延遲焦化節(jié)能新工藝及對(duì)設(shè)備性能的影響_圖文

1、第31卷第4期 2003年4月華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版Journal of South China University of Technology(Natural Science EditionVol 3I No 4 April 2【03文章編號(hào):1000565x(200304一002804延遲焦化節(jié)能新工藝及對(duì)設(shè)備性能的影響郭崇志 梁遠(yuǎn)峰(華南理工大學(xué)工業(yè)裝備與控制工程學(xué)院,廣東廣州510640摘要:在對(duì)煉油裝置中傳統(tǒng)的焦炭塔蒸汽大吹汽工藝進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了以水 代蒸汽的節(jié)能降耗新工藝及其新的工藝步驟,并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),在比較產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)數(shù) 據(jù)、設(shè)備薄弱溫度循環(huán)和應(yīng)變循環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)

2、驗(yàn)據(jù)的基礎(chǔ)上,證明了此新I藝技術(shù)在提高產(chǎn) 品質(zhì)量,降低能源消耗和設(shè)備女荷等方面的新穎性和合理性,分析了由此對(duì)設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn) 行性能帶來(lái)的益處關(guān)鍵詞:延遲焦化;焦炭塔;節(jié)能降耗;新工藝中圖分類號(hào):rE 624.3+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A延遲焦化是煉油化工的重要生產(chǎn)流程之一,主 要作用是利用煉油過(guò)程中的渣油,經(jīng)二次加工,回收 輕質(zhì)油和冶金、國(guó)防、化工等工業(yè)需要的石油焦炭. 其主要工藝過(guò)程(參考文獻(xiàn):盛建業(yè).茂名石化公司 工藝技術(shù)要覽,1992.是“加熱一切換一生焦一冷焦 一除焦”,焦炭塔是其中核心工藝設(shè)備,其操作特點(diǎn) 是冷熱交替循環(huán),以48h為周期.每周期中,塔內(nèi)溫 度循環(huán)過(guò)程為:將經(jīng)過(guò)加熱爐加熱到420

3、490的 渣油,通過(guò)切換由塔底送人焦炭塔內(nèi)進(jìn)行生焦反應(yīng). 反應(yīng)完成后,再由冷焦過(guò)程將生成的焦炭由420 490冷卻至45,隨后通人高壓水進(jìn)行水冷除 焦,再通過(guò)切換將420490的渣油送人焦炭塔, 完成一個(gè)生產(chǎn)周期,循環(huán)操作.其中“玲焦”操作過(guò)程 又分為小吹汽一大吹汽一水冷3個(gè)工藝步驟.在傳 統(tǒng)工藝中,大吹汽一般都是利用系統(tǒng)蒸汽作為冷卻 介質(zhì),將焦炭塔中的熔融渣油從420490左右的 溫度冷卻至120左右.它是煉油過(guò)程中耗用蒸汽 最多的工藝過(guò)程,約每塔次的蒸汽耗用量達(dá)40t左 右.一般煉油廠采用2爐4塔制的雙塔切換操作,以 全年開(kāi)工150次借計(jì),4個(gè)塔每年蒸汽耗量在2.1萬(wàn)噸以上,而且常常在生產(chǎn)

4、高峰期影響全廠的蒸汽收稿H期:2002一0530傳統(tǒng)工藝的“大吹汽”采用蒸汽而不用水作冷卻 介質(zhì),主要原因是傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,大吹汽之前焦炭塔 內(nèi)的焦溫高達(dá)420490左右.用水冷焦要比用蒸 汽冷焦降溫速度快,在420490降溫至45的 急冷過(guò)程中溫差過(guò)大,對(duì)塔壁將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力 沖擊,由于生產(chǎn)周期短,反復(fù)的冷熱沖擊極易造成塔 體變形、開(kāi)裂、疲勞、材料脆化等,從而影響焦炭塔的 安全運(yùn)行和使用壽命.采用蒸汽冷卻,溫降速度緩 和,蒸汽由420490降溫至120的過(guò)程中溫差 相對(duì)較小,且蒸汽擴(kuò)散易于均勻,對(duì)生焦質(zhì)量較有 保證.1水代汽大吹汽工藝分析蒸汽大吹汽工藝中,冷焦時(shí)先用小吹汽過(guò)程對(duì) 管口疏通,然

