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延迟焦化装置加工掺柴油稠油的问题及对策_王航空_张梅

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延迟 焦化 装置 加工 柴油 问题 对策 航空
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加 工 工 艺石油炼制与化工PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS2014年 1月 第 45卷 第 1期收稿 日 期 :2013-06-24;修改稿收到日期 :2013-08-04。作者 简 介 :王航空 ,2003年毕业于西安石油大学化学工程与工艺 专业 ,工程师 。现从事工艺技术管理工作 ,已发表论文18篇。通讯联系人 :王航空 ,E-mail:wanghangk_jh@petrochina.com.cn。延迟焦化装置加工掺柴油稠油的问题及对策王航 空 ,张梅 ,郭斐 ,辛 根源(中国石油天然气股份有限公司克拉玛依石化公司 ,新疆 克 拉玛依834000)摘要 :总结了中国石油天然气股份有限公司克拉 玛依 石化公司焦化装置稠油原料中大比例掺炼柴油的经验 。针对轻油组分含量超高引起的电脱盐超电流 、设备异常运行 、焦粉携带 、柴油拔出率低等问题 ,对装置加工量 、原料换热及分馏塔侧线进行了优化调整和技术改造 。结果表明 ,稠油掺柴油后 ,蜡油收率降低 ,汽油 、柴油收率超过了计算模拟值 ,优化了装置产品分布 ,保证了装置高效及长周期运行 。关键词 :延迟焦化稠油减压渣油柴油收率近几年 ,随 着新疆油田公司在超稠油开发技术上的重大突破 ,风城油田超稠油产量迅猛增长 ,预计2015年产量 将达到4Mt?a[1]。而距风 城油田约102km的克拉 玛依石化公司 ,是风城油田超稠油的主要加工基地 。为了解决风城超稠油长距离管道输送的难题 ,采用超稠油掺柴油的输送工艺 ,这对主要加工风城油田超稠油的克拉玛依石化公司1.5Mt?a延迟焦化装 置产生了很大的影响 ,使装置平稳及长周期运行面临挑战 。1 焦化装置原料现状1.1 原 料组 成1.5Mt?a延迟焦化装置设计主要以稠油为原料 ,掺炼10%~30%稠油减 压渣油 。2012年12月风城油 田超稠油掺柴油以来 ,延迟焦化装置原料组成发生了很大变化 。目前原料主要为掺柴油稠油 (风城超稠油掺体积分数为20%~25%的0号柴油 ),并掺炼5%~10%稠油减 压渣油 。克拉玛依焦化稠油原料性质见表1和表2。从表1和表2可以看出 ,原料中掺入20%~25%的0号柴油 后 ,1.5Mt?a延迟焦化装置原料 明表 1克拉玛依焦化装置原料性质项目 稠 油 原油 掺柴油稠油密度 (20℃)?(kg·m-3)947.6  938.7运动黏 度 (100℃)?(mm2·s-1)228.1  58.47残炭 ,% 6.906.52凝点?℃ 13 -18酸值?(mgKOH·g-1)4.35  3.87表 2克拉玛依焦化装置原料实沸点收率沸程?℃总收 率 (w),%稠油 原 油 掺柴油稠油初馏点~160?160~200  0.42?0.69  0.42?2.43200~220?220~240  1.11?1.94  4.93?9.29240~260?260~280  3.15?4.63  15.01?20.57280~300?300~320  6.47?8.68  24.83?27.03320~340?340~350  11.34?12.69  29.11?30.17350~360?360~380  14.10?16.98  31.31?33.70380~400?400~450  20.13?23.84  36.68?38.61450~470?470~490  30.48?37.79  43.34?48.19500~520  40.93  51.54>520  98.71  98.57显变轻 ,密 度 、黏度及馏程数据变化较大 ,这使焦化装置分馏塔及柴油系统达到极限操作条件 ,严重影响装置平稳及长周期运行 。1.2 工 艺流 程稠油进装置后 ,依次经过电脱盐系统 、原料罐 、分馏塔 ,经加热炉升温到491℃后送入 焦炭塔进行深度的热裂化和缩合反应 ,油气进入分馏塔进行分离 ,生产气体 、汽油 、柴油和蜡油[2],石油焦留 在焦炭塔内 。