1、SEI第二屆延遲焦化年會論文（1）國外延遲焦化工程技術(shù)進展胡德銘（中國石化工程建設(shè)公司，北京）摘 要：本文分析了當(dāng)前延遲焦化工藝發(fā)展的格局和所處的環(huán)境，提出了當(dāng)前延遲焦化工程技術(shù)進展主要集中在大型化、靈活性、操作性、安全性以及工藝設(shè)計的改進性。并介紹了延遲焦化工藝的經(jīng)濟性以及與相關(guān)主要渣油加工（RFCC和渣油加氫）的比較。關(guān)鍵詞：延遲焦化 工程 設(shè)計 經(jīng)濟性 渣油加工1 概況1.1 世界焦化裝置加工的統(tǒng)計據(jù)美國“OGJ”雜志2005年1月1日統(tǒng)計，全世界共有674個煉廠,其中147個煉廠設(shè)有焦化裝置，其總加工能力為2.44億t/a，比去年增長5.26%，約占世界原油蒸餾總加工能力的5.93%。

2、在焦化裝置總加工能力中，美國為1.29億t/a，約占世界焦化裝置總加工能力的52.70%，居世界首位，我國（不包括臺灣?。┙够b置總加工能力為14.63Mt/a , 占世界焦化裝置總加工能力的5.99%， 僅次于美國，位于世界第二。其次依次為印度、墨西哥、委內(nèi)瑞拉和阿根廷等，其加工能力分別為9.33Mt/a、 8.53 Mt/a、7.97Mt/a和5.86Mt/a。各自分別占世界焦化裝置總加工能力的3.82%、3.49%、3.26%和2.40%1。表1表示2004年世界前十位國家的焦化裝置的加工能力。圖-1表示各種焦化型式的比較。表1 2004年世界焦化裝置排名前十位的國家，Mt/a1國名煉廠

3、數(shù)蒸餾能力焦化能力焦化占蒸餾焦化占世界焦化能力美國132838.74128.7015.3452.70中國56232.4814.636.295.99印度17112.739.338.283.82墨西哥684.208.5310.133.49委內(nèi)瑞拉564.117.9712.433.26阿根廷1031.255.8618.752.40德國16116.165.414.662.22日本32235.355.142.182.10巴西1396.014.744.941.94俄羅斯41271.644.671.721.91世界合計6744120.45244.215.93100.00：不包括臺灣省在內(nèi) 圖1 各種焦化型式

4、的比較15 由于延遲焦化裝置工藝成熟，原料靈活性大和投資低等特點，對許多煉廠來說是優(yōu)選的渣油加工方法。據(jù)美國EIA(Energy lnformation Ageney)統(tǒng)計，延遲焦化在世界渣油改質(zhì)中約占136。據(jù)美國SRI報告，世界焦化能力在過去的15內(nèi)年增長了70以上，世界煉廠中約有17的煉廠有焦化裝置，美國煉廠中約有35的煉廠有焦化裝置7。2000年，世界焦化加工能力中，按原料計，55的焦化能力在美國；按產(chǎn)量計，70的焦化能力在美國7。美國煉廠加工的原油質(zhì)量逐漸變次變劣，1981年2001年加工的原油平均密度和含硫量分別從0.8517和0.88%提高到0.8684和1.41%，相應(yīng)地加工裝

5、置構(gòu)成也隨之發(fā)生變化。1987年2001年間美國焦化加工能力增加56，加氫裂化加工能力增加37，催化裂化加工能力增加14，而同期原油蒸餾的加工能力增加8。1998年2001年間，美國共新建8套延遲焦化裝置，加工能力增加14.85%Mt/a，主要目的是加工更多的渣油和降低殘渣燃料油量。8,92003年，美國的141個煉廠中有56個煉廠擁有58套焦化裝置，其中52套是延遲焦化裝置，4套流化焦化裝置和2套靈活焦化裝置。美國Exxon Mobil公司的德克薩斯州的貝湯煉廠（Baytown）有231萬t/a的延遲焦化裝置和231萬t/a的靈活焦化裝置。美國Shell公司的加利福尼亞州的馬丁內(nèi)茲煉廠（Ma

6、rtinez）有143萬t/a的延遲焦化裝置和124萬t/a的靈活焦化裝置。美國10大煉油公司擁有的41套延遲焦化裝置，占全美石油焦生產(chǎn)總量的784。有焦化裝置的煉廠比一般煉廠更為復(fù)雜，其中80的煉廠至少有一套催化裂化裝置，90的煉廠有產(chǎn)品精制裝置7。在北美有焦化的煉廠約有一半的煉廠有加氫裂化裝置，多用于加工焦化瓦斯油。非北美煉廠中，一般有焦化裝置的煉廠約有25煉廠有加氫裂化裝置，也是用于加工焦化瓦斯油。2004年在美國之外約有30Mt/a的延遲焦化裝置的加工能力投產(chǎn)，主要加工加拿大油砂和委內(nèi)瑞拉的Orincco重油7,10。此外，加工能力超過495萬t/a的延遲焦化裝置正在建設(shè)中11。199

7、0年美國擁有全球焦化能力的2/3，隨著委內(nèi)瑞拉、墨西哥和加拿大重質(zhì)、劣質(zhì)原油進入美國市場，予計今后10年內(nèi)，美國將為延遲焦化工藝投資70億美元，其中30億美元用于增加生產(chǎn)能力，10億美元用于維持生產(chǎn)能力，30億美元用于滿足空氣清潔修正案。最近，美國空軍開始著手進行一項包括將煤漿液化進行延遲焦化的項目，PARC技術(shù)服務(wù)公司參與此項項目，將煤漿液化經(jīng)焦化后所得到的含有較多芳烴的焦化餾分油再經(jīng)加氫處理，生產(chǎn)熱穩(wěn)定性好的噴汽燃料12,13。2000年全球焦化能力增加約7000萬t/a。據(jù)予測石油焦生產(chǎn)能力有望繼續(xù)提高，大部分增長主要集中在美國以外的其他地區(qū)4。據(jù)預(yù)測，在今后20年焦化工藝仍將以每年7以

