2022年6加工劣质塔河渣油及延长生产周期的总结 .docx

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1、加工劣质塔河渣油及延长生产周期的总结中国石化洛阳石油化工工程公司王辰涯 甘丽琳 李和杰中国石化股份有限公司塔河分公司潘先灿 钱卫国 封子文新疆塔里木油田探明储量超亿吨,自开发以来产量逐年增加；该油田生产的原油属高密度、高硫、高酸、高沥青质、高重金属含量的劣质稠油；我国目前的炼油厂基本上是以加工低硫或含硫中质原油,生产燃料及化工产品,其工艺和设备不适合加工塔河劣质稠油,特殊是环保要求的日益严格,并且该稠油运输装卸的难度和成本都很高,因此,塔河劣质稠油出路已成为塔河油田进展的瓶颈；开发劣质稠油加工技术, 建立劣质稠油处理基地,将劣质稠油转化为高附加值的产品,可以合理利用国内原油资源,削减原油进口,

2、促进油田的进展；同时积存加工劣质稠油体会、把握相应技术,可提高经济效益和社会效益；塔河原油由于其比重大、粘度大、轻组分含量低、盐含量高、硫含量高、胶质和沥青质含量、重金属含量高,是我国较难加工重质原油之一,而且在国内尚无大规模加工的体会；为此,中国石化股份有限公司组织石油化工科学讨论院及洛阳石化工程公司讨论院分别就加工流程及原油电脱盐进行了试验室试验,并在沧州炼厂作了工业试验；试验说明,加工塔河原油时存在易结焦,腐蚀严峻等问题,严峻影响装置的开工周期；因此,在装置设计阶段,采纳何种加工技术方案直接影响到装置的生产周期以及其建设投资和经济效益；中国石化股份有限公司塔河分公司推迟焦扮装置由洛阳石化

3、工程公司设计并 EPC总承包,于 2004年11月建成投产；该装置加工塔河劣质稠油,采纳常压焦化的流程,常压渣油直接进推迟焦扮装置；1. 塔河原油性质1.1 设计原油性质表-1塔河原油性质分析工程塔河劣质稠油塔河劣质稠油数据来源原油评判中型数据采样地点库西集油站采样时间2000.82001.9密度 g/cm3200.96660.9678粘度 mm2/s50902.741979.0080145.13255.0011 / 1110087.85凝点-5-7残炭 康氏）m%15.7616.50硫m%2.382.59氮m%0.460.42灰分m%0.059水m%0.1闪点 开口）79142酸值mgKOH

4、/g1.37mgNaCl/L58.09饱和烃31.50芳烃30.20胶质9.9024.60沥青质13.8713.70蜡含量1.06铁4.91.7镍43.641.2铜0.1钙15.119.1钠37.020.7镁0.9-盐组成m%金属含量1.2 塔河渣油性质表-2 塔河渣油性质分析工程350540收率m%78.2844.15v%74.4739.24密度g/cm3201.00851.0855粘度 mm2/s803450.4-100744.2-凝点2050残炭康氏）m%18.6633.01mg/kgm%2.272.57饱和烃28.108.84芳烃37.6336.36胶质17.3926.43沥青质16.

5、8828.37铁6.311.1镍55.798.8铜钒0.15333.40.25591.2铅0.130.2硫 组成m%金属含量mg/kg1.3几种减压渣油的族组成数据表-3几种减压渣油的族组成数据原油种类饱和烃%芳烃%胶质%沥青质%大庆36.733.429.9-成功21.431.345.71.6任丘22.624.353.1-大港28.730.540.8-孤岛11.034.246.88.0沙轻9.250.528.911.4伊朗重6.052.233.78.1科威特5.953.231.09.9以上比较可以看出,塔河原油的减压渣油中沥青质含量远远高于其他原油,即使其常压渣油的沥青质含量也比其他原油的减压