具体流程见图1。第 1期 王 航 空 ,等 .延迟焦化装置加工掺柴油稠油的问题及对策图 1工艺 流 程示意2 稠油掺 柴油装置存在的风险及问题2.1 电 脱盐 罐电流超高原油 进 焦 化 装 置 压 力 为1.9MPa,温 度 为70℃,经换 热后进电脱盐装置温度为142℃左右 ,压力 为1.0MPa,原料改 为掺柴油稠油后 ,电脱盐系统电流迅速从160~180A升高到220~240A,换热后 压力从1.00MPa上升到1.15MPa,电脱盐系 统异常运行 。2.2 轻 油含 量超高稠油掺柴油后 ,原料中沸点小于360℃的轻油组 分质量分数由14.10%增加到31.31%(见表2),部分通 过闪蒸的形式从原料罐罐顶气相线直接进入分馏塔塔柴油段 ,其余经升压换热到320℃后 ,随原料 油进入分馏塔塔底 。由于原料罐中没有塔盘 ,闪蒸量的增加会造成油气雾沫夹带加剧 ,使少量重组分在未经分馏的情况下进入柴油组分 ,造成柴油颜色变深 ,影响柴油质量 。而从原料罐底部进入分馏塔塔底的轻组分 ,如果在分馏塔中没有及时拔出 ,将会造成加热炉进料泵异常运行 ,进入焦炭塔汽化后 ,会使焦炭塔内油气线速明显增加 ,导致焦粉携带入分馏塔的量增加 ,影响装置长周期运行 。2.3 柴 油系 统超负荷在稠油中掺柴油前 ,柴油泵出口实际流量为294t?h,小于柴 油泵设计最大流量328t?h。稠油中掺 入20%~25%的柴油 后 ,分馏塔柴油段负荷明显增加 ,柴油出装置量增加 ,回流取热量也将相应增加 ,柴油侧线总量可能会超过泵设计值 。此外 ,柴油量增大后 ,柴油出装置温度升高 ,尤其在高温季节 ,会导致柴油出装置温度超标 。2.4 柴 油拔 出率低稠油中掺入20%~25%的柴油 后 ,由于柴油中含有不稳定成分及相互反应等原因 ,导致这部分柴油不可能完全被拔出 ,严重影响装置的经济效益 ,所以柴油拔出率最大化成为分馏系统调整最重要的目标 。3 采取的措施及效果焦化装置稠油掺柴油 ,首先需要控制加工量 ,在小于最大加工量的前提下进行操作优化 。根据工艺核算和分馏塔塔盘核算结果 ,结合装置历史最大加工量 ,确定装置最大加工量不超过196t?h,可以保 证原料罐 、分馏塔及柴油泵的正常运行 。3.1 降低电脱盐温度启 用新改造的换热流程 ,将电脱盐进料前 的柴油-原料换 热器E-2105?1、E-2105?2切换到 电脱盐罐之后 ,使电脱盐温度由142℃降低到130℃,在保证 脱盐脱水率的前提下 ,降低电脱盐系统压力及电流值 ,保证电脱盐系统正常运行 。同时 ,关闭E-2105?1、E-2105?2的副线 ,提 高原料罐温度 ,实现热量的有效利用 。3.2 优化原料换热流程稠 油掺 柴油后 ,原料中轻油组分必须在原料罐和分馏塔中分离出去 ,而不能进入焦炭塔 。经过核算 ,当原料罐温度控制小于280℃时 ,原料中小 于360℃的轻油 组分约20%从 原料 罐罐顶闪蒸直接进入分馏塔柴油段 ,而不会造成原料罐超压 ,也不会影响柴油产品质量 。轻油组分中其余80%随 原料 油进入分馏塔底 ,而分馏塔塔底温度控制不小于360℃,可以保 证塔底油中残留的柴油组分不会对装置正常运行产生影响 。在核算及模拟数据的基础上 ,对装置原料换热器进行优化调整 ,关闭部分原料换热器的副线 ,使原料罐温度提高了近10℃,保 证原 料进罐温度控制在270~280℃之间 ;对分 馏塔循环油系统进行改造 ,增加循环油370℃热回流 流程 ,同时将循环油下回流温度由255℃提高至263℃,并降低 循环油回流量 ,保证塔底温度大于360℃;对原料 进56石油炼制与化工2014年 第 45卷分馏塔 上 、下进料比例进行调整 ,使循环比由0.53降到0.43,减少了 分馏塔塔底油中柴油的含量 ,保证了加热炉进料泵的正常运行 ,控制了焦粉携带 ,保证了装置平稳操作及长周期运行 。分馏塔塔底油馏程数据见表3。表 3分馏塔塔底油馏程数据项目 掺 柴 油前 掺柴油后馏程?℃初馏点 2312365% 300  32610% 351  36030% 415  41050% 448  46170% 506  495520℃馏 出量 ?mL  72  753.3 优 化分 馏侧线回流稠油掺柴油后 ,分馏塔负荷显著增加 ,蒸发段温度升高21℃,循 环油 抽出温度升高13℃,蜡 油抽出 温度升高14℃,中 段油 抽出温度升高4℃。