8、上的速度逐步增長。在世界上，其生產(chǎn)能力遠遠領(lǐng)先于渣油加氫轉(zhuǎn)化工藝，但這種工藝需要后加氫精制，才能得到優(yōu)質(zhì)的中餾分油14。圖2表示世界焦化加工能力（1990年2004年），圖3表示世界石油焦產(chǎn)量1975年2004年），圖4表示石油焦按地區(qū)分配，圖5表示美國焦化裝置加工能力（1946年2004年），圖6表示我國延遲焦化加工能力的增長（1990年2004年）。 圖2 世界焦化裝置加工能力13,1516圖3 世界石油焦產(chǎn)量14,9,13,15,16圖4 2004年石油焦按地區(qū)分配1圖5 美國焦化裝置加工能力1,15,16 圖6 我國延遲焦化裝置加工能力的增長15,17,181.2 近期建設(shè)和投產(chǎn)的延遲

9、焦化裝置1.2.1 近期投產(chǎn)的延遲焦化裝置（1） 1998年，Sincor公司投資3.5億美元，在委內(nèi)瑞拉的Jose投產(chǎn)一座加工超重原油生產(chǎn)合成原油的煉廠（Zuata 原油 S 4.2m%, API 8, CCR 15m%） 常壓蒸餾能力14.20Mt/a，其中延遲焦化裝置的處理能力為4.90Mt/a，是目前世界上第二大的延遲焦化裝置，采用“三爐六塔”型式，每個焦炭塔直徑為28英尺（8.54m），總高120英尺（36.6m）循環(huán)周期為16小時，并設(shè)有1個100萬t的貯焦池，該裝置采用聯(lián)鎖和程序控制19。（2） 1998年美國泛美公司投資8億美元，對路易斯安那煉廠進行加工含硫重質(zhì)原油的改造，改造

10、裝置包括常壓蒸餾、催化裂化、催化重整、烷基化和工廠系統(tǒng)工程，新建延遲焦化裝置、二套硫磺回收裝置以及從別的煉廠搬遷過來的一套150萬t/a的減壓瓦斯油的加氫處理裝置。改造后煉廠的復(fù)雜系數(shù)將達到11。煉廠加工能力為1000萬t/a，開工率將保持在97以上，煉廠利潤為5美元桶原料，每年煉廠盈利27億美元（付息、扣稅、折舊前）。新建的延遲焦化裝置加工能力為412萬t/a，生產(chǎn)焦炭4000t/d。該裝置是原有的減粘裝置基礎(chǔ)上建設(shè)的，增加了焦炭塔、分餾塔以及清焦和焦炭輸送設(shè)備，并設(shè)置了焦化裝置和常減壓裝置進行熱聯(lián)合。該項目由美國lummuns公司設(shè)計20。（3） 美國菲利浦斯石油公司和委內(nèi)瑞拉國家石油公司

11、（Pdvsa）聯(lián)合于2000年8月完成了美國德克薩斯州的斯威尼煉廠改造，投資4.5億美元新建一座3.20 Mt/a的延遲焦化裝置。該裝置從設(shè)計到建成共用時25個月。裝置共有4座 f 9,000mm39,000mm，重476t的焦炭塔21。（4） 2001年10月初，美國獨立的Marathon Ashlanet Petroleum LLC公司，在美國路易斯安那州的11.60Mt/a的Garyvill煉廠，投產(chǎn)了一套“一爐二塔”型式的延遲焦化裝置，該裝置加工能力為1.90Mt/a，設(shè)有直徑30英尺 （9.14m） 的焦炭塔二座，采用Conoco-Bechtel公司的延遲焦化工藝技術(shù)22。（5） 2

12、001年月末，美國Exxon-Mobil公司的加工瑪耶原油的25.85Mt/a的貝湯煉廠，投產(chǎn)了一套處理能力為2.20Mt/a的延遲焦化裝置，該裝置采用“一爐二塔”型式的延遲焦化裝置，焦炭塔直徑為29.8英尺（9.10m），單塔處理能力已達1.10Mt/a。該裝置的建成將為煉廠以低成本的重質(zhì)原料油生產(chǎn)更多較高價值的清潔燃料。2002年年底前，在加勒比海沿岸，至少還有6座延遲焦化裝置要投產(chǎn)。這些裝置都是將廉價殘渣燃料油轉(zhuǎn)化成高產(chǎn)值的輕質(zhì)產(chǎn)品和石油焦4。1.2.2 新近建設(shè)的延遲焦化裝置（1） 2001年底， Hess公司和委內(nèi)瑞拉PDV公司聯(lián)合擁有的6.50Mt/a的Hovensa煉廠正在增建1

13、套3.19Mt/a的延遲焦化裝置。在委內(nèi)瑞拉和巴西還有幾套大型延遲焦化裝置，用于加工該地區(qū)的超重質(zhì)原油。（2） 美國Coastal銷售公司投資2.5億美元在美國科珀斯克里斯蒂新建一套加工委內(nèi)瑞拉原油的3.00 Mt/a的延遲焦化裝置4。（3） Cerro Negro公司投資5億美元在委內(nèi)瑞拉新建一套3.30Mt/a的延遲焦化裝置4。（4） 2002年，美國Premcor公司的阿瑟港煉廠的440萬t/a的延遲焦化裝置（世界最大的延遲焦化裝置之一），擴建為578萬t/a，以便煉廠增加更多加工廉價的低劣質(zhì)原油的能力和減少重質(zhì)燃料油9。（5） 美國Texco公司和美國能源部簽訂了一份合同。建設(shè)一座Ea

14、rly Entrance Corpoduction(EECP)工廠，主要將石油和煤轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)運輸燃料、電、熱能。這將意味著延遲焦化工藝將用于烴合成液體燃料、電、熱能的新紀元的開始13。2 延遲焦化工程技術(shù)進展延遲焦化裝置的設(shè)計取決了裝置的參數(shù)，其包括：原料參數(shù)、工藝參數(shù)和工程參數(shù)，如圖7所示3。近年來，延遲焦化工程技術(shù)進展主要為：大型化、靈活性（原料、產(chǎn)品、產(chǎn)率、質(zhì)量）、操作性、安全性以及設(shè)計改進性。大部分地研究工作著重于延遲焦化裝置的操作性和安全性。特性因素硫含量原料參數(shù)康氏殘?zhí)可畎纬潭冉饘俸繒r間溫度壓力變化延遲焦化參數(shù)工藝參數(shù)循環(huán)比除焦因素間歇半連續(xù)連續(xù)操作工程參數(shù)加工能力和規(guī)模因素除焦

