一種減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法
2023-08-09 03:28:56
專利名稱：一種減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法
技術領域：
本發明屬於一種在不存在氫的情況下烴油的非催化熱裂化工藝，更具體地說，是一種降低焦化瓦斯油收率的延遲焦化方法。
背景技術：
由於延遲焦化的投資和操作費用低，能把劣質減壓渣油或汙油轉化成價值高的液體和石油焦等產品，延遲焦化依然是煉廠主要渣油加工技術，受到人們普遍重視。目前，國內外在提高延遲焦化工藝過程的液體收率及降低普通焦炭產率方面作了大量的研究和工業應用工作，主要工作是通過降低焦化裝置操作的循環比來提高液體產品收率，循環比通常降至0.05～0.15，甚至利用單程操作來實現液體產品收率的最大化，為了防止因降低循環比導致焦炭質量下降和加熱爐管結焦傾向加大的情況，焦化系統引入非焦化的碳氫稀釋劑，上述工作的主要問題是液體產品收率提高的部分主要是重瓦斯油餾分的增加，由於該重瓦斯油硫氮等雜質特別是鹼氮含量高，焦粉、瀝青質及殘炭值大，餾分相當重，給後續加工過程如加氫精制或催化裂化等帶來很大的困難以至於使後加工過程變得不經濟，這樣差的重瓦斯油最經濟的去處還是延遲焦化，其實，傳統延遲焦化工藝的焦化瓦斯油由於來源於減壓渣油，其硫氮等雜質特別是鹼氮含量已很高，是催化裂化的非理想原料，且其催化裂化柴油十六烷值僅28～32，燃燒性能差。因此，將焦化瓦斯油在焦化過程中消化掉，儘量多出高十六烷值(達48～55)的焦化柴油是一個有意義和有希望的工藝過程。長期的延遲焦化過程實踐知道，提高焦化過程的操作循環比可降低焦化瓦斯油收率，但是，由於受焦化加熱爐提供的熱量及溫度限制，與更容易焦化的常規焦化原料如減壓渣油一起通過加熱爐輻射爐管的焦化瓦斯油，沒有足夠的熱量和溫度和停留時間進行深度裂化，隨後的焦炭塔由於反應溫度下降無法使焦化瓦斯油進一步裂化，因此大循環比操作的焦化瓦斯油收率難以下降到較低的水平。
CN1246512A公開了一種重油的熱裂化工藝，該專利採用另設一臺加熱爐和一臺反應器將焦化瓦斯油加熱進行熱裂化，反應油氣再進原焦化分餾塔分餾，其中的未裂化的瓦斯油再返回焦化系統。該方法需另設一臺加熱爐和一臺反應器，由於該反應器不是焦炭塔，採用的熱裂化溫度較低，有部分未轉化的焦化瓦斯油回焦化系統，相應降低裝置處理量。
CN1176287A公開了一種多產柴油的延遲焦化工藝，該專利採用將焦化瓦斯油部分(350℃～420℃)再用泵打回焦化加熱爐與焦化原料及循環油一起加熱再進焦炭塔進行焦化反應。該工藝由於上述原因，這部分焦化瓦斯油進一步裂化的程度有限且出一部分重焦化瓦斯油。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提出一種單獨對焦化瓦斯油單獨進行加熱反應來減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法。
本發明提供的方法包括將常規焦化原料、焦化瓦斯油分別加熱至420℃～505℃、490℃～525℃後進入焦炭塔，反應生成的焦炭留在焦炭塔內，分離焦化油氣得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油(以下簡稱CGO)，其中CGO在一個焦化周期的一段時間中代替常規焦化原料作為焦化進料，經焦化加熱爐加熱至490℃～525℃進入焦炭塔反應。
本發明利用CGO原料不易結焦的特點，提高其反應溫度，使其單獨深度裂化，CGO收率降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15個百分點，焦炭揮發分降低到4m％～12m％，也延緩了焦化加熱爐結焦傾向。
圖1是本發明提供的減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法示意圖，該圖為一爐二塔流程。
圖2是本發明提供的減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法示意圖，該圖為二爐四塔流程。
具體實施例方式
本發明提供的方法為將常規焦化原料、焦化瓦斯油分別加熱至420℃～505℃、490℃～525℃後進入焦炭塔，反應生成的焦炭留在焦炭塔內，分離焦化油氣得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，其中焦化瓦斯油在一個焦化周期的一段時間中代替常規焦化原料作為焦化進料，經焦化加熱爐加熱至490℃～525℃進入焦炭塔反應。
