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延遲焦化工藝的現狀簡析與荒煤氣帶走熱量的利用方向和回收利用途徑

時間:2020-10-18 16:37:18 作者:陽辰焦化設備文章來源:本站點擊:156

其一、延遲焦化工藝的現狀簡析

隨著原油技術的不斷優化升級,在原油開采方面的成本了降低,因此目前大多數原油加工企業選擇通過加工重質原油的方式生產石油產品,但同時過去對重質原油較為依賴的行業逐漸采用煤等燃料進行替代生產,這就造成重質原油市場逐漸出現供需不均的現象,因此通過延遲焦化技術將重質原油輕質化以迎合需求量逐漸增大的清潔汽柴油市場正受到各企業的普遍重視。(1)焦化工藝的分類焦化技術在發展過程中出現了多種形式,護爐鐵件其中釜式焦化和平爐焦化因其工作時具有間歇工作、占地面積大和用料較多的缺點,造成生產效率不高的問題,因此這兩種方法逐漸被淘汰。接觸焦化對使用設備的要求較高,因此該方法需要高的前期投入和維護費用,由于這些問題的存在使得近年來接觸焦化的發展明顯不足。流化焦化技術在二十世紀五十年代了的發展,但由于其副產的流化焦使用范圍不廣,因此該技術沒有發展。在流化焦化的基礎上發展起來的靈活焦化將焦化生成的焦炭與水蒸氣進行反映生成了低熱值的副產品水煤氣,但這種方法只適用于高硫、高氮及高金屬量的重質原油,同時流化焦化的費用遠高于延遲焦化,因此推廣進程發展緩慢。相對上述原油輕質化的方法,延遲焦化技術具有工藝簡單、操作方便、裝置靈活及生產等特點,因此延遲焦化近年來了的發展。

(2)我國延遲焦化技術現狀由于延遲焦化技術具有其他重質原油輕質化技術無法比擬的優點,因此我國延遲焦化技術發展程度較快。在二十世紀六十年代國內一套延遲焦化設備,在此后的發展過程中我國在延遲技術的裝置和操作方面了長足發展,目前我國進行延遲焦化的能力已居前列。在延遲焦化的發展過程中,我國石油和我國石化作出了巨大的努力,在二十世紀九十年代我國石化投產使用的大規格延遲焦化設備標志著我國焦化技術取得了長足發展,目前我國延遲焦化技術的生產能力已經占到原油加工總量的18%以上。延遲焦化技術已經成為國內進行重質原油輕質化的較重要手段,在延長焦化設備的優化方面我國也逐漸掌握了具有自主知識產權的技術。

其二、荒煤氣帶走熱量的利用方向和回收利用途徑

從焦爐的熱平衡數據表可以看出,荒煤氣帶出的熱量占供入焦爐熱量的35%左右。在這部分熱量主要包括煤料中水分的加熱、汽化帶走的熱和煤氣帶走的顯熱。

因此,針對荒煤氣帶走的熱量的節能主要從兩方面考慮,一是降低裝爐煤的水分,從而減少荒煤氣帶走的熱量,另外就是回收利用荒煤氣中的熱能。

①降低裝爐煤的水分,實現干燥煤和預熱煤煉焦據測算,入爐煤水分每增減1%,煉焦相當耗熱量增減58520~66880J/kg干煤。

而干燥煤和預熱煤煉焦是降低煤料水分從而達到節能的手段。

干燥煤或預熱煤煉焦就是將在炭化室內進行的水分加熱、蒸發等過程全部或部分放在爐外完成。濕煤料爐外干燥或預熱,通常都是在傳質、傳熱效率較高的流態化裝置內進行的,因此濕煤干燥或預熱的熱耗比在炭化室內進行時要低。由于預熱煤裝爐煉焦,改變了炭化室內傳熱的狀態,縮短了結焦時間,因此相應地降低了散熱損失。焦爐爐門框在焦炭質量的前提下,可以適當地降低焦餅中心溫度和爐頂空間溫度,從而也可減少焦餅和荒煤氣帶走的顯熱。據分析,預熱煤煉焦比濕煤煉焦節省10%左右的煉焦耗熱量,約節能391KJ/kg焦。

目前,趨向于部分去除裝爐煤水分煉焦技術的研究,即煤調濕技術。煤調濕是把水分>10%的配合后煉焦用煤,使用干燥機將其水分降低至約6%,同時達到合理利用煤炭資源,降低生產成本的目的。這項技術以其較好的經濟效益和社會效益受到焦化界的普遍重視,并較快發展。

按照預熱煤的熱源和干燥設備劃分,目前國內相關研究機構正研究并進行積極工業推廣試用煤調濕工藝流程包括用焦爐煙道氣顯熱作熱源的煤調濕裝置、用焦爐煙道氣和荒煤氣顯熱作熱源的煤調濕裝置、用蒸汽作熱源的煤調濕裝置、用焦爐煙道氣作熱源流化床干燥機的煤調濕裝置等。

1)用焦爐煙道氣顯熱作熱源的煤調濕裝置

這種煤調濕裝置是利用焦爐煙道氣的顯熱在立式多層干燥機內與濕煤進行直接熱交換。煤的水分由一9%降至一6%,采用該種工藝流程的煤調濕裝置,在日本只有一處,即中山廠煤調濕裝置。

2)用焦爐煙道氣和荒煤氣顯熱作熱源的煤調濕裝置用導熱油為熱媒,通過煙道換熱器和上升管換熱器吸收焦爐煙道氣和荒煤氣顯熱后溫度提高至210℃,在多管回轉干燥機內與濕煤進行間接熱交換(熱媒油走管內,濕煤走管外)。通過調節熱媒油溫度、干燥機轉數、給煤量等措施使煤料水分達到目標值。

與濕煤換熱后的熱媒油溫度降至80℃,送到煙道換熱器換熱,吸收焦爐燃燒廢氣余熱后溫度升高到130℃;再到上升管換熱器換熱,吸收荒煤氣余熱后溫度升至160℃;再到管式爐用焦爐煤氣加熱至210℃后,回到干燥機內與濕煤換熱,循環使用。

該工藝根據焦爐能流途徑和熱能組成來設計節能工藝,設計理念。

一方面盡量回收利用荒煤氣、燃燒廢氣攜帶的熱能,同時充分利用富余的焦爐煤氣這種二次能源;另一方面利用回收的余熱資源,降低裝爐煤水分,從源頭上減少荒煤氣的帶出的熱量和煉焦溫度,然后降低煉焦能耗。

但該流程工藝復雜、設備龐大、投資大、占地面積較大,未推廣應用。鞍山焦耐院同日本新日鐵公司合作,于1995年在重鋼焦化廠設計試用了一套裝置。從實際運行情況看,該流程系統線路過長,波及面寬,涉及配煤、煉焦的主體生產,并對煤氣凈化系統的冷凝鼓風工段有影響,增加了焦化廠生產操作的難度;導熱油易泄漏、溫度高易燃,對運行管路和設備的要求高,操作管理程序復雜,并且因配套的設備材料難以滿足工藝技術的要求,運行期間事故頻發,系數低。尤其是爐頂上升管換熱器附屬的熱媒油管路較為復雜,容易漏油引發火災,因而惡化了操作環境,增大了設備維護的難度和工作量。


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