通过增加各侧线回流量加大取热量 ,保证分馏塔的气液相平衡和热量平衡 ,使柴油泵出口实际流量控制305t?h左右 ,小于柴 油泵设计最大流量 。同时 ,进行流程改造 ,从出装置柴油主流程上分一条DN80的管线 ,引175℃的柴油至冷焦放空空气冷却 器管束下方 ,新增柴油翅片管用作放空空气冷却器的伴热盘管 ,冬季可以防止放空空气冷却器管束冻凝 ,夏季可以降低柴油温度 。经放空空气冷却器冷却的柴油并入柴油出装置主流程后 ,可以保证柴油出装置温度控制在65℃以 下 。分馏系 统主要操作参数见表4。3.4 优 化产 品分布通过原料换热流程的优化 ,提高了分馏塔塔底温度 ,降低了循环比 ,实现了柴油从分馏塔底的深拔 ;通过降低蜡油上回流 ,控制中段冷却回流 ,加大柴油上回流等措施优化分馏侧线操作 ,降低了蜡油收率 ,提高了柴油收率 ,优化了装置产品分布 ,使汽油 、柴油收率超过了计算模拟值 ,实现了装置高效运行 。具体物料平衡数据见表5。表 4分馏系统主要操作参数项目 掺 柴 油前 掺柴油后原料罐温度?℃ 265.8  275.6原料进分馏塔温度?℃ 318.1  323.5分馏塔塔底温度?℃ 357.0  365.2蒸 发段 温度?℃ 375  396循环油抽出温度?℃ 370  383蜡油抽 出温度?℃ 348  362柴 油抽 出温度?℃ 234  238柴油出装置温度?℃ 49  53分馏塔塔顶温度?℃ 122  120分馏塔塔顶压力?MPa  0.95  1.05循环比 0.530.43表 5物 料 平 衡数据 w,%项目 掺柴 油前 掺柴油后 模拟值柴油掺炼比 023.25  25投入稠油 79.8072.26  80渣 油 20.2010.94  0柴油 016.80  20合计 100100  100产出干气 5.133.05  4.24液 化气 1.992.13  3.6汽油 20.1917.54  14.72柴油 48.5857.66  56.32蜡油 9.816.75  8.96石油焦 13.8812.45  12.16合 计 99.5899.58  100损失 0.420.42  04 结束语1.5Mt?a的延迟 焦化装置加工掺柴油稠油后 ,较好地解决了装置面临的一系列问题 ,优化了产品分布 ,提高了轻油收率 ,保证了装置的安 、稳 、优运行 ,但是从轻油收率最大化的角度出发 ,仍然有进一步提升的空间 ,尤其是柴油馏分的深拔 。参 考 文 献[1]杨莉 ,王 从 乐 ,姚玉萍 ,等 .风城超稠油掺柴油长距离输送方法 [J].油气储运 ,2011,30(10):768-770[2]宦 建波 .稠 油加工工艺探讨 [J].炼油技术与工程 ,2012,42(3):29-3266第 1期 王 航 空 ,等 .延迟焦化装置加工掺柴油稠油的问题及对策PROBLEMS AND SOLUTIONS OF DELAYED COKING UNIT PROCESSINGULTRA-HEAVY OILS BLENDED WITH DIESELWangHangkong,ZhangMei,Guo Fei,Xin Genyuan(PetroChina KaramayPetrochemical Company,Karamay,Xinjiang834003)Abstract:The experience of processingultra-heavyoils blendinglarge proportion of diesel fractionin the delayed cokingunit of KaramayPetrochemical Companywas summarized.The problems of over-current in electrostatic desaltingunit,exceptional runningof equipments,entrainingfine coke powder inoil vapor and lower diesel yield were caused bythe blendingof diesel.After controlingthroughput,op-timizingthe heat exchanger system and