15、設(shè)備焦炭處理、貯存、運輸圖7 延遲焦化參數(shù)2.1 大型化大型化是世界石油化工的必然發(fā)展趨勢，大型化的根本優(yōu)點為在充分利用資源條件下，以最低的投資和操作成本獲取最大經(jīng)濟效益。延遲焦化裝置也不例外。2.1.1 裝置規(guī)模大型化80年代初期，世界上最大的延遲焦化裝置是美國Chevron公司的Pascagoula煉廠的裝置，加工能力為3.01 Mt/a，采用“三爐六塔”流程。1993年裝置進行了改造，現(xiàn)該裝置處理能力已達4.28 Mt/a。該時期內(nèi)，委內(nèi)瑞拉的Lagoven煉廠的延遲焦化裝置加工能力為5.39 Mt/a（二個平行的裝置），也是當(dāng)時的大型化裝置之一，但因種種原因該項目只停留在基礎(chǔ)設(shè)計階段1

16、,2325。90年代初期，加拿大Syncor公司的生產(chǎn)合成原油的油砂加工廠的延遲焦化裝置，處理能力為3.65 Mt/a，采用“四爐八塔”流程，因其焦炭塔為 f12,000mm30,000mm，也是當(dāng)時世界上大型化裝置之一26。1993年加拿大的Suncor公司的Fort Me Murray煉廠的延遲焦化裝置經(jīng)改造后處理能力達5.03 Mt/a。1998年印度Reliance公司建成目前世界上最大的延遲焦化裝置，加工能力為6.73 Mt/a（沒投產(chǎn)）采用“四爐八塔”流程，焦炭塔直徑為29英尺（f 8534mm）27。最近， Lummus公司承擔(dān)一項目的設(shè)計，經(jīng)第一階段工作后，裝置處理能力為6.8

17、2 Mt/a，據(jù)該公司介紹，該裝置可處理接近9.90 Mt/a的新鮮原料28,29。按照美國Flour公司在70年代對建設(shè)單系列25.00 Mt/a煉廠的可行性研究報告，煉廠配有原油蒸餾、催化裂化、加氫裂化、延遲焦化、催化重整、加氫精制、烷基化、制氫、硫回收等裝置，除催化重整和制氫裝置考慮用兩套并列外，其余裝置均為單系列，延遲焦化裝置的配套處理能力為4.50 Mt/a，屆時需配置 f 9,100mm的焦炭塔10臺30。延遲焦化裝置大型化之所以成為一種世界性地趨勢，是因為大型化具有明顯的投資省、勞動生產(chǎn)力高和生產(chǎn)費用低的優(yōu)越性。但是，裝置規(guī)模到底多大比較合適，這是一個十分復(fù)雜的問題，它涉及多種因

18、素，如煉油廠本身的類型、資源條件、產(chǎn)品去向、相關(guān)配套設(shè)備的制造能力和市場（尤其是焦炭市場）容量等。一般延遲焦化裝置的典型規(guī)模為0.75 Mt/a2.75 Mt/a較為合適16，23，25，2829。2.1.2 焦炭塔的大型化較大的焦炭塔的設(shè)計和操作能減少因配合特殊渣油加工所需要的焦炭塔個數(shù)，顯著提高投資效益。自20世紀30年代以來，焦炭塔尺寸一直在加大。1930年時焦炭塔直徑f3000mm，80年代后一般f 8200mm左右。目前，焦炭塔的標準直徑為f 8,200mmf8,500mm。某些f 9,200mm36,600mm的焦炭塔已在運轉(zhuǎn)11，16，25，2829。10年前，由于水力除焦能力和

19、技術(shù)的限制，焦炭塔直徑一般為 f 7,900mm，操作較為平穩(wěn)。目前世界上最大的焦炭塔是加拿大的Syncor油砂加工廠的延遲焦化裝置，焦炭塔分為四組八塔，每個焦炭塔為 f 12,200mm30,000mm，結(jié)焦時間為2124小時26。美國的焦炭塔一般直徑為 f 8,000mm左右。美國的Foster Wheeler公司為美國Chevron公司所屬的Pascagoula煉廠設(shè)計的延遲焦化裝置的焦炭塔為 f 8,30033,500mm，是90年代初期最大的焦炭塔。隨后，該公司又設(shè)計和建設(shè)了一個延遲焦化裝置，采用二組四塔，每個焦炭塔為 f 8,534mm36,576mm25。1998年，該公司為印度

20、設(shè)計的6.70 Mt/a 延遲焦化裝置，有8個直徑為f 8840mm的焦炭塔27。目前，該公司已完成5套裝置18座 f 8,530mm的焦炭塔設(shè)計，予計相繼在2002年前后投產(chǎn)，f 8,840mm36,576mm的焦炭塔也正在建設(shè)中。予計不久將來要設(shè)計 f 9,750mm42,672mm（總高）的焦炭塔。隨著機械設(shè)計方面的改進和水力除焦技術(shù)的進步，該公司有可能設(shè)計f 12,192mm（40）的焦炭塔25。美國Bechtel公司承包，采用Conoco公司技術(shù)建設(shè)的Sweeny煉廠的延遲焦化裝置為二組四塔，每個焦炭塔為 f 9,000mm39,000mm，重476t21。圖8表示歷史上的焦炭塔直徑

21、的變化。圖8 焦炭塔直徑的變化1,2,25圖9和圖10分別表示塔徑和塔高（TT）與安裝年份的關(guān)系。從圖9和圖10可見，據(jù)美國API的統(tǒng)計，1965年1970年間世界性的焦炭塔塔徑位于 f 6,096mmf 7,620mm（2025）之間，最大 f 7,925mm （26） 。塔高（TT）在21,336mm（70）左右。1995年焦炭塔的塔徑達到 f 8,534mm（28），塔高（TT）約為27,737mm（91）31。圖9 焦炭塔的直徑和安裝年份的關(guān)系31 圖10 焦炭塔的塔高（TT）和安裝年份的關(guān)系312.2 靈活性 延遲焦化裝置的靈活性表現(xiàn)在延遲焦化的工藝技術(shù)有能力去應(yīng)對原料、產(chǎn)品、產(chǎn)率和

