摻煉比例，原料變重后嚴(yán)格控制加熱爐出口溫度；在除焦過程中速度要慢，防止卡鉆；輸焦崗位把彈丸焦放在指定位置，杜絕與正常焦混，保證石油焦出廠合格。通過上表可以分析得知，延遲焦化生成彈丸焦后帶來的危害主要有如下七個(gè)方面：1、焦炭塔生產(chǎn)彈丸焦后產(chǎn)生“騰涌”現(xiàn)象，造成生產(chǎn)和給水期間焦炭塔及其附屬高溫油氣管線、設(shè)備振動(dòng)嚴(yán)重，對(duì)高溫部分的法蘭造成沖擊容易引發(fā)高溫部位法蘭泄漏著火；2、在給水冷焦階段,冷焦水從彈丸焦的空隙中穿過造成焦炭冷熱不均,容易在焦炭塔內(nèi)形成“熱斑”,造成開頂蓋時(shí)壓力超高和除焦時(shí)焦層焦炭的過熱

13、蒸汽噴發(fā)；3、焦化生成彈丸焦后，放水時(shí)彈丸焦、黏焦和體積較大的彈丸焦有時(shí)共同產(chǎn)生堵塞放水管線造成放水不暢，嚴(yán)重時(shí)堵塞放水管線造成裝置生產(chǎn)異常；裝置需緊急降量操作易裝置非計(jì)劃停工，影響焦化裝置和分公司在集團(tuán)公司競(jìng)賽排名。在強(qiáng)制拆卸底蓋、過濾器和法蘭過程中焦炭塌方、熱水噴出會(huì)嚴(yán)重影響人員的人身安全，極易燙傷操作人員；4、由于彈丸焦結(jié)構(gòu)比較松散,除焦時(shí)焦炭容易塌方而砸壞鉆頭及鉆桿,塌方嚴(yán)重時(shí)會(huì)砸掉鉆頭或造成埋鉆；5、焦炭塔攜帶焦粉嚴(yán)重，造成冷焦水過濾器清理頻次增加，冷焦水罐積聚焦粉嚴(yán)重；彈丸焦在換塔后吹汽時(shí)極易被帶入分餾塔，造成分餾塔底堵塞；6、彈丸焦灰分高，發(fā)熱值低，產(chǎn)品質(zhì)量差。彈丸焦單獨(dú)隔離堆放

14、的無法很好實(shí)現(xiàn)，不可避免造成部分彈丸焦摻入到其他石油焦中，容易造成客戶投訴；7、原料劣質(zhì)化后提高了加熱爐爐管的結(jié)焦速率，影響加熱爐的長(zhǎng)周期運(yùn)行。三、洛陽焦化裝置安全可控生產(chǎn)彈丸焦指導(dǎo)原則以安全第一、平穩(wěn)至上為原則，力爭(zhēng)不發(fā)生非計(jì)劃停工或生產(chǎn)波動(dòng)對(duì)全廠渣油平衡造成影響；有序開展，穩(wěn)步推進(jìn)，逐項(xiàng)解決識(shí)別出的難題及隱患，條件完全成熟時(shí)生產(chǎn)彈丸焦；目標(biāo)明確，思想統(tǒng)一，保安全前提下經(jīng)濟(jì)效益最大化，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化不犧牲裝置安全平穩(wěn)。四、洛陽焦化裝置安全可控生產(chǎn)彈丸焦技術(shù)準(zhǔn)備和改造建議1、技術(shù)準(zhǔn)備和前期試驗(yàn)1.1成立安全可控彈丸焦生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，為安全可控生產(chǎn)彈丸焦提供組織保障和技術(shù)指導(dǎo)；1.2對(duì)國

15、內(nèi)曾經(jīng)產(chǎn)生過彈丸焦的茂名、青島大煉油、齊魯和揚(yáng)子、金陵等焦化裝置開展實(shí)地調(diào)研活動(dòng)，進(jìn)一步摸清生成彈丸焦的原料性質(zhì)和生成彈丸焦后帶來的問題； 1.3國外許多廠家已將彈丸焦生產(chǎn)常態(tài)化，有條件可開展國外調(diào)研活動(dòng)或聘請(qǐng)專家進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)；1.4和水力除焦設(shè)備制造廠家開展技術(shù)交流，提供水力除焦設(shè)備改造方案和建議；1.5編制焦炭塔直接放水試驗(yàn)技術(shù)方案和焦炭塔上給水試驗(yàn)技術(shù)方案，考察焦炭塔是否具備直接放水和上給水期間焦炭塔工況，為生產(chǎn)彈丸焦期間給、放水不暢提供處理方法。1.6組織開展一次專項(xiàng)彈丸焦生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和危害分析，找出彈丸焦生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)。2、原料準(zhǔn)備和生產(chǎn)工藝管理為保障安全平穩(wěn)生成彈丸焦，需加強(qiáng)對(duì)原料的

