1、彈丸焦生產方案的經濟效益和實施措施,金陵石化，胡 堯 良13601464796； huyaol@sina.com； huyal@yahoo.com,2,目 錄我國延遲焦化的現狀對生成彈丸焦的利弊的認識產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益實施彈丸焦生產方案的措施結束語,,彈丸焦生產方案的經濟效益和實施措施,3,延遲焦化2010年概況,4,延遲焦化2010年概況,S公司，23家企業(yè), 35套裝置33套的總規(guī)

2、模 4440萬噸/年平均單套能力 133萬噸/年全年平均運行天數 340天平均裝置負荷率 94.54％總處理量

3、 4140.85萬噸平均輕收（液態(tài)烴+汽油+柴油） 48.87w％平均液收（液態(tài)烴+汽油+柴油+蠟油） 65.52w％平均焦炭產率為 28.40w%,5,延遲焦化裝置的生產現狀,原料重質化 原油變重：沙重、伊重…… 渣油變重：減壓深拔后，比重～1.0， 殘?zhí)?08/09/10年， 24.

4、08? 25.98? 26.13 % （Q）操作條件苛刻化 高爐出口溫度：500 C 低循環(huán)比： 0.3－0.1 短生焦周期：22h，20h， 18h焦炭產率 08/09/10年 27.92 ?28.21?28.40w％,6,延遲焦化裝置的生產現狀,國內一些焦化裝置JL, YZ, GQ, CL, MM, QL, QDKL, LH, TH 加工某些重質渣油原料時

5、 裝置負荷 較高 爐出口溫度 較高 循環(huán)比 較低 生成彈丸焦！,,7,彈丸焦形成的條件和過程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,焦炭層,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1 條件 延遲焦化的工藝特點 焦炭塔的高瀝青質含量進料特性 高溫和高速湍流的

6、塔內特定環(huán)境2 過程重質渣油大分子的裂解反應 ——小分子油品+瀝青質(焦油Tar)瀝青質(焦油Tar)的縮聚反應 ——熱Q + 碳化成焦炭前身物焦炭前身物 (Pre-Coke) ——可塑性+表面張力+粘性， 形成2-5mm彈丸焦(shot coke) 油氣↑焦球↓, 焦炭塔內的流體劇烈的湍流，小球粘結變大 ～30cm，互相撞擊使大球破碎 ——較大焦球沉向焦炭塔的下部和底部

7、 ——焦炭塔塔體發(fā)生晃動和塔內發(fā)出響聲,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,“在中試焦化裝置上很難生成彈丸焦,只有當中試裝置的焦炭塔內的線速和溫度兩者都非常高的時候才有可能。在釜式焦化裝置上根本不能生成球狀的彈丸焦；但其焦炭具有與彈丸焦相似的高熱膨脹系數, 并在顯微鏡下可以看到其焦炭具有彈丸焦的典型結構?！盤aul J Ellis & C. A. Paul Tutorial: Del

8、ayed Coking Fundaments,8,國內對生成彈丸焦的利弊的認識,在彈丸焦生成時焦炭塔晃動塔內有響聲在彈丸焦生成后冷焦不均 焦炭塔變形放水堵管,卸底蓋隱患 除焦塌方卡鉆 影響延遲焦化裝置的安全生產彈丸焦銷售難,9,國內對生成彈丸焦的利弊的認識,采用避免和防止彈丸焦的措施降低爐出口溫度提高循環(huán)比摻煉催化裂化油漿調和低瀝青質的原料——不生成彈丸焦，,但生焦率上升，

9、 液體產品收率下降, 綜合經濟效益受影響！,10,國外對生成彈丸焦的利弊的認識,最大液體產品的收率1 AIChE 1998 Spring National Meeting All other methods of eliminating shot coke such as decreasing temperature, increasing drum pressure, and increa

10、sing recycle ratio, will all increase coke yield (decrease more valuable liquid yields) which is not desired. 降低溫度、提高壓力、提高循環(huán)比，這些避免彈丸焦的方法，都會增加焦炭產率(降低高附加值的液體產品收率)，這是我們不希望得到的。 Paul J Ellis

11、 & Christopher A. Paul Tutorial: Delayed Coking Fundaments,11,國外對生成彈丸焦的利弊的認識,2 Foster Wheeler Coker operation can produce shot coke when heavy feedstocks are processed for maximum liquid yield. Manipulation of

12、operation condition to minimize or avoid shot coke production is generally not economic. 在加工重質原料時，為得到最大的液體收率，焦化會生產彈丸焦。用改變操作條件的措施，去減少或避免生成彈丸焦，通常是不經濟的。 In the case of fuel coke production, there is a general beli

13、ef that shot coke structure of coke means that the coker is being run at the most economic conditions. 通常認為，在生產燃料級焦炭的工況，焦炭呈彈丸焦的結構意味著焦化裝置是在最經濟狀態(tài)下運行。 John D Elliot, Shot

14、Coke: Design & Operations,12,國外對生成彈丸焦的利弊的認識,3 ConocoPhillipis Many refineries prefer to avoid shot production. However, feedstocks with high asphaltene and aromatic content trend to produce shot coke over spong