5、后是大吹汽對(duì)熔融焦冷卻,直至溫度由 420490降至120,再充水冷至45.焦炭塔內(nèi)容積相當(dāng)巨大,塔內(nèi)焦層容積達(dá)幾百 立方米,冷焦前溫度為420490的熔融焦本是一 個(gè)相當(dāng)可觀的高溫?zé)嵩?若達(dá)到同樣的冷焦作用,以 水代替蒸汽注人焦層中,則水在向焦層的擴(kuò)散過(guò)程 中會(huì)不斷吸熱汽化,從而冷卻塔壁.只要控制得當(dāng), 使水在到達(dá)塔壁前全部汽化,就不會(huì)對(duì)塔壁造成激 冷,產(chǎn)生熱應(yīng)力沖擊,從而取得與采用蒸汽進(jìn)行大吹 汽冷焦同樣的效果,合理利用能源,節(jié)約系統(tǒng)蒸汽.第4期 郭崇志等:延遲焦化肯能新T藝廈對(duì)設(shè)備性能的影響大吹汽操作時(shí),通過(guò)注入一定的水量+使其產(chǎn)生蒸汽 (產(chǎn)生的蒸汽量大致與原工藝要求從塔外噴人的蒸 汽量

6、栩當(dāng),則水在熔融焦內(nèi)打散時(shí)產(chǎn)生的蒸汽不斷 使熔融焦沸騰,產(chǎn)生劇烈的攪拌作用,從而義使水汽 更加分散和均勻,直至達(dá)到塔壁前全部汽化,當(dāng)其接 觸到塔壁時(shí)已成為100左右的蒸汽,這與外注蒸 汽的效果完全一樣.由于水不斷汽化,從熱焦中小斷 吸收熱量,使得塔內(nèi)溫度下降,即熔融焦與塔壁的溫 度梯度降低,反而利于改善由于溫差引起的熱應(yīng)力 狀態(tài).此外,長(zhǎng)期生產(chǎn)中,塔內(nèi)壁粘結(jié)了一層堅(jiān)硬致 密的結(jié)焦層,該焦層起到了一定的隔熱保護(hù)作用,對(duì) 緩和蒸汽或水冷卻時(shí)對(duì)塔壁的熱應(yīng)力沖擊破壞是非 常有利的。用水代蒸汽進(jìn)行大吹汽,除了進(jìn)行工藝 試驗(yàn)以控制合理的冷卻過(guò)程外,還要充分考慮新L 藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的影響.基于以上分析,首

7、先計(jì)算達(dá)到完全汽化的水量. 原則上注人的水既要冷焦,又要全部汽化.由此可得 到用來(lái)代替蒸汽冷焦的水用量2J.2工藝試驗(yàn)2.1試驗(yàn)方案工藝計(jì)算表明大吹汽工藝操作需耗用水量約 29t,為了保證進(jìn)入焦炭塔的水能全部汽化,應(yīng)考慮 留有適當(dāng)余量.此外,為r避免一次性注水量太大而 發(fā)生岡汽化不充分,造成部分水直接冷卻塔擘,B成 急冷、急熱沖擊,操作上宜采用分段、分流量注水法 最終制定的方案如表1所示,為了便于比較,將傳統(tǒng) 方案列于表2.采l新工藝操作方案rablc l opcration schcme for ncw processing表2傳統(tǒng)工藝操作方案Table 2opera“on scheme f

8、or tra di【ionalproccsslng 由表l可知,小吹汽后先以8t/h流量的蒸汽 噴半小時(shí)(約4t蒸汽,然后分3段時(shí)間以不同的 流量注水共25t,冷至120后,再與傳統(tǒng)工藝一樣 大阜=充水.22新工藝對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響首先】現(xiàn)場(chǎng)宴驗(yàn)的方法驗(yàn)證和比較了新舊一【藝 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)最的影響,具體做法足:每一試驗(yàn)周期均抽 取產(chǎn)品化驗(yàn),比較其質(zhì)量指標(biāo),由于傳統(tǒng)工藝已有大 量的檢驗(yàn)數(shù)據(jù),故重點(diǎn)測(cè)試新工藝試驗(yàn)的數(shù)據(jù),進(jìn)行 了3次以上的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表3給出了3次試驗(yàn)的產(chǎn) 品質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試數(shù)據(jù)從結(jié)果看,新舊工藝的質(zhì)量指 標(biāo)較為接近,并大大優(yōu)于國(guó)標(biāo)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明采用 新工藝達(dá)到了很好的效果.經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算表明,傳統(tǒng) I一藝中,每生產(chǎn)一塔焦炭約需蒸汽40t,新工藝則只 需5t(比原工藝節(jié)約87.5%,每塔可節(jié)約蒸汽量 35t,4個(gè)塔每年可節(jié)約21萬(wàn)噸蒸汽,此外,還大大 改善了全廠蒸汽供給平衡.表3質(zhì)量指標(biāo)比較(質(zhì)量分?jǐn)?shù)TIble 3Item comparison of produc Ls quali Ly %3新工藝對(duì)設(shè)備的影響