6、渣油高许多；2. 装置设计采纳的延长生产周期的措施2.1 采纳大循环比焦化方案循环比主要是由产品质量以及原料的性质打算的；循环比大时,总液体收率减小,焦炭和气体产率增加,汽油、柴油收率相对提高,蜡油收率相对降低,蜡油质量好；循环比小时,总液体收率增加,汽油、柴油收率相对降低,蜡油收率相对提高,蜡油质量差,焦炭和气体产率降低；由于塔河原油比重大、硫含量高、沥青质含量、重金属含量高,现有常规推迟焦 扮装置及操作条件加工塔河减渣会引起加热炉炉管结焦并易生成弹丸焦；沧州炼厂工 业试验显示,为实现焦扮装置长周期运行,只有尽量降低进焦化加热炉进料中沥青质 的浓度；依据石科院及沧州工业试验数据见下表）,塔河

7、减渣焦化的方案无法实现, 而采纳常压渣油及循环比 1.0时的加热炉进料中沥青质的浓度小于沧州焦化数据,可以实现不小于沧州焦扮装置炉管烧焦周期,同时降低焦化蜡油收率,防止弹丸焦的生成；表-4 不同循环比下的油品性质油品名称原油密度 20）塔河减渣塔河减渣塔河常渣塔河常渣塔河常渣沧州焦化塔河常渣30.96660.96660.96660.96660.96660.9090g/cm原油中沥青质含量, m%13.7013.7013.7013.7013.707.63常渣中沥青质含量, m%16.6016.6016.6016.6016.6012.76减渣中沥青质含量, m%28.3728.3728.3728.

8、3728.37循环比0.41.00.410.771.00.5加热炉进料中沥青质含量,m%20.3614.1911.779.388.308.51依据加工总流程及装置期望少产高硫蜡油、多产柴油的要求,结合塔河原油沥青质高的特点及中国石化石油化工科学讨论院焦化试验工艺数据,设计采纳1.0循环比；同时采纳常压渣油进焦化的加工流程；2.2 电脱盐成套技术焦化操作体会已经说明焦化原料的盐含量直接影响加热炉管结焦速度；保证原油的脱盐成效对焦扮装置的长周期运行至关重要；装置加工原油为塔河重质原油,密度大、粘度大、含盐高、酸值高,塔河分公司原有的常减压装置生产数据说明,塔河原油的盐含量波动较大；另外由于原油与水

9、的比重差小及加工含酸的环烷基原油时存在严峻的乳化现象,采纳常规的电脱盐技术难以保证脱盐成效；西安石化总厂、沧州炼油厂掺炼部分塔河油,电脱盐装置运行很不正常,脱后含盐一般在 10mg/l以上；塔河分公司常减压装置加工的原油完全为塔河油,其电脱盐装置三级电脱盐脱后含盐量一般在40mg/l左右；洛阳石化工程公司工程讨论院为此进行了专题讨论,在经过试验室试验,工业装置试验的基础上提出针对塔河原油加工的电脱盐成套技术；该成套技术包括：三级电脱盐串联电脱盐罐内部结构采纳鼠笼式电极经过优选的破乳剂及电脱盐助剂经过优选的脱盐注水量及药剂注入量经过优选的脱盐温度、混合强度经过优选的电脱盐电场强度2.3 采纳“两

10、炉四塔”焦化工艺流程塔河常渣中的沥青质含量较高,简单产生较高的泡沫层,假如按常规焦炭塔设计,可能产生焦粉的夹带；设计按 “两炉四塔 ”运算,且油气线速较低,有利于装置的长周期运转；2.4 焦化分馏塔2.4.1焦炭塔顶油气进分馏塔闪蒸段下部,常压渣油进料位置在闪蒸段上部,中间设数层人字挡板；2.4.2 设置蜡油回流至分馏塔底,掌握塔底温度以防止结焦；2.4.3 分馏塔塔底设置循环泵进行连续的循环搅拌防止塔底焦粉堵塞；2.4.4 设置进料分布器；2.5 设置消泡剂及阻焦剂注入设施注入消泡剂能有效的降低焦炭塔内的泡沫层高度,削减焦粉夹带；注入阻焦剂可以延缓结焦；2.6 焦炭塔设置中子料位计措施为精确