22、質(zhì)量的變化。有能力應(yīng)對下游加工裝置（餾分油加氫處理、催化裂化和加氫裂化）的原料、流率、產(chǎn)品和質(zhì)量的變化。2.2.1 原料 延遲焦化裝置目前已能處理約60種原料，包括直餾渣油、減粘后渣油、加氫裂化后渣油、裂解焦油和循環(huán)油、焦油砂、瀝青、脫瀝青焦油、澄清油、溶劑精制后的煤以及從煤衍生物、催化裂化的油漿、煉廠污油和污泥等等。處理的原料油性質(zhì)范圍廣，一般康氏殘?zhí)?.8w%45w%，API重度220API8，28，29。正由于焦化裝置能處理煉廠各種殘渣物料被稱之為煉廠的“垃圾桶”，同時也是目前煉廠實現(xiàn)渣油零排放的重要裝置。隨著原油質(zhì)量的變差變劣，重質(zhì)、含硫、含酸、高金屬、高殘?zhí)康仍偷脑黾?，延遲焦化更顯

23、得愈來愈重要。目前，隨著烴類合成液體燃料和合成原油技術(shù)的開發(fā)，也多用延遲焦化工藝進行改質(zhì)。最近委內(nèi)瑞拉就利用延遲焦化和加氫處理工藝對Orinoco的原油進行改質(zhì)生產(chǎn) API 1632，S0.1m%的合成油項目14。 表2 委內(nèi)瑞拉策略聯(lián)盟的四個項目14SincorHamacaPetrozuata*Cerro Hegro原生原油產(chǎn)量，桶/天212,000220,000132,000129,000合成原油產(chǎn)量，桶/天180,000208,000112,000116,000合成原油API32262216.5基建投資，億美元5742.543.723.6改質(zhì)設(shè)施費，億美元2721.718.311.5 *

24、 加工Zuata原油（API8，S 4.2m%，CCR 15m%） * 改質(zhì)設(shè)施包括：脫鹽、減壓蒸餾、延遲焦化和加氫處理由于所有融資機構(gòu)均要求實施的改質(zhì)工藝必須是經(jīng)工業(yè)化證實的技術(shù)，而上述聯(lián)盟至所以選用延遲焦化工藝正是由于該工藝的技術(shù)成熟性。將延遲焦化工藝作為改質(zhì)工藝，并對延遲焦化產(chǎn)品進行各種加氫精制，合成原油的質(zhì)量將取決于延遲焦化餾分油的質(zhì)量和其加氫處理的苛刻度。 2.2.2 產(chǎn)品 延遲焦化工藝生產(chǎn)LPG、石腦油、中間餾分油和焦炭。根據(jù)原料性質(zhì)不同，生產(chǎn)的焦炭可以為燃料焦或電極焦。延遲焦化工藝可生產(chǎn)的石腦油、柴油餾分和蠟油餾分必須進一步加氫處理才可作為下游裝置原料或作為產(chǎn)品（柴油）出廠。在延

25、遲焦化工藝中產(chǎn)品種類和產(chǎn)品產(chǎn)率都可以通過調(diào)節(jié)操作參數(shù)進行調(diào)整。在產(chǎn)率中尤以中間餾分油產(chǎn)率占總產(chǎn)率的30w%65w%左右，在當(dāng)今多產(chǎn)中間餾分油需求下顯得尤為重要 28，29。圖11 延遲焦化工藝 圖-11 延遲焦化工藝流程 （1）美國Lummus公司 由于延遲焦化裝置為間歇生產(chǎn)、焦炭塔周期性操作。裝置的靈活性就是要求優(yōu)化工藝操作參數(shù)（如溫度、壓力和循環(huán)比）。應(yīng)針對不同的原料，優(yōu)化工藝條件，實現(xiàn)適宜的餾分油與焦炭產(chǎn)率之間的物料平衡，從而實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。表3表示延遲焦化裝置的典型產(chǎn)率（以原料w%計）。該表說明原料和操作條件對裝置產(chǎn)率的影響。對高康氏殘?zhí)康臏p壓渣油方案，在低壓、低循環(huán)比、24小時操

26、作周期的條件下，如果延遲焦化裝置加工能力為1.10 Mt/a，在原料相同，設(shè)計合理，如果略提高操作壓力，再將操作周期改為18小時，則該裝置可以加工1.375 Mt/a的原料28，29。 表3 延遲焦化裝置典型的產(chǎn)率28，29項 目減壓渣油低CCR減壓渣油高CCR減壓渣油高CCR焦炭塔壓力低低高產(chǎn)品產(chǎn)率,w%氣體8.09.09.4石腦油14.011.711.3輕蠟油26.227.226.3重蠟油29.719.418.7焦炭22.132.734.3 （2） Foster wheeler/UOPLLC公司過去五年，大多數(shù)的新建和改造的延遲焦化裝置均加工高硫、高金屬渣油，最大量地生產(chǎn)液體燃料和石油焦。

27、在考慮設(shè)計基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案時，必須確定最佳操作條件，以得到最大的液化并能適合下游加工的HCGO,美國FWUOP LLC公司開發(fā)的SYDECTM(Selective Yield Delayed coking)工藝以最高液體產(chǎn)品收率方案操作，表4表示SYDECTM的原料性質(zhì)和產(chǎn)品產(chǎn)率32,33。表4 SYDECTM的原性性質(zhì)和產(chǎn)品產(chǎn)率原料， 來源委內(nèi)瑞拉南非 類型減壓渣油減壓渣油澄清油 重度,API2.615.2-0.7 硫,wt%4.40.70.5 CCR,wt%23.316.7/ 操作方案最大餾分油陽極焦針焦產(chǎn)品產(chǎn)率，wt%氣體8.77.79.8石腦油10.019.98.4瓦斯油50.346.04

