提高轻油收率的深度延迟焦化技术:实现劣质重油轻装上阵

  由中国石油大学(华东)和中国石油化工股份有限公司金陵分公司等承担的提高轻油收率的深度延迟焦化技术项目,突破了管内反应停留时间不超过40秒的限制,主要经济指标优于国外先进水平。目前该技术已在全国50多套延迟焦化装置上获得应用,总加工规模超过5500万吨/年,接近全国延迟焦化总规模的50%,每年减少石油焦100万吨以上。该项目获得2017年度国家科技进步二等奖。

  当前我国劣质重油轻质化主要通过延迟焦化装置完成,全国每年加工原油约5亿吨,产生3亿吨重油,焦化处理1.2亿吨,副产3000万吨固体石油焦,浪费了宝贵的石油资源。

  延迟焦化是一种重要的石油二次加工技术,是在炉管不结焦的前提下让重油快速通过加热炉管,使焦化反应延迟到焦炭塔进行的工艺过程。焦化炉是整个装置的核心,控制炉管结焦是该工艺过程平稳操作的关键。但常规的延迟焦化技术仅通过提高焦化炉出口温度来降低焦炭产率,易导致干气产率高影响轻油收率,炉管结焦过快,制约了装置的经济效益和操作安全。

  因此,降低石油焦产率、提高轻质石油产品收率成为延迟焦化技术进步的关键,还符合国家重大战略的需求。该项目一位负责人介绍说,这项技术基于重质油热反应化学和辐射传热理论,提出了精确表征重油结焦倾向的反应特性参数,并开发专门测定设备;基于炉管管壁动态结焦机理和过程模拟技术,创立了兼顾控制炉管结焦和提高生焦反应给热量的准则等,最终开发了结焦速率低、停留时间长、处理量大、轻油收率高的深度延迟焦化技术,突破了国外最新技术管内反应停留时间不超过40秒的限制。

  该技术于2012年通过了中国石化组织的专家组验收。专家组认为:该项目对加热炉结构进行系列优化,研制了大功率贴墙燃烧器等创新设备;在金陵石化Ⅰ套延迟焦化装置应用,连续运行18个月,加热炉处理量由120万吨/年提高至165万吨/年以上,液体收率增加2.67%,焦炭产率降低2.52%,经济效益显著;技术达到国际先进水平。

  该项目实现了三方面的创新:首次是原料评价创新。该项目提出了精确表征重油结焦倾向的关键指标——结焦因子,开发了新的评价方法及专用设备,将传统物性表征方式改为反应特性表征,解决了重油结焦倾向评价准确性和时效性差的难题。

  其次是设计和操作创新。该项目建立了直接针对炉管结焦的设计和操作新准则,将焦化炉设计、操作过程由粗放的“加热炉”层级上升到精细“反应炉”层级;基于辐射传热、炉管结焦机理研究,开发了焦化炉管内外过程模拟技术,打破了国外核心技术垄断;突破了国外焦化炉管内反应停留时间不超过40秒的限制;创立了低温长停留时间增加反应给热量的工艺思路,理论上保证了该技术优于国外同类技术。

  最后是工程应用创新。该项目通过研制新炉型、开发定向燃烧器、异型定向反射砖、与热强度相匹配的炉管吊挂、匹配深度裂解的焦炭塔及分馏塔配件等,将最高边界底层温度降低20℃以上,从而保证了长停留时间、高反应深度条件下焦化炉仍能长周期运行。

  该技术入选体现中国21世纪炼油技术水平、具有国际竞争力和中国独立知识产权的16项外推专有技术之一,被编入王基铭院士组织编写的《中国炼油技术新进展》。

  该技术在金陵石化、扬子石化和武汉石化应用取得了良好效果后,又推广至中国石化30套延迟焦化装置,获得了我国主要炼油企业的高度肯定。其中,金陵石化160万吨/年延迟焦化装置在2009年1月采用该技术进行改造,一次开车成功,处理量提高至190万吨/年,液体产品收率提高2%以上。武汉石化120万吨/年延迟焦化装置2010年12月采用该技术进行扩能优化改造,处理量提高至150万吨/年,液体产品收率提高2%以上。鉴于该技术应用效果与经济效益显著,金陵石化和武汉石化分别在2010年和2012年,再次采用该技术对其125万吨/年和60万吨/年延迟焦化装置进行了技术改造。另外,扬子石化二套延迟焦化装置采用该技术后,装置生产能力提升10%以上,装置焦炭产率降低,经济效益显著。

  此外,该技术还引起了荷兰、巴西、加拿大等国家石油公司的关注,并开展了实质性合作。


关键字:焦化
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