16、分析和測(cè)評(píng)，優(yōu)化和調(diào)整關(guān)鍵工藝參數(shù)，找出適合生成58mm的松散的彈丸焦小球體工藝條件，避免出現(xiàn)直徑為300mm及以上的大彈丸焦造成管線堵塞和裝置異常。2.1委托石油大學(xué)利用其焦化原料成焦特性快速評(píng)價(jià)方法研究成果，逐步探索分公司凝混油合適的摻煉比例，采用彈丸焦快速測(cè)定儀，找到快速、準(zhǔn)確判斷產(chǎn)生彈丸焦的焦化合適進(jìn)料；2.2 分公司增上焦化原料四組份分析儀，每天監(jiān)控焦化原料變化情況，能夠及時(shí)分析出原料中瀝青質(zhì)含量；2.3原料選定后，開展焦化反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和循環(huán)比調(diào)整試驗(yàn)，選出合適的生成58mm的松散的彈丸焦小球體工藝條件；2.4加強(qiáng)加熱爐結(jié)焦速率監(jiān)控，根據(jù)爐管表面溫度做好一年兩次或三次機(jī)械清焦準(zhǔn)

17、備；2.5通過對(duì)國內(nèi)6家曾經(jīng)產(chǎn)生彈丸焦的數(shù)據(jù)分析，洛陽焦化裝置安全可控生產(chǎn)彈丸焦原料和操作條件預(yù)想為：表1-3 洛陽焦化裝置生產(chǎn)彈丸焦原料性質(zhì)和操作參數(shù)預(yù)想一覽表項(xiàng) 目原料指標(biāo)/工藝參數(shù)數(shù) 值原料指標(biāo)1粘度,mm2/s30002殘?zhí)?%(m/m)26.03密度(20),kg/m310004瀝青質(zhì),13.55金屬含量（NiV）g/g200工藝參數(shù)1反應(yīng)溫度4954982反應(yīng)壓力MPa 0.140.163循環(huán)比0.100.142.6分公司組織彈丸焦質(zhì)量管理、銷售管理規(guī)定，避免彈丸焦污染其它石油焦造成產(chǎn)品質(zhì)量投訴事件。3、設(shè)備改造和安全防護(hù)由于彈丸焦結(jié)構(gòu)比較松散,給水時(shí)容易造成壓力超高無法開啟頂蓋，

18、除焦時(shí)焦炭容易塌方而砸壞鉆頭及鉆桿,塌方嚴(yán)重時(shí)會(huì)砸掉鉆頭或造成埋鉆。為保障安全可控生產(chǎn)彈丸焦，需對(duì)水力除焦系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，主要內(nèi)容如下：3.1頂蓋機(jī)由液壓旋轉(zhuǎn)式改為閘板閥式頂蓋機(jī)，消除放水前焦炭塔壓力高于0.02MPa無法開啟頂蓋；設(shè)置頂蓋蒸汽抽除設(shè)備，防止大量蒸汽彌漫影響正常除焦作業(yè)；3.2高壓水泵除焦控制閥改造，確保在彈丸焦生產(chǎn)期間穩(wěn)定工作，縮短除焦時(shí)間；3.3水力除焦系統(tǒng)的切焦器、風(fēng)動(dòng)馬達(dá)、鉆機(jī)絞車和換輪組升級(jí)改造，消除焦炭容易塌方而砸壞鉆頭及鉆桿風(fēng)險(xiǎn)，確保生成彈丸焦期間能夠正常除焦；3.4增加冷焦水罐、放水過濾器和分餾塔塔底過濾器清理頻次，消除焦粉積聚；3.5焦池3道格柵升級(jí)改造，具備抗擊焦炭塔直接放水期間大量水沖擊條件。3.6設(shè)置焦化裝置彈丸焦生產(chǎn)專項(xiàng)維護(hù)隊(duì)伍并進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)防燙服、液壓扳手等器具準(zhǔn)備，做到異常情況得到迅速、正確處理；3.7焦炭塔高溫部位法蘭設(shè)置消防蒸汽滅火裝置和增加安全監(jiān)控設(shè)備，法蘭泄漏著火時(shí)能夠迅速撲滅。五、攻關(guān)