28、1.6焦炭31.026.440.2 （3）美國Foster wheeler公司和Conoco公司25,34 美國Foster wheeler公司和Conoco公司大大改進延遲焦化技術(shù)，新設(shè)計的焦化裝置為了提高液收，降低焦炭產(chǎn)率，通常采用低壓（0.103MPa表壓）、低循環(huán)（而不是零循環(huán)）的工藝設(shè)計。因為真正的零循環(huán)雖然可進一步減少焦炭產(chǎn)率，稍微增加液收，但增收的HCGO質(zhì)量價值不高，表5給出了超低循環(huán)和真正零循環(huán)的產(chǎn)率比較。表6表示真正零循環(huán)操作上的HCGO的性質(zhì)。 表5 超低循環(huán)和真正零循環(huán)操作的產(chǎn)率比較項目超低循環(huán)真正零循環(huán)增加值干氣，lv（FOE）5.805.78+0.02C3/C4，l

29、v7.277.07+0.20石腦油，lv13.3412.41+0.93LCGO，lv32.5430.48+2.04HCGO，lv24.0227.83-3.81焦炭，m%32.7331.43+1.30 ：1、真正零循環(huán)操作中HCGO增加的產(chǎn)率被其他液體產(chǎn)品收率的降低部分抵消了。 2、真正零循環(huán)操作中的總液收僅增加0.6LV%。 表6 超低循環(huán)和真正零循環(huán)操作所得到的重瓦斯油性質(zhì)比較超低循環(huán)真正零循環(huán)增加的重瓦斯油餾分比重，API12.7811.554.35S，m%2.582.552.37N，wppm530350873806CCR，m%0.532.4313.70C7不溶物，m%4322000113

30、00Ni+V1.03.820.4餾程， 10，v387390體積平均沸點 50，v462478579 EP，578616/ watson K值11.1311.1211.07 由表5可見該油很重，雜質(zhì)含量高，幾乎和原料相當(dāng)。因此在考慮用哪種循環(huán)操作時應(yīng)考慮下游接受HCGO的加工裝置要求。特別對于加氫裂化型的煉廠，由于加氫裂化對原料有嚴格的要求，如CCR1m%，Ni+V2wppm，尤其是在C7不溶物也有要求的情況下應(yīng)慎重考慮采用哪種循環(huán)比的操作。 （4）三種渣油加工工藝的產(chǎn)率 總之，對延遲焦化裝置，在焦炭有市場的情況下，延遲焦化工藝有技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)在在加工減壓渣油時，總液收可為57。 渣油催化裂化工

31、藝，在以馬達燃料（特別是汽油）為主要產(chǎn)品時，該工藝有技術(shù)優(yōu)勢。但渣油催化裂化工藝的原料CCR一般限制在約10m%左右。但在使用常渣時的總液收約為70（油漿不循環(huán)），如果包括烷基化和聚合用氣時，則總液收可達到83。 渣油加氫裂化的總液收最高，可達87（多產(chǎn)中間餾分油）。 表7 三種渣油加工工藝的產(chǎn)率比較35工藝產(chǎn)率，v備注延遲焦化57加工減壓渣油渣油催化裂化7083加工常壓渣油，油漿不循環(huán)包括烷基化和聚合用氣體渣油加氫裂化87多產(chǎn)中間餾分油2.3 操作性延遲焦化裝置設(shè)計的主要方法目的為：得到最大的液體產(chǎn)品，最少的焦炭，生產(chǎn)的焦化重蠟油的質(zhì)量要符合下游加工裝置的要求。優(yōu)化焦炭塔的數(shù)目和尺寸，能量回

32、收原料加熱爐系統(tǒng)和加熱爐負荷。最大可能的利用空冷，將水冷（如有需要減至最?。?。仔細選擇關(guān)鍵的操作參數(shù)包括焦炭塔壓力、溫度和循環(huán)比等等。2.3.1 美國Lummus公司的操作條件 低壓、高溫和低循環(huán)比有利于提高液體產(chǎn)率和降低焦炭產(chǎn)率。但是壓力的降低又受到系統(tǒng)的壓力降，焦炭塔內(nèi)油氣速度和設(shè)備尺寸與費用增加的限制。美國Lummus公司的設(shè)計是通過控制位于焦化分餾塔塔頂分離器的壓力控制器來控制焦炭塔頂壓力，從而達到低壓操作。一般將壓縮機入口處壓力設(shè)定為0.070.14kg/cm2（0.0070.014MPa）。焦炭塔典型低壓操作的壓力為1.05kg/cm2（0.105MPa）。裝置設(shè)計采用雙面輻射加熱

33、爐。具有在線清焦技巧可以提高加熱爐燃燒溫度，從而提高焦炭塔塔頂溫度，增加產(chǎn)品收率，降低焦炭產(chǎn)率，同時可以延長加熱爐的運轉(zhuǎn)周期。盡可能的采用低循環(huán)比以得到最大液體產(chǎn)率的同時，生產(chǎn)的焦化蠟油符合下游加氫裂化加工的要求。增加焦化分餾塔內(nèi)洗滌段塔板。塔內(nèi)件和選擇合適的洗滌流率也將會減少的消除焦粉攜帶到蠟油產(chǎn)品中25，28，29，35。2.3.2 美國URS公司的優(yōu)化焦化技術(shù)延遲的工藝是現(xiàn)代煉廠唯一采用間歇連續(xù)式操作的主要工藝。加熱爐的操作是連續(xù)的，焦化分餾塔的操作也是連續(xù)的,而焦炭塔的操作是切換操作,一個焦炭塔在線處理原料,而另一個焦炭塔進行吹汽、冷卻、除焦、暖塔。這種循環(huán)操作容易產(chǎn)生壓力波動操作不穩(wěn)