11、检测焦炭塔内焦炭层高度,焦炭塔安装中子料位计；2.7 加热炉设计2.7.1 采纳双面辐射,延长焦化炉的连续运行周期辐射炉管采纳双面辐射形式布置,以提高其平均热强度,降低峰值热强度,因而可降低最大油膜厚度、管壁温度、物料停留时间；2.7.2 采纳在线烧焦技术在不停焦化加热炉的条件下,对多管程加热炉中的某一列管程进行烧焦；2.7.3 采纳多点注蒸汽技术,同时适当增大注汽量依据管内介质不同的加热阶段,在管路系统不同部位分别注入不同比例的水蒸汽,减缓炉管中的结焦,延长焦化炉的运行周期；由于塔河原油的特殊性,加热炉注汽量较一般装置适当提高；2.7.4 采纳新型燃烧器依据辐射炉膛结构、炉管布置型式等,采纳

12、小能量和相对扁长形及低NOx 燃烧器,以保证在供应工艺所需热量相匹配的炉膛单位燃烧热容积下,炉膛内热强度分布的匀称性的要求；2.7.5 选用相应抗腐蚀材料选用相应的抗腐蚀材料以保证装置的长周期安全运行；2.8 采纳有效的工艺和设备防腐、抗腐措施2.8.1 工艺防腐由于塔河原油为高硫高酸原油,存在较为严峻的腐蚀问题,为保证装置的长周期安全运行,装置设置电脱盐、注水、注缓蚀剂和注氨等工艺防腐措施；2.8.2 设备防腐、抗腐措施2.8.2.1 焦炭塔选材装置加工原料属高含 S2.38%m）,高含酸劣质原料,原料通过高温裂解反应后, 有机酸对焦炭塔腐蚀作用不明显,对焦炭塔的腐蚀主要表现为硫化物对设备造

13、成的腐蚀,主要有高温 S腐蚀和低温湿 H2S腐蚀；一般来讲介质从 240开头高温 S对设备的腐蚀随温度的上升而加剧,到 480左右腐蚀达到最高点；在这种腐蚀环境下,碳钢的腐蚀速率一般都比较高,而含 Cr合金钢的腐蚀率远比碳钢小,这是由于Cr是具有钝化倾向的元素, Cr的存在能在钢的表面形成双层的垢壳,其外层为多孔的硫化亚铁,内层为致密的 Cr2O3,当Cr含量大于 5%以上时,就能生成比较稳固的尖晶石型化合物,因此焦炭塔选用 15CrMoR为主体材质,同时考虑到上部的腐蚀严峻位置采纳0Cr13复合板；2.8.2.2 分馏塔和高温换热器选材由于装置加工的塔河劣质稠油属高硫、高酸原油,在装置的高温

14、部位,柴油抽出以下部位高温介质所接触的设备,采纳 316或316L等材质提高设备的抗腐蚀才能；2.8.2.3 加热炉炉管选材对流段炉管和辐射炉管入口部分选用 316L,其他部分炉管采纳 Cr9Mo ,提高加热炉炉管的抗硫、酸腐蚀和高温氧化才能；2.8.2.4 管道、阀门选材选材针对装置加工高含硫含酸油的实际情形,为了防止管道的低温硫腐蚀和高温硫及环烷酸腐蚀,管道设计时在以下部位实行防腐措施：辐射进料泵的出入口管道；焦化炉进料管道和出口管道 ,以及与四通阀相联接的管道； 焦炭塔进料管道和出口油气管道及部分甩油管道；分馏塔进料管道和出口油气管道及进空冷的油气管道； 分馏塔底蜡油循环线以及温度大于

15、250的蜡油线；3.装置运行成效塔河分公司推迟焦扮装置自 2004年12月初投产以来始终平稳运行,未显现弹丸焦情形；3.1 开工原油性质表-5 开工原油性质工程油样用途塔河原油 A开工用油塔河原油 B开工用油取样时间2004.092004.09密度 20 ）0.92810.9429运动粘度 50108.0204.08026.0346.76水分 w%0.280.12机械杂志 w%0.140.24盐含量 ugNaCl/g518124凝固点-20-19残炭 w%12.514.6灰分0.0510.059总酸值 MgKOH/g0.200.25胶质 w%12.514.3沥青质 w%9.010.6元素分析C