15、e coke, and operations at higher temperatures and lower pressure also lean toward shot coke production. In fuel-grade units, it is typically more economical to operate at conditions that produce shot coke, because of gre

16、ater liquid yields and better margins for advantaged crude slates, as well as increased throughput due to faster coke drum turnaround times. 許多煉廠偏愛采用避免彈丸焦生成的操作模式。然而瀝青質和芳烴含量高的原料更易生成彈丸焦，高溫和低壓的操作也傾向于生成彈丸焦。對生產燃料級焦炭的焦化

17、裝置來說，在生成彈丸焦的操作條件下運行，表明其更具有經濟性。這得益于它有更高的液體收率, 更寬的原油選擇余地，和更快的焦炭塔除焦切換時間增加裝置的處理量。 Rick Wodnik & Gary C Hughes, Delayed Coking Advances,13,國外對生成彈丸焦的利弊的認識,4 Lummus Technology The prim

18、ary objective of refiners opting for a fuel grade delayed coking unit is to convert inexpensive bottom of the barrel oil into the maximum possible yield of clean products, especially distillate liquids. Fuel grade coke i

19、s a undesirable byproduct of this upgrading process that should be minimized. 煉油廠選擇延遲焦化裝置的主要目的，就是將便宜的塔底油最大可能地轉化為清潔的產品，尤其是餾分油液體產品。燃料級焦炭是該工藝不希望的副產品，其產率應該最小化。 Ahmad A. Faegh & John Collins, Coker

20、Drum Monitoring Essentials,14,產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例1: C公司焦化，循環(huán)比對液收和處理量的影響,注： 表格引自集團公司延遲焦化調研報告，2005,15,產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例2: L公司焦化，1.0 Mt/a, 原料: 遼河稠油 加工量118t/d，循環(huán)比0.55，溫度500 C,注： 數據引自 張 鋒等，《煉油技術與工程》，2006，12，p11,16,

21、產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例3： K公司，1.4 Mt/a，原料：北疆稠油,注： 數據引自叢新興等. 《煉油技術與工程》 2006, 08, 15-17,17,產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例4 , J公司, 3#焦化,1.6Mt/a, 原料:進口原油的渣油,注: 2008－08 數據，由J公司 顧承瑜提供,18,產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例4 , J公司, 3#焦化,1.6Mt/a, 原料:進口原油的渣油 w%

22、,注: 2008－08 數據，由J公司 顧承瑜提供,19,產生彈丸焦時焦化裝置的經濟效益,案例5：Q公司, 焦化, 2.5Mt/a, 原料:進口原油的渣油 循環(huán)比0.25? 0.15, 彈丸焦 無 ? 有,注：數據由 Q公司 郭守學提供,20,彈丸焦生產方案的全廠效益預測,100萬噸/年焦化裝置液體收率提高, 焦炭產率降低 1個 %

23、 1、 油品與焦炭的差價：￥2000 元/噸2、 蠟油去催化加工后的效益：￥￥￥ 3、循環(huán)比下降后處理量增加：￥￥￥4、油漿不摻煉，銷售或加工：￥￥￥5、 原油結構的改變：￥￥￥ 綜合經濟效益2000～3000萬元/年,彈丸焦方案定義目標：最大液體產品收率最低焦炭產率原料：重質，高瀝青質操作條件：高爐出口溫度低循環(huán)比低操作壓

24、力,21,彈丸焦——安全生產和提高效益的最大障礙,延遲焦化生成彈丸焦時，潛在巨大的經濟效益但大多數焦化裝置的操作原則： ——避免或抑制彈丸焦的生成發(fā)現有彈丸焦生成的跡象或產出彈丸焦后，采取各種措施降爐溫、提循環(huán)比、摻油漿、調原料確保了裝置的安全運行！完全正確的，無可非議！彈丸焦成為焦化裝置的安全生產和提高效益的最大障礙！,22,彈丸焦成為最大障礙的原因,過去客觀上我國在延遲焦化的綜合技術能力較弱

25、 裝置的設計原則：以普通渣油為基礎 關鍵設備的配置：全自動底蓋機 無 除焦系統自控 弱 下游裝置的配套：焦蠟加工 受限主觀上對重質原料、高瀝青質原料的認識 不足針對彈丸焦的操作規(guī)程欠全，操作經驗缺乏生產、技術、銷售等部門統籌管理能力 較弱安全生產的壓力太大!,近幾年來我國的焦化技術進步很大，但對彈丸焦的認識提高有限，多數

26、還處于被動應付的狀態(tài)安全生產 PK經濟效益,23,實施彈丸焦生產方案的措施,1 技術措施:可調循環(huán)比技術焦炭塔大型化技術加熱爐優(yōu)化技術加熱爐爐管在線清焦技術和機械清焦技術焦炭塔塔頂和塔底的全自動底蓋機技術焦炭塔除焦系統的順序控制技術針對延遲焦化產生彈丸焦的設計考慮,24,實施彈丸焦生產方案的措施,2 提高人員素質焦化裝置的管理者、操作員，要有很強的掌控能力： 能根據原料性質，確定并控制合適的操作參數熟