34、定等。為了減少這些操作不穩(wěn)定性，提高裝置的可操作性，除了在加熱爐進料系統(tǒng)，燃料系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)實現(xiàn)RMS和ESD報警，自動聯(lián)鎖設(shè)計外，美國URS公司開發(fā)了在焦炭塔頂壓力控制下注入瓦斯油或石腦油的“優(yōu)化焦化（opticoking）”的專利技術(shù)36。 圖12 焦炭塔壓力控制系統(tǒng)36優(yōu)化焦化穩(wěn)定焦炭塔壓力的方法就是將循環(huán)的輕焦化蠟油（LGO，以100150加侖分流率）或焦化汽油從分餾塔返回到正在生焦的高溫焦炭塔塔頂，輕焦化蠟油或焦化汽油在注入高溫焦炭塔時被迅速氣化。額外加入的油氣流使操作者能夠穩(wěn)定焦炭塔壓力，維持一個上升的壓力過程。而用于穩(wěn)定壓力的物流不會冷凝成液體，焦炭質(zhì)量也不會受到影響。因此，

35、采用URS公司的優(yōu)化焦化技術(shù)，使操作者實現(xiàn)在切換四通閥和暖塔期間減緩壓力波動，避免發(fā)泡和沖塔現(xiàn)象?？梢钥刂平固克毫Σ▌樱⑹菇够逐s塔塔頂壓力不受焦炭塔波動的影響。更重要的是在延遲焦化裝置的焦炭塔暖塔和換塔時穩(wěn)定壓力，從而可以提高裝置的操作性、可靠性和安全性。該技術(shù)的優(yōu)點可增加焦化裝置加工能力，提高液收，降低消泡劑用量，穩(wěn)定裝置操作。該技術(shù)在每種工況下均低于10萬美元，其效益取決于煉廠流程配置和焦化裝置設(shè)計?，F(xiàn)已有好幾個煉廠采用此技術(shù)均達到予期效益36,37。2.3.3 美國Cokertech公司的最大焦技術(shù)美國Cokertech公司的最大焦化（Maxicoking）技術(shù)集成了所有用于改進延

36、遲焦化裝置操作的穩(wěn)定性、可靠性和效益性的專有控制方法的專利技術(shù)，該技術(shù)在焦炭塔頂予熱和切換期間，控制地注入輕、重瓦斯油石腦油來減少壓力波動（圖13）。該技術(shù)是在焦化周期的予熱和切換階段，將來自分餾塔的輕重瓦斯油或焦化石腦油產(chǎn)品循環(huán)返回?zé)岬脑诰€焦炭塔頂。輕瓦斯油（LGO）或石腦油在被注入熱焦炭塔時即閃蒸,增加了在線焦炭塔中生成的熱油氣體積。增加的油氣允許操作員穩(wěn)定焦炭塔壓力，并保持上升的壓力分布。在壓力控制所需的流量下，不會有LGO或石腦油冷凝，因此不會降低焦炭質(zhì)量。圖13 Maxicoking專利技術(shù)的焦炭塔壓力控制系統(tǒng)38該技術(shù)在美國德克薩斯州的Crow Central的加工能力68.8萬t

37、/a的二塔延遲焦化裝置，焦炭塔操作周期為18小時，平均塔空高7.01m，日產(chǎn)陽極焦約350千噸。采用Maxicoking專利技術(shù)效益見表8所示。采用Maxicoking技術(shù)之后，可以提高裝置加工能力，液體產(chǎn)品產(chǎn)率，減少焦炭產(chǎn)率，抗泡劑用量，更重要的是提高裝置的可靠性，操作性和安全性。以上例Crow Central的延遲焦化裝置每年可得到12百萬美元的利潤38。表8 Crown Centnal焦化裝置比較數(shù)據(jù)項 目基準Maxicoking差值原料密度，API13.114.4+1.3加工能力，桶日1235612510+153液收，桶日8853(71.6%)10566(84.5%)+1713(+13

38、%) 石腦油14411780+339 瓦斯油68488087+1239循環(huán)比1.171.01-0.16(-85%)加熱爐燃料氣，百萬Btu/時6756.3-10.7(-14.5%)硅注入量，加侖塔123-9(-75%)塔高空，英尺（塔高60英尺）2132+11(+34%)焦炭塔壓力，磅英寸2（表）3124-7(-22.5%)焦炭， 噸塔352296-56(-16%)分餾塔頂油氣分離罐壓力，磅英寸2（表）1710-7(-41%)2.3.3 循環(huán)周期縮短延遲焦化循環(huán)周期是提高延遲焦化加工能力的有效方法。一般，焦化循環(huán)周期為24小時分為7個步驟。目前幾乎所有的新建延遲焦化裝置均采用現(xiàn)代化的短循環(huán)操作

39、方式，即對每對焦炭塔而言為1820小時。通常，將循環(huán)周期從24小時降到20小時，裝置處理量可提高20。工業(yè)上把循環(huán)周期從24小時縮短到2018小時可以較容易做到。實施一個中等的消除瓶頸就可完成把循環(huán)周期縮短到1816小時，16小時以下較困難。但是，如果在設(shè)計中認真考慮包括焦炭處理、急冷和切焦過程中的供水和水的回收，放空系統(tǒng)以及冷凝油回用系統(tǒng)等保安系統(tǒng)，則今天在一些老裝置中實施14小時的焦化循環(huán)周期已不少見。有幾個煉廠為加工重質(zhì)原料，改（擴）建時增加了第三焦炭塔，采用12小時的焦化循環(huán)周期17。表9表示典型的生焦周期內(nèi)16小時和12小時的6塔操作時間的分配，但在12小時的除焦周期內(nèi)有幾段是重疊的

40、，這部分需要額外的放空和焦炭處理設(shè)備39。表9 16，12小時生焦周期焦炭塔循環(huán)時間分配操作步驟16小時生焦周期12小時生焦周期生焦1612小吹氣0.750.5大吹氣0.250.25冷焦和注水54.5排水21拆卸頭蓋10.25除焦32安裝頭蓋試壓11暖塔3.52.5合計3224短循環(huán)周期雖然能提高裝置處理能力，但是以降低操作效率，增加維護費用和縮短裝置使用壽命為代價。焦化循環(huán)周期由21小時縮短到18小時，焦炭塔壽命損失25。因此，英國BP公司認為：焦化循環(huán)周期的長短取決于許多因素，是可以改變的。對新設(shè)計的延遲焦化裝置建議采用20小時的循環(huán)周期，然后通過縮短焦炭塔空塔時間把循環(huán)周期從20小時減少