所述的常規焦化原料選自減壓渣油、常壓渣油、減粘渣油、催化裂化澄清油、直餾瓦斯油或其混合物。
在焦化過程中，某一個焦炭塔充焦到合適的需要高度後，進行換塔操作，改變常規焦化原料進另一個焦炭塔，原操作焦炭塔進行冷焦及除焦操作，除焦方式為水力除焦，水力除焦的壓力為10.0MPa～30.0MPa。每一個焦炭塔從切換進料到充滿焦炭換塔為一個焦化操作周期，一個焦化周期為12～48小時。一個焦化周期的一段時間指一個焦化周期的5～50％，是一個周期結束前的一段時間。在上述的一段時間用CGO代替常規焦化原料單獨加熱反應，利用CGO相對常規焦化原料不易結焦的特點，提高其反應溫度，增加其轉化深度，達到減少CGO的目的。同時，CGO為焦炭塔提供高溫位熱量，對焦炭塔內已沉積的焦進一步熱處理，使焦炭的揮發分下降。在與常規焦化過程焦炭揮發分相當條件下，上述過程允許加工常規焦化原料時加熱爐出口溫度降低到440℃～485℃，延緩了焦化加熱爐結焦傾向。
為了防止高溫油氣管線結焦，在焦炭塔頂部出口油氣管線上注激冷油，激冷油為焦化柴油、CGO或其混合物。焦炭塔頂的油氣經激冷油冷卻後溫度達410℃～440℃，延緩了焦化加熱爐結焦傾向。
上述過程也適用於以催化裂化澄清油作為常規焦化原料生產針狀焦。
下面以三種具體實施方式
對本發明進行進一步的描述，但本發明並不局限於這兩種實施方式。
實施方式一本實施方式為一爐二塔流程。常規焦化原料經換熱後進焦化分餾塔與焦化循環油按循環比0.2(即循環油與常規焦化原料的質量比)進焦化加熱爐加熱到490℃進焦炭塔，由於焦化反應總體表現為吸熱，常規焦化原料和焦化循環油在焦炭塔內依靠吸收自身熱量發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，生成的焦化油氣進焦化分餾塔分離出焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO，該焦炭塔內及塔頂油氣溫度較其入口溫度低30℃～80℃，焦炭塔外壁設保溫層避免散熱，操作焦炭塔充焦到合適的需要高度後，進行換塔操作，改常規焦化原料進第二焦炭塔，原操作焦炭塔進行冷焦及除焦操作，每一個焦炭塔從切換進料到充滿焦炭換塔為一個焦化操作周期，一個焦化周期為24小時。在該周期後4小時，將生成的CGO代替常規焦化原料作為焦化進料，經加熱到520℃進焦炭塔反應，生成的焦化油氣進焦化分餾塔分離出焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油及少量CGO，循環油與CGO按循環比0.15回反應系統。這樣在一個周期24小時內，在加工與常規焦化基本相當的常規焦化原料同時，提高了焦化柴油收率，降低甚至消滅了CGO。另外因加工常規焦化原料爐出口溫較低，減緩了爐管結焦傾向。一個周期結束，再將CGO切換成常規焦化原料，重複上述過程。切換CGO作為焦化進料的一段時間內，焦炭塔頂油氣管線上需注激冷油，控制油氣溫度小於425℃，激冷油為90℃的CGO。按上述方式操作的焦化裝置，焦炭塔的焦炭揮發分下降，硬度加大，需18MPa的水壓將焦炭清除。
實施方式二本實施方式為二爐四塔流程。該流程可以有下列方案方案1，一套一爐二塔進常規焦化原料，另一套一爐二塔進CGO；方案2，一套一爐二塔在一個焦化周期的前一段時間進常規焦化原料，在後一段時間進CGO，另一套一爐二塔與上述一套類似；方案3，一套一爐二塔進常規焦化原料，另一套一爐二塔在一個焦化周期的前一段時間進常規焦化原料，在後一段時間進CGO。
下面僅以方案1為例進行敘述。
常規焦化原料經原料緩衝罐及換熱器及加熱爐對流段後去分餾塔底部與焦化反應油氣部分直接換熱後與一定量的循環油一起去一臺焦化加熱爐加熱至焦化溫度420℃～505℃進對應的一臺焦炭塔，在焦炭塔內發生焦化反應，生產的焦炭留在焦炭塔內，焦化油氣與一定量的循環油一起由焦炭塔頂管線去分餾塔進行分餾，該循環油回焦化系統，焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO由分餾塔分出，CGO由泵打到另一臺加熱爐對流段及輻射段加熱至490℃～525℃，加到另一臺焦炭塔進行深度裂化反應，生成的油氣也去同一臺分餾塔分餾出焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油。生成的少量焦炭留在焦炭塔內，由於CGO生焦量少，加熱CGO的加熱爐管結焦傾向減小，該加熱爐操作周期延長。這樣對於二爐四塔的焦化系統，保持一定量的常規焦化原料連續進料的同時，可不出CGO，即消滅了CGO，多出了焦化柴油。
實施方式三本實施方式為三爐六塔流程。與實施方式二類似，本實施方式可以有各種組合的方案。下面僅描述其中一個方案。