16、84.9485.37H11.6711.46S2.12.4N0.420.43金属分析Al0.10.1Ca28.06.3Cu0.10.1Fe2.54.8Mg1.90.4Na13724.7Ni29.936.2Pb0.190%53774%由上表可以看出,开工用油较设计原油比重小,性质略好于设计用油；3.2 物料平稳表-6物料平稳项目2005 年 4 月2005 年 5 月设计输原油1136251146713600 t/d入重整 C5 馏分222240t加氢干气690688直馏石脑油5.644.844.88直馏柴油21.9122.1116.6液化气2.893.082.80焦化汽油16.0916.5414

17、.16焦化柴油28.4827.5627.45蜡油0.811.172.74甩油1.100.861.17焦炭18.5919.2224.31干气4.424.465.49加工缺失0.080.170.40输出从上表可看出,装置实际产品分布不管是轻收仍是液收都要优于设计,特殊是焦 炭产率比设计要低 5个百分点以上,这主要是加工的原油比设计的轻,从开工以来,装置的原油重度在 0.93左右,而装置是按重度大于 0.96的重质原油设计的；装置始终贯彻大循环比的设计原就,因此蜡油产率比设计值低出1.5个百分点以上；3.3 主要操作条件表-7 主要操作条件项目单 位设计实际操作原油进闪蒸塔温度225210常压炉炉出

18、口温度360360常顶温度133120 130常顶压力MPa0.050.03 0.05常压塔底温度351340 350焦化炉辐射出口温度500495焦化炉对流管出口温度310310焦化生产炉分支进料量t/h29.328.0 30.0生产炉分支注汽量kg/h350+150350+150焦碳塔顶压力MPa0.170.14分馏塔塔顶压力MPa0.10.12分馏塔顶温度114110 125分馏塔蒸发段温度385385分馏塔塔底温度365365循环比 对常底油）1.00.95 1.04生焦周期h24243.5 加热炉运行情形3.5.1 加热炉管壁温度表-8 加热炉管壁温度 单位： ）时间2004.122

19、005.012005.022005.032005.042005.05TI1151A1534.2554.6540.8539.0538.4TI1151A2544.4558.6551.0556.0544.4TI1151A3564.8580.2580.0584.8553.6TI1151A4580.2584.0574.6576.4582.4TI1151A5582.2582.8579.8579.6575.8TI1151A6541.0554.6563.0560.4565.6TI1152A1540.4566.6556.8553.2541.6TI1152A2564.8579.0569.6578.6575.6TI

20、1152A3576.6591.2575.8593.4596.8TI1152A4571.0581.4586.2598.6596.4TI1152A5575.2584.2592.4590.8600.2TI1152A6562.0572.6575.6568.0584.2TI1153A1548.0563.4571.0541.4545.0TI1153A2557.6574.4566.6567.4540.0TI1153A3563.4582.0582.6583.2581.4TI1153A4559.4570.4575.8589.2582.0TI1153A5565.0585.6595.0580.6595.0TI115

21、3A6568.6587.6579.0573.4582.2TI1154A1559.2585.2571.2565.6572.8TI1154A2564.4581.8580.0580.0572.6TI1154A3572.4588.6593.0595.8591.6TI1154A4583.0589.0594.4590.0593.6TI1154A5586.0588.6592.8585.6597.4TI1154A6574.6581.4584.0590.0597.4TI1151B1576.0550.6573.6554.4564.6564.4TI1151B2589.8578.4592.6587.0592.8591

22、.4TI1151B3590.2571.2590.0589.0590.0597.0TI1151B4599.2576.6585.0583.0590.0594.0TI1151B5596.4578.4585.2593.2598.0597.2TI1151B6570.8563.2579.4589.8587.4593.0TI1152B1577.2557.2572.6577.4567.2583.6TI1152B2587.4564.8571.6574.6579.4577.0TI1152B3586.4577.4582.0591.2590.8593.0TI1152B4566.0579.2581.6583.0595.