41、到1816小時。目前，美國有套延遲焦炭裝置通過采用先進工藝技術(shù)和操作技巧把原設(shè)計為20小時的循環(huán)周期縮短到16小時，又在加強管理的基礎(chǔ)上，進一步縮短到14小時，使原設(shè)計的裝置加工能力增加40左右。目前，新設(shè)計的循環(huán)周期一般為1820小時，對于較老的裝置，1214小時的循環(huán)周期也不少見。美國Lummus公司設(shè)計的焦塔操作周期是18小時，該公司認為這種設(shè)計具有在低循環(huán)比的條件下增加加工能力的操作靈活性。圖14表示美國API 1966年組織的調(diào)查的54份報告的生焦周期的分布，從圖中可見，生焦周期為16小時的有15份，占總數(shù)的27.7約1/3左右，生焦周期為18小時的占20.4。圖14 生焦周期時間3

42、1雖然短循環(huán)操作可以擴大裝置處理量，但是也可以不選擇短循環(huán)操作而是選擇在現(xiàn)有一對焦炭塔基礎(chǔ)上增加一個焦炭塔，形成三塔操作。圖15表示三個焦炭塔的操作程序圖25。三塔改造通常在現(xiàn)存的二塔基礎(chǔ)上新增一個新塔，新塔和框架建在舊塔臨近處，并可利用舊塔原有的焦炭處理設(shè)施?，F(xiàn)有的加熱爐要服務(wù)三個焦炭塔，一般操作包括每個塔依次充焦和雙倍時間除焦，而生焦時間可縮短。如：9或10小時的生焦和18或20小時除焦的三塔焦化流程，比12小時生焦周期操作的雙塔焦化流程則更有的加工能力。這種改造方式適用于進料顯著變重或存在焦化循環(huán)周期不能大幅縮短的時工況下39。當(dāng)需要將生焦周期由14小時減少到12小時，處理量可提高17的

43、處理量。新增一對焦炭塔，不需要嚴格控制生焦周期，就可大大提高處理量39。 1 2 3SSQQQQQQQQQQHTHTSSQQQQQQQQQQSSQQQQQQQQQQAT標記 小時生焦12S吹汽2Q急冷和充塔7D排液2U卸蓋1除焦5HT上蓋和試壓1暖塔636圖15 三個焦塔的操作程序圖焦炭塔生焦時間，12小時25，392.3.4 焦化分餾塔為適應(yīng)裝置處理能力的提高和降低操作壓力及超低循環(huán)比操作要求，美國Foster wheeler公司對焦化分餾塔作了相應(yīng)的改造，即在塔內(nèi)采用一個敞開式的洗滌噴淋室，在噴淋室的下面接觸區(qū)，采用若干排鴨嘴型的“熱屏蔽”環(huán)形擋板，以防止因液體流率太小而引起塔板結(jié)焦或堵塞

44、。其次在分餾塔油氣進口下方設(shè)置熱防護罩，進口為下彎管結(jié)構(gòu)，管端在塔底液面下面，以防止進料飛濺。在實施零循環(huán)比焦化裝置設(shè)計改造時，原分餾塔處理能力顯能太小，則FW公司的改造設(shè)計是通過直接急冷焦炭塔塔頂油氣管線共同冷凝重焦化蠟油和超重焦化蠟油產(chǎn)物，作為塔底產(chǎn)品回收。此外，為保護加熱爐穩(wěn)定操作，塔底設(shè)有在線除焦系統(tǒng)25,33,34。在分餾塔的改造設(shè)計中，F(xiàn)W公司推薦用填料代替中段回流段塔板。美國Gllitsch公司曾在委內(nèi)瑞拉的一個加工能力為1.0Mt/a的延遲焦化裝置中曾成功地用Gempack填料代替20層浮閥塔板，并更換了液體分布系統(tǒng)，壓力降低了6.89Kpa33。美國Shell公司的高通量塔盤

45、（Shell Calming SectionTM/HiFiTM）與規(guī)整填料相比具有投資低、耐腐蝕、易操作和維修等特點，在分餾塔改造設(shè)計中，應(yīng)在分餾段負荷最大部分的HGO循環(huán)處和輕蠟油（LGO）抽出線以下部分換上高通量塔盤。洗滌段采用擋板塔盤，上面帶有噴霧段。氣液分離器可采用Shell公司的葉片入口設(shè)備34。2.4 安全性由于延遲焦化裝置是間歇連續(xù)操作，又是高溫操作。在設(shè)計時則要用現(xiàn)行、最新技術(shù)和設(shè)計準則以便提供裝置的安全性。在工藝設(shè)計階段，要準備工藝危險分析文檔、確定裝置布局、足夠的防護通道和維修通道、確定工藝裝置有關(guān)安全要求如：緊急隔離閥、焦炭塔和加熱爐連鎖裝置以及自動拆卸頭蓋的方法等。在完

46、成工藝配管和設(shè)備簡圖后，應(yīng)啟動HAZ0P（危險的可操作性分析）分析，焦炭塔和加熱爐區(qū)域要進行完全的HAZ0P分析28,29。2.4.1 焦炭塔塔底（頂）法蘭的自動卸蓋系統(tǒng)卸蓋系統(tǒng)是指焦炭塔底底（頂 ）蓋的自動卸蓋系統(tǒng)，實行遙控以達到保護操作人員的安全。而頂蓋不向底蓋那樣有著溫度梯度和熱焦、高溫水問題，目前頂蓋也采用自動化的卸蓋系統(tǒng)。自動卸蓋系統(tǒng)包括卸蓋設(shè)施及相應(yīng)的水力系統(tǒng)和控制器組成。主要有法蘭拆裝系統(tǒng)，進行管線切斷及對直系統(tǒng)、套管溜槽、操作車和水力裝置等部分23。頂蓋系統(tǒng)在切焦平臺操作臺遙控操作。卸蓋系統(tǒng)自動化保證了焦炭塔操作安全性和減少焦炭塔的操作周期28,29。2.4.2 環(huán)境保護生態(tài)環(huán)