採用其中的二爐四塔按循環比為0～0.4進常規焦化原料按正常流程操作，另一套一爐二塔按CGO進料循環比為0～1.0操作，即常規焦化原料經原料緩衝罐及換熱器及加熱爐對流段後去分餾塔底部與焦化反應油氣部分直接換熱後與一定量的循環油一起去兩臺焦化加熱爐加熱至焦化溫度420℃～505℃後分別進對應的兩臺焦炭塔，在焦炭塔內發生焦化反應，生產的焦炭留在焦炭塔內，焦化油氣與一定量的循環油一起由焦炭塔頂管線去分餾塔進行分餾，該循環油回焦化系統，焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO由分餾塔分出，其中CGO由泵打到另一臺加熱爐對流及輻射段加熱至490℃～525℃，加到另一臺焦炭塔進行深度裂化反應，生成的油氣也去同一臺分餾塔分餾出焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油。生成的少量焦炭留在焦炭塔內，由於CGO生焦量少，加熱CGO的加熱爐管結焦傾向減小，該加熱爐操作周期延長。這樣對於三爐六塔的焦化系統，保持一定量的常規焦化原料連續進料的同時，可不出CGO，即消滅了CGO，多出了焦化柴油。
下面結合附圖對本發明所提供的方法進行進一步的說明。
圖1是本發明提供的減少CGO的延遲焦化方法示意圖，該圖為一爐二塔流程，按24小時為一個操作周期。
在一個操作周期前20小時內，裝置進常規焦化原料，該原料先經管線1進入緩衝罐2，然後經管線3進入焦化分餾塔11的下部與焦化油氣部分換熱，與循環油一起經管線4進入焦化加熱爐5加熱後，經管線6或8分別進入焦炭塔7或9，常規焦化原料和循環油在焦炭塔內發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，焦化油氣經管線10進入焦化分餾塔11，分離出的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。此時加熱爐輻射段出口溫度為420℃～505℃，按循環比為0.2操作。在操作周期後4小時內，停止常規焦化原料進裝置，將本裝置一個周期一段時間產的CGO經管線14引入緩衝罐2，將常規焦化原料切換成CGO操作，CGO按常規焦化原料流程加熱至490℃～525℃進入焦炭塔，按循環比0.15操作，分離焦化油氣。
CGO由於其溫度進一步提高而深度裂化，最終使得CGO在該裝置基本裂化掉，同時提高了焦化柴油收率，也降低了焦炭揮發分。由於前20小時採用低循環比，加大進料量，儘管後4小時沒有進常規焦化原料，一個周期的加工量與常規焦化相當。具體地說，CGO的收率可降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15個百分點，焦炭揮發分降低到4m％～12m％。
圖2是本發明提供的減少CGO的延遲焦化方法示意圖，該圖為二爐四塔流程。
常規焦化原料先經管線1進入緩衝罐2，然後經管線3進入焦化分餾塔11的下部與焦化油氣部分換熱，與循環油一起經管線4進入焦化加熱爐5加熱至420℃～505℃後，經管線6或8分別進入焦炭塔7或9，常規焦化原料和循環油在焦炭塔內發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，焦化油氣經管線10進入焦化分餾塔11，分離出的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。
CGO經管線14進入焦化加熱爐15加熱至490℃～525℃後，經管線16或18分別進入焦炭塔17或19，CGO在焦炭塔內發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，焦化油氣經管線20進入焦化分餾塔11，分離出的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。
另外，在上述二爐四塔流程中，也可在其中一套一爐二塔(加熱爐5、焦炭塔7、9)進常規焦化原料，按循環比0.2正常方式操作，另一套一爐二塔(加熱爐15、焦炭塔17、19)在一個周期24小時的前18小時進常規焦化原料，按循環比0.2正常方式操作，在該周期的後6小時，將裝置產的CGO經管線23打入加熱爐15加熱到490℃～525℃後，進焦炭塔17或19，CGO在焦炭塔中深度裂化，生成的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油及少量CGO經分餾塔11分離出。這樣可以保證裝置加工量基本不變的條件下，降低甚至消滅CGO，提高了焦化柴油收率，降低了焦炭塔17、19中焦炭的揮發分。實際操作時，原料與CGO切換時間取決於裝置加工量和CGO收率要求。