23、0585.0TI1152B5589.2571.8580.4594.4593.4598.4TI1152B6553.4556.2576.0569.2577.0590.2TI1153B1545.4534.2540.0546.8538.0558.4A炉膛管壁温度B膛炉管壁温度TI1153B2552.8551.8559.4558.6560.0555.0TI1153B3590.6577.2593.0592.6592.2600.8TI1153B4565.4558.8565.6578.8578.2572.2TI1153B5586.4581.2586.0591.6591.4597.0TI1153B6571.45

24、80.2585.6586.2585.6600.0TI1154B1562.8553.6559.0566.8551.6548.8TI1154B2559.6561.6578.0584.6567.2564.2TI1154B3576.6580.0576.2585.0584.4587.2TI1154B4531.6533.4533.2568.0578.2569.6TI1154B5575.0581.8579.8590.0587.4599.2TI1154B6574.2575.4596.8595.2587.2601.0注：加黑数据为炉出口处管壁温度；3.5.2 加热炉炉管压降表-9加热炉炉管压降单位： MPa）2

25、005.22005.32005.42005.5A 炉 1 路1.041.11.111.131.141.12 1.12 1.15 1.15 1.13 1.14 1.15 1.14 1.13 1.14 1.19 1.17 1.18 1.17 1.17A 炉 2 路1.151.151.161.191.191.21.191.21.21.19 1.19 1.19 1.16 1.17 1.17 1.17 1.15 1.23 1.23 1.28A 炉 3 路1.111.231.231.231.221.22 1.22 1.211.21.11 1.19 1.19 1.18 1.19 1.16 1.17 1.17

26、 1.19 1.221.2A 炉 4 路1.171.181.21.171.161.17 1.14 1.17 1.191.11.13 1.141.21.21.21 1.23 1.21 1.25 1.26 1.22B 炉 1 路1.02B 炉 2 路1.081.121.111.121.151.16 1.14 1.11 1.13 1.15 1.14 1.16 1.15 1.14 1.14 1.13 1.14 1.16 1.16 1.17B 炉 3 路1.051.091.091.121.131.12 1.14 1.12 1.14 1.14 1.16 1.15 1.17 1.14 1.15 1.18 1

27、.19 1.16 1.19 1.17B 炉 4 路1.041.11.081.081.081.08 1.07 1.09 1.08 1.07 1.09 1.11 1.14 1.11 1.13 1.13 1.13 1.16 1.15 1.16注： B炉 1路入口压力表有问题；由上述数据可以看出,经过几个月的运行,炉出口处管壁温度较开工初期有所上 升,炉管压降也有所增加；今年 6月,由于装置显现了两次停电事故,两台加热炉进行了烧焦,从烧焦情形来看,没有显现严峻的结焦情形；3.4 电脱盐运行成效由塔河分公司化验分析室采样分析原油含盐含水数据见表-10；表-10电脱盐运行成效分析工程日期原油盐含量, mg

28、/L原油含水, %脱前一级二级脱后脱前一级二级脱后2005.4.7.19:0024.310.127.831.750.05痕迹痕迹痕迹2005.4.8.4:0025.2815.38.164.760.03痕迹痕迹痕迹2005.4.8.10:00172.419.4910.511.690.03痕迹痕迹痕迹2005.4.9.4:0027.299.375.603.220.03痕迹痕迹痕迹2005.4.9.10:0019.806.883.903.170.03痕迹痕迹痕迹2005.4.9.19:0075.6425.619.446.510.03痕迹痕迹痕迹2005.4.10.4:0028.5924.2314.7

29、71.280.03痕迹痕迹痕迹2005.4.10.19:0022.4117.898.592.770.03痕迹痕迹痕迹2005.4.11.4:0061.3328.911.351.80.03痕迹痕迹痕迹2005.4.11.10:0059.4739.5613.173.120.1痕迹痕迹痕迹2005.4.12.10:0018.5313.759.884.360.05痕迹痕迹痕迹上述数据说明,装置通过调试、优化操作条件,原油经过电脱盐后盐含量基本达到脱盐指标；含水痕迹,远小于深度脱盐后原油含水不大于0.3%要求,满意了装置的设计要求,满意炼油厂装置的平稳、长周期的运行的要求；4 结论4.1塔河原油比重大、粘度大、轻组分含量低、盐含量高、硫含量高、胶质和沥青质含量、重金属含量高,是我国较难加工重质劣质原油之一；4.2 塔河原油采纳大循环比焦化工艺是合理的；4.3 装置运行情形说明设计采纳的各种延长装置运行周期的措施是合适的；