指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作工作总结报告汇总.doc

指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作 工 作 总 结 报 告 中国石油大学重质油国家重点实验室管式加热炉科研组 : 一、背 景 为了确保250万吨/年国内单套装置处理能力规模最大、设计原料（沙轻沙重混合油深拔渣油，污泥掺炼）特殊、现场要求运行周期长（达到3年以上）的青岛大炼油延迟焦化装置达到长周期高效运行的目的，2006年9月28日，中国石化工程建设公司与中国石油大学签订了《指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作》项目，合同有效期限为2006年9月28日至2007 年12月31日，开题时，针对总公司所定项目的技术目标是： ⒈ 得到典型油样最大可裂化度、结焦因子及极限生焦率等基础数据； 2．完成焦化炉管内外过程模拟； 3．提出适合典型油样的最优化操作条件。 开题时，针对总公司所定技术内容包括以下几项： ⒈ 实验测定沙轻深拔渣油、沙重深拔渣油及不同配比沙轻沙重混合渣油结焦因子； ⒉ 实验测定沙轻深拔渣油、沙重深拔渣油及不同配比沙轻沙重混合渣油最大可裂化度； ⒊实验测定沙轻深拔渣油、沙重深拔渣油及不同配比沙轻沙重混合渣油、掺炼污泥条件及极限产品分布； ⒋实验测定沙轻深拔渣油、沙重深拔渣油及不同配比沙轻沙重混合渣油12集总动力学常数； ⒌对焦化炉结构、炉管系统进行优化设计； ⒍对在役焦化装置的炉出口裂解深度进行调研； ⒎在1～6的基础上，对大型化焦化炉出口裂解深度进行过程模拟，提出最优化的操作条件； ⒏对焦炭塔反应机理进行研究，提出解决减缓焦炭塔焦粉携带的技术方案。 二、完成主要工作 本项目为中石化总公司《劣质渣油延迟焦化成套技术开发与工业应用》项目的子项目，详细细节参见《指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作研制报告》，结合合同要求，中国石油大学重质油国家重点实验室管式加热炉科研组，完成了以下工作： ㈠ 理论基础研究部分 延迟焦化是一种利用重油在热转化深度较低时不易出现结焦前体物（结焦母体）的特性，在焦化加热炉管内获得重油轻质化所需要的能量，然后在焦炭塔内完成生焦反应的工艺过程。控制焦化炉炉管结焦速率是确保延迟焦化装置长周期运行的基础；尽量提高焦化炉生焦反应给热量，确保生焦反应（吸热）所需要的热量，减少装置的焦炭产率，是该工艺过程获得经济效益的技术关键。 焦化炉是延迟焦化装置的核心单元设备，焦炭塔的反应过程与结果由焦化炉控制，其地位与催化裂化提升管，乙烯装置裂解炉相当，决定了装置规模、操作周期及经济效益，炉管结焦是导致操作后期炉管管外壁温度上升损坏的根本原因。 减少炉管结焦与降低焦炭产率目标是相互矛盾的：较低的炉出口温度与炉管表面热强度，会降低介质与油膜的峰值温度（Peak Temperature），对减少炉管结焦有利，但同时减少了生焦反应焦化炉给热量，进而导致焦炭塔内生焦反应不完全，焦炭中低挥发分增多，严重影响液体产物收率。基于此科研组： ⒈ 对炉管结焦机理进行了进一步研究； ⒉ 提出了油品“最大可裂化度” 概念； ⒊ 提出了管内介质“正常延迟状态” 概念； ⒋ 提出了生焦反应焦化炉给热概念； ⒌ 提出了提高生焦反应给热量的方法。 上述基础工作为“指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作”奠定了基础。 ㈡ 焦化炉管内外过程模拟软件及专用实验设备完善 炉管结焦速率与操作结构及物性都有关系：焦化炉炉管结焦速率等于结焦前体物生成速率与脱落速率之差，影响炉管结焦速率的因素可以分为两类：一类为影响结焦前体物生成速率的因素如原料性质、油膜温度(Film Temperature)等；另一类为影响结焦前体物脱落速率的因素如边界层厚度、管内流动主体结焦前体物浓度等。由于炉管结焦速率影响因素过于复杂，因而本研究提出了管内介质“正常延迟状态”及“生焦反应焦化炉给热” 概念以避免直接计算结焦速率并达到装置优化设计及操作的目的。 生焦反应给热及炉出口裂解深度不能直接检测，如何通过炉出口温度及注汽量得到生焦反应给热及控制炉管结焦的关键工艺参数，必须通过焦化炉管内外过程模拟才能得到；焦化炉管内外工艺过程极为复杂管外包括燃料燃烧、高温烟气湍流流动及辐射传热，管内包括重油热转化反应及结焦、两相流流动等过程，得到生焦反应给热及炉出口裂解深度等关键工艺参数必须借助专门的计算工具及实验设备。在原科研工作基础上本次研究过程中： ⒈ 开发完善了通用对流模块； ⒉ 实验测定了可适合多种油样的12集总动力学常数； ⒊ 开发完善了多个管外辐射传热模块； ⒋ 软件对不同结构、操作条件及物性的适应性进行了考察对比； ⒌ 对专用实验设备的控温软件进行了智能升级； ⒍ 提出了焦化原料加工性能评价方法； 上述工作使“指导焦化炉优化设计和延迟焦化装置操作”成为可能。 ㈢ 青岛焦化原料加工性能评价及焦化炉操作条件剖析 延迟焦化工艺特点导致控制炉管结焦速率与提高生焦反应给热量相互矛盾，