27、練掌握焦炭塔生焦－冷焦－除焦各環(huán)節(jié)的精細操作技巧具有對加熱爐爐管的防結焦、在線清焦和機械清焦的經驗,具有對分餾塔的結鹽結焦的預防和處理經驗 確保安全運行！,25,實施彈丸焦生產方案的措施,3 學習國外的措施Foster Wheeler John D Elliot Shot Coke: Design & Operations,用改變操作條件的措施，去減少或避免生成

28、彈丸焦，通常是不經濟的。幸運的是彈丸焦生產所引起的操作難題可以通過某些措施來解決，如精細設計、操作技巧和操作說明等。,ConocoPhillipis Rick Wodnik & Gary C Hughes Delayed Coking Advances,經驗表明：嚴格遵守焦化的操作規(guī)程，實踐除焦系統的最佳操作法，遵循焦炭塔的除焦程序，能有效地并安全地掌控彈丸焦的生產，防止可能發(fā)生的焦炭塌落等事故。,Lumm

29、us Technology Ahmad A. Faegh & John Collins Coker Drum Monitoring Essentials,基于工業(yè)裝置（給水冷焦）的經驗，我們已經開發(fā)了一套用KPI 值表示的風險排序工具，它能使操作員評估每個焦炭塔在冷焦后及打開前的狀況，識別潛在的危險，提前采取防范措施，杜絕不希望事故的發(fā)生。,26,實施彈丸焦生產方案的措施,4 總結國內經驗L公司焦化加工遼河稠油，

30、總結了不同操作條件下，彈丸焦生成的規(guī)律，可以控制彈丸焦生成，及其粒度的大小……Q公司焦化 250萬噸/年, 重質和劣質原料, 殘?zhí)?> 26 w%統計到2011年7月，已產出過彈丸焦：>100塔已經基本摸清彈丸焦的生成規(guī)律，能預測彈丸焦的生成制定了焦化生產的指導意見和操作要求從生焦、冷焦、除焦、用焦、賣焦……積累豐富經驗2011年以來，Q公司已不再刻意避免生成彈丸焦，只需做好彈丸焦的產、銷、用（自備CFB鍋

31、爐）的平衡工作。他們對彈丸焦的認識和掌控，已經從必然王國走向自由王國。連續(xù)安全運行了三年，創(chuàng)造了十分巨大的經濟效益。,27,實施彈丸焦生產方案的措施,5 綜合配套措施 5.1 焦化蠟油的出路 銷售 直接進催化 加氫后進催化、加氫裂化,28,實施彈丸焦生產方案的措施,5.2 彈丸焦的利用CFB爐燃料－ZH, SH, WH, QD, JL, LY, QL ……水煤(焦)漿原料,造氣－熱電聯合

32、 (IGCC) 水泥廠燃料 電石,,2009 年全球石油焦的應用分布,5.3 油漿的利用 油漿進焦化加工的經濟效益 油漿與渣油調和生產SBS改性瀝青 蒸餾切割生產芳烴軟化劑 過濾以后用作電廠/加熱爐的燃料,,29,實施彈丸焦生產方案的措施,5.4 原油結構的優(yōu)化與采購，PIMS軟件應用充分利用焦化的運行特性和經濟性能,靈活地選購性價比高的原油 尤其是廉價的重質和劣質

33、原油 降低原油的采購成本，,通過原油的分儲分煉或調和， 優(yōu)化焦化與其它裝置的加工匹配 充分發(fā)揮全廠的資產潛力，實現公司整體經濟效益的提高！,30,結束語,煉油廠迫于經濟效益的壓力，加工重質和劣質原油已成必然趨勢，成熟的延遲焦化工藝，比其它任何煉油工藝能更經濟地加工高瀝青質、高殘?zhí)亢透呓饘俸康脑?，焦化裝置對煉油廠加工重質原油，提高經濟效益非常重要，必須提高焦化在煉廠中的地位，必須采取各種措施確保焦

34、化的安全、高效益地運行。,2004 05 06 07 08 09 2010,31,結束語,延遲焦化裝置在加工高瀝青質含量的原料時，高溫和高速湍流的特定環(huán)境，必然會產生彈丸焦。任何避免和抑止其生成的措施都會降低裝置的經濟效益。如果實施彈丸焦生產方案，100萬噸/年焦化裝置，焦炭產率下降1個 %，液體產品的收率提高，可使全廠的綜合經濟效益提高2000～3000萬元/年,,32,結束語,實施彈

35、丸焦生產方案的措施1. 重新審視彈丸焦生產方案的潛在經濟效益2. 要以最大的液體產品收率，最低的焦碳產率為目標3. 要完善對焦化裝置及其下游裝置的技術改造和設備配套4. 要加強對彈丸焦的利用和銷售的力度5. 要優(yōu)化原油的采購與重質和劣質原油的加工6. 要全面提高焦化裝置的管理者和操作員的素質技能7. 要制定彈丸焦生產方案的操作規(guī)程，并統一操作方法8. 建議加強對彈丸焦的生成－應用全過程的科學研究,煉油廠只有充分利用并發(fā)