47、境是人類生存和發(fā)展的基本條件。裝置建設(shè)也需要考慮保護和建設(shè)好生態(tài)環(huán)境，延遲焦化裝置也不例外。延遲焦化裝置的主要污染源仍可分為氣體、液體、固體和噪音四大類。表10列出了延遲焦化裝置四大污染源。 表10 延遲焦化裝置的污染源28,29類型污染源氣體加熱爐的燃料氣安全閥和工藝控制閥的排放氣短時排放焦炭處理過程的焦粉污染液體分餾塔頂?shù)暮蛭鬯固克禋夂屠鋮s的水和污油，焦炭塔切割水設(shè)備沖洗排放的重輕質(zhì)污油含油污水排放焦池排放水不合格產(chǎn)品地表水固體焦粉噪音加熱爐、氣體壓縮機、焦炭切割泵、空冷及控制閥 目前延遲焦化裝置的設(shè)計特別要考慮到環(huán)境保護，在美國和其他國家的環(huán)境保護設(shè)計應(yīng)符合美國EPA（環(huán)境保護署）

48、和其他國家和地區(qū)的環(huán)保法規(guī)，此外還要符合OSHA（職業(yè)安全和健康）及地方、客戶等等的種種標規(guī)范。在職業(yè)健康和安全方面，分別要進行工作危害分析（JHA），工藝危險的可操作分析（HAZOP）和安全檢查（SCL）分析等。目前國外將最有效的控制技術(shù)（BACT）也應(yīng)用到延遲焦化裝置的環(huán)境保護。在污水治理方面，收集的含硫污水循環(huán)至凈水罐，然后再利用于焦塔的冷卻和清焦，在焦炭塔加熱期間的冷凝水送至卸焦板，最終也循環(huán)至凈水罐；冷切焦水利用完全循環(huán)原理降至最小化，廢水自循環(huán)和被再利用；蒸汽發(fā)生器間歇排放的廢水經(jīng)急冷之后循環(huán)至卸焦板，作為冷切焦水的補充水。廢氣處理方面，加熱爐煙氣的控制應(yīng)采用低NOx噴嘴或選擇催化

49、還原技術(shù)。短時排放可利用濕式除塵系統(tǒng)；蒸汽除焦期間產(chǎn)生的蒸汽或回收或經(jīng)加熱爐煙囪排至大氣；為提高油氣收率，在焦炭塔吹汽前30分鐘，將塔頂混合油氣排入分餾塔，后1小時的混合油氣排入放空系統(tǒng)處理。焦粉污染的治理，采用焦炭直接裝入鐵路槽車系統(tǒng)，封閉式傳送帶輸送系統(tǒng)和濕粉塵的抑制系統(tǒng)以及在工藝過程中在分餾塔和放空塔設(shè)置過濾器，后可使最小經(jīng)的焦粉積泵在工藝設(shè)備，然后人工運輸和加入到焦炭產(chǎn)品中，凈水罐要定期排空至迷宮網(wǎng)，用過濾器脫除工藝廢液中的焦炭粉后送到焦池。表11表示美國Lummus公司關(guān)于延遲焦化裝置實施的環(huán)境保護設(shè)計。 表11 延遲焦化裝置實施的環(huán)境保護設(shè)計28,29污染源解決辦法流出物污油循環(huán)或

50、送至裝置邊界線之外酸性水處理和循環(huán)焦化裝置廢水裝置內(nèi)循環(huán)烴類液體洗滌排放最大量地回收油在裝置內(nèi)循環(huán)重污油系統(tǒng)輕污油系統(tǒng)含烴液體至含油污水減少油類排放焦粉至含油污水固體液體分離器放空塔氣體送至火炬或壓縮機入口處加熱爐污染高效率的加熱爐低NOx噴嘴在線清焦在離線除焦期應(yīng)注入急冷水加熱爐的機械清焦切焦時塔頂氣相通風(fēng)從頂部冷卻泄漏污染減少泄漏源雙端面機械密封過濾流體焦粉污染從工藝過程中脫除焦粉減少焦炭處理盡量采用密閉式焦炭處理系統(tǒng)潤濕焦炭以防止焦粉飛揚3. 延遲焦化工藝設(shè)計的改進延遲焦化工藝的主要（關(guān)鍵）設(shè)計特點包括在線計算機控制、自動化的卸蓋系統(tǒng)、雙面輻射加熱爐、現(xiàn)代化的焦炭塔機械設(shè)計和革新的水管理

51、焦炭回收系統(tǒng)。美國Lummus公司給出的延遲焦化裝置關(guān)鍵設(shè)計特點如表12所示。表12 Lummus公司延遲焦化裝置關(guān)鍵的設(shè)計特點28,29項 目早期的設(shè)計目前的設(shè)計操作壓力2535psig(0.170.25MPa)15psig(0.1MPa)焦炭塔卸蓋系統(tǒng)手動自動四通閥手動旋塞閥電動球閥蒸汽吹掃閥楔形旋塞閥手動球閥楔形旋塞閥楔形閘閥手動或自動焦炭塔和結(jié)構(gòu)布置好有所改進，降低投資焦化加熱爐單面輻射加熱爐雙面輻射加熱爐焦炭塔直徑最大27英尺（8.23米）可高至30英尺（9.14米）焦炭塔安全聯(lián)鎖無廣泛應(yīng)用安全設(shè)計80年代廣泛應(yīng)用環(huán)境保護輕重焦化蠟油符合80年符合最近的燃料標準 代標準設(shè)置放空塔污油至含油污水系統(tǒng)輕重污油分離系統(tǒng)平面布置好已改進，更好實現(xiàn)維修方便和安全操作通道焦炭塔暖塔切換就地控制室3.1 工藝設(shè)計延遲焦化裝置因其特殊性，在進行工藝設(shè)計時除一般裝置設(shè)計需考慮的因素外，還要確定焦炭塔的操作周期，由不同原料停工每一操作步驟與每個焦炭塔操作步驟相應(yīng)的流率、溫度和壓力曲線，確定與平面布置有關(guān)的焦炭脫水，焦炭處理，焦炭裝載和運輸?shù)荣Y料。工藝方案是