revampingthe side-cut of distilation unit,the CGO yield is re-duced and the gasoline and diesel yield exceed the analogvalue.Furthermore,product distributions areoptimized and the operation cycle of the unit is prolonged.KeyWords:delayed coking;ultra-heavyoil;vacuum residue;diesel;y櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫸櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐殾殾殾殾ield简讯Lukoil公司分 析2025年前能 源发展趋势 ,不看好生物燃料俄国 石 油巨头 Lukoil公司最 近发布了全球烃加工行业的长期展望报告 ,主要结论有 :①全球对液化气的需求将继续增长 。主要消费增长来自发展中国家的交通运输领域 。②北美石油产量增长不会导致全球油价暴跌 。由于对页岩油藏的评估还有很大的不确定性 ,故应谨慎估计美国石油生产的潜力 。油藏替代成本的不断增长 、欧佩克的平衡作用以及美元贬值等诸多因素 ,都会使油价长期保持在当前水平 。③欧洲炼油工业正在经历整体危机 。美国汽油进口下降和中东 、亚洲等地新建高效炼油厂的投产 ,都将对欧洲炼油工业产生长期的负面影响 。④天然气消费将比石油消费增长更快 。中国的天然气消费增长潜力最大 ,而欧洲市场 (俄国传统客户 )仍将保持停滞状态 。⑤要保持俄国的石油产量 ,需要大规模采用新技术 ,否则到 2016或 2017年俄国 石油产量就会开始下降 。⑥俄国炼油工业将会进行大规模的现代化改造 ,但汽油不足的风险仍然存在 。⑦俄国天然气工业的主要挑战是获取新的市场 。展望报告还对亚洲国家的机动化和全球生物燃料的前景进行了分析 。发展中国家的机动化是影响 、未来石油需求的一个主要因素 。从千人汽车保有量来看 ,发展中国家远远落后于发达国家 。全球汽车保有量显著增长是可能的 。在预测期内 ,汽车保有量最显著的增长将发生在中国 。目前 ,中国千人汽车保有量为 40(译者注 :根据国家统计局的数据 ,2010年,中国千人汽车保有量为58,千人小型和微型客车保 有量为 44,千人轿车保有量为 30)。到 2025年 ,该数据将 接近 200,这 意味 着从 2010年到 2015年汽车保有量将增加 2.2亿辆 。在印度和其它发展中的亚洲国家汽车保有量也会有显著增长 。到 2025年 ,非洲的汽车保有量将开始大幅度 增长 。货车和卡车将对车用燃料需求增长做出巨大贡献 。预计到 2025年这类车辆的总数将增长 1.4亿辆 。根据 Lukoil公司的 估计 ,全球汽车总量在 2010-2025年间将会 增长 6.7亿 辆 。这将导致燃料消费增长 9Mbbl?d(1bbl≈159L)。根据 Lukoil公司的 估计 ,始于 2005年左右 的全球生物燃料消费的快速增长不太可能再现 。欧洲生物燃料生产成本高 ,在补贴下才得以发展 。在德国 ,生物柴油的生产成本几乎比常规柴油燃料高两倍 。然而 ,欧洲炼油工业正在经历的这场危机却迫使欧洲各国政府削减生物燃料补贴项目 。结果是 ,许多欧洲生物燃料生产商正遭受损失 。除此以外 ,欧盟委员会已经提议降低第一代生物燃料消费的目标值 ,将其在全部车用燃料消费量中的比例从原来设定的 10%降 至 5%。如果这项建议通过 ,将对欧 洲生物燃料的消费产生负面影响 。美国是世界最大的生物燃料生产国 。据信其开发生物燃料的初衷是基于减少美国对进口石油依赖的战略必要性 。但是非常规烃类产量的增长已经减少了用生物燃料来代替石油进口的需求 。许多专家怀疑 ,从环境的角度来看 ,生物燃料的生产是否合情合理 。因为一般说来 ,从农作物生产燃料需要使用化石燃料 。考虑上述因素 ,Lukoil公司对未来生物燃 料的前景持相当保守的观点 。[程薇摘译自Hydrocarbon Processing,2013-10-01]76
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