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延迟焦化工艺的现状简析与荒煤气带走热量的利用方向和回收利用途径

时间:2020-10-18 16:37:18 作者:阳辰焦化设备文章来源:本站点击:156

其一、延迟焦化工艺的现状简析

随着原油开发技术的不断优化升级,在原油开采方面的成本得到了降低,因此目前大多数原油加工企业选择通过加工重质原油的方式生产石油产品,但同时过去对重质原油较为依赖的行业逐渐采用煤等燃料进行替代生产,这就造成重质原油市场逐渐出现供需不均的现象,因此通过延迟焦化技术将重质原油轻质化以迎合需求量逐渐增大的清洁汽柴油市场正受到各企业的普遍重视。(1)焦化工艺的分类焦化技术在发展过程中出现了多种形式,护炉铁件其中釜式焦化和平炉焦化因其工作时具有间歇工作、占地面积大和用料较多的缺点,造成生产效率不高的问题,因此这两种方法逐渐被淘汰。接触焦化对使用设备的要求较高,因此该方法需要高的前期投入和维护费用,由于这些问题的存在使得近年来接触焦化的发展明显不足。流化焦化技术在二十世纪五十年代得到了的发展,但由于其副产的流化焦使用范围不广,因此该技术没有得到快速发展。在流化焦化的基础上发展起来的灵活焦化将焦化生成的焦炭与水蒸气进行反映生成了低热值的副产品水煤气,但这种方法只适用于高硫、高氮及高金属量的重质原油,同时流化焦化的费用远高于延迟焦化,因此推广进程发展缓慢。相对上述原油轻质化的方法,延迟焦化技术具有工艺简单、操作方便、装置灵活及生产效率高等特点,因此延迟焦化近年来得到了快速的发展。

(2)我国延迟焦化技术现状由于延迟焦化技术具有其他重质原油轻质化技术无法比拟的优点,因此我国延迟焦化技术发展程度较快。在二十世纪六十年代国内一套延迟焦化设备,在此后的发展过程中我国在延迟技术的装置和操作方面得到了长足发展,目前我国进行延迟焦化的能力已居国际前列。在延迟焦化的发展过程中,我国石油和我国石化作出了巨大的努力,在二十世纪九十年代我国石化投产使用的大规格延迟焦化设备标志着我国焦化技术取得了长足发展,目前我国延迟焦化技术的生产能力已经占到原油加工总量的18%以上。延迟焦化技术已经成为国内进行重质原油轻质化的较重要手段,在延长焦化设备的优化方面我国也逐渐掌握了具有自主知识产权的先进技术。

其二、荒煤气带走热量的利用方向和回收利用途径

从焦炉的热平衡数据表可以看出,荒煤气带出的热量占供入焦炉热量的35%左右。在这部分热量主要包括煤料中水分的加热、汽化带走的热和煤气带走的显热。

因此,针对荒煤气带走的热量的节能主要从两方面考虑,一是降低装炉煤的水分,从而减少荒煤气带走的热量,另外就是回收利用荒煤气中的热能。

①降低装炉煤的水分,实现干燥煤和预热煤炼焦据测算,入炉煤水分每增减1%,炼焦相当耗热量增减58520~66880J/kg干煤。

而干燥煤和预热煤炼焦是降低煤料水分从而达到节能的手段。

干燥煤或预热煤炼焦就是将在炭化室内进行的水分加热、蒸发等过程全部或部分放在炉外完成。湿煤料炉外干燥或预热,通常都是在传质、传热效率较高的流态化装置内进行的,因此湿煤干燥或预热的热耗比在炭化室内进行时要低。由于预热煤装炉炼焦,改变了炭化室内传热的状态,缩短了结焦时间,因此相应地降低了散热损失。焦炉炉门框在保证焦炭质量的前提下,可以适当地降低焦饼中心温度和炉顶空间温度,从而也可减少焦饼和荒煤气带走的显热。据分析,预热煤炼焦比湿煤炼焦节省10%左右的炼焦耗热量,约节能391KJ/kg焦。

目前,国内外趋向于部分去除装炉煤水分炼焦技术的研究开发,即煤调湿技术。煤调湿是把水分>10%的配合后炼焦用煤,使用干燥机将其水分降低至约6%,同时达到合理利用煤炭资源,降低生产成本的目的。这项技术以其较好的经济效益和社会效益受到焦化界的普遍重视,并得到较快发展。

按照预热煤的热源和干燥设备划分,目前国内相关研究机构正开发研究并进行积极工业推广试用煤调湿工艺流程包括用焦炉烟道气显热作热源的煤调湿装置、用焦炉烟道气和荒煤气显热作热源的煤调湿装置、用蒸汽作热源的煤调湿装置、用焦炉烟道气作热源流化床干燥机的煤调湿装置等。

1)用焦炉烟道气显热作热源的煤调湿装置

这种煤调湿装置是利用焦炉烟道气的显热在立式多层干燥机内与湿煤进行直接热交换。煤的水分由一9%降至一6%,采用该种工艺流程的煤调湿装置,在日本只有一处,即中山厂煤调湿装置。

2)用焦炉烟道气和荒煤气显热作热源的煤调湿装置用导热油为热媒,通过烟道换热器和上升管换热器吸收焦炉烟道气和荒煤气显热后温度提高至210℃,在多管回转干燥机内与湿煤进行间接热交换(热媒油走管内,湿煤走管外)。通过调节热媒油温度、干燥机转数、给煤量等措施使煤料水分达到目标值。

与湿煤换热后的热媒油温度降至80℃,送到烟道换热器换热,吸收焦炉燃烧废气余热后温度升高到130℃;再到上升管换热器换热,吸收荒煤气余热后温度升至160℃;再到管式炉用焦炉煤气加热至210℃后,回到干燥机内与湿煤换热,循环使用。

该工艺根据焦炉能流途径和热能组成来设计节能工艺,设计理念十分先进。

一方面尽量回收利用荒煤气、燃烧废气携带的热能,同时充分利用富余的焦炉煤气这种二次能源;另一方面利用回收的余热资源,降低装炉煤水分,从源头上减少荒煤气的带出的热量和炼焦温度,然后降低炼焦能耗。

但该流程工艺复杂、设备庞大、投资大、占地面积较大,未得到推广应用。鞍山焦耐院同日本新日铁公司合作,于1995年在重钢焦化厂设计试用了一套装置。从实际运行情况看,该流程系统线路过长,波及面宽,涉及配煤、炼焦的主体生产,并对煤气净化系统的冷凝鼓风工段有影响,增加了焦化厂生产操作的难度;导热油易泄漏、温度高易燃,对运行管路和设备的要求高,操作管理程序复杂,并且因配套的设备材料难以满足工艺技术的要求,运行期间事故频发,系数低。尤其是炉顶上升管换热器附属的热媒油管路较为复杂,容易漏油引发火灾,因而恶化了操作环境,增大了设备维护的难度和工作量。