本發明的優點在於CGO的收率可降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15個百分點，焦炭揮發分降低到4m％～12m％。
下面的實施例將對本方法予以進一步的說明，但並不因此限制本方法。實施例、對比例所用的常規焦化原料為減壓渣油，其性質如表1所示。
對比例1在圖1中，減壓渣油先經管線1進入緩衝罐2，然後經管線3進入焦化分餾塔11的下部與焦化油氣部分換熱，與循環油(循環比為0.4)一起分別經管線4進入焦化加熱爐5加熱至495℃後，經管線6進入焦炭塔7內發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，直到焦炭塔內焦炭料位上升到一定的高度，進行換塔操作進入下一個操作周期，將常規焦化原料切換到焦炭塔9，充滿焦炭的焦炭塔7進行冷焦和除焦操作。焦化油氣經管線10進入焦化分餾塔11，分離出的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。
操作條件、產品分布和部分產品性質見表2，從表2中可見，焦化汽油、焦化柴油、CGO的收率分別為13.7m％、33.2m％、20.4m％，焦炭的揮發分為14m％。
實施例1在圖1中，對於一個操作周期為24小時的焦化過程，在操作周期前20小時內，裝置進減壓渣油，加熱爐輻射段出口溫度為495℃，在操作周期後4小時內，停止常規焦化原料進裝置，改為進一個周期前20小時產的CGO，CGO按常規焦化原料流程加熱至505℃進入焦炭塔，分離焦化油氣。
操作條件、產品分布和部分產品性質見表2，從表2中可見，焦化汽油、焦化柴油的收率分別為16.9m％、44.3m％，分別比對比例1中的焦化汽油、焦化柴油收率高出3.2、11.1個百分點，CGO的收率為3.4m％，比對比例1中的CGO收率降低17個百分點，雖然CGO裂化生成少量的焦炭，但焦炭總收率有所下降；焦炭的揮發分為8m％，比對比例1中的焦炭收率降低6個百分點。
對比例2在圖2中，減壓渣油先經管線1進入緩衝罐2，然後經管線3進入焦化分餾塔11的下部與焦化油氣部分換熱，與循環油(循環比為0.4)一起分別經管線4、14進入焦化加熱爐5、15加熱至495℃後，分別經管線6、16分別進入焦炭塔7、17內發生焦化反應，生成的焦炭留在焦炭塔內，直到焦炭塔內焦炭料位上升到一定的高度，進行換塔操作進入下一個操作周期，將常規焦化原料分別切換到焦炭塔9、19，充滿焦炭的焦炭塔7、17進行冷焦和除焦操作。焦化油氣分別經管線10、20進入焦化分餾塔11，分離出的焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、CGO分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。
操作條件、產品分布和部分產品性質見表3，從表3中可見，焦化汽油、焦化柴油、CGO的收率分別為13.7m％、33.2m％、20.4m％。
實施例2在圖2中，減壓渣油進加熱爐5加熱至495℃後，進入焦炭塔7或9內發生焦化反應；而CGO進加熱爐15加熱至505℃後，進入焦炭塔17或19內發生焦化反應。
操作條件、產品分布和部分產品性質見表3，從表3中可見，焦化汽油、焦化柴油的收率分別為16.9m％、43.8m％，分別比對比例1中的焦化汽油、焦化柴油收率高出3.2、10.6個百分點，CGO的收率為3.4m％，比對比例1中的CGO收率降低17個百分點，雖然CGO裂化生成少量的焦炭，但焦炭總收率有所下降。
表1
表2
表3
權利要求
1.一種減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法，其特徵在於將常規焦化原料、焦化瓦斯油分別加熱至420℃～505℃、490℃～525℃後進入焦炭塔，反應生成的焦炭留在焦炭塔內，分離焦化油氣得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，其中焦化瓦斯油在一個焦化周期的一段時間中代替常規焦化原料作為焦化進料，經焦化加熱爐加熱後進入焦炭塔反應。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於所述的常規焦化原料選自減壓渣油、常壓渣油、減粘渣油、催化裂化澄清油、直餾瓦斯油或其混合物。
3.按照權利要求1的方法，其特徵在於所述的一個焦化操作周期是指每一個焦炭塔從切換進料到充滿焦炭換塔的時間，一個焦化周期為12～48小時。
4.按照權利要求1或3的方法，其特徵在於所述的一個焦化周期的一段時間指一個焦化周期的5～50％，是一個周期結束前的一段時間。
5.按照權利要求1的方法，其特徵在於焦化過程生產的焦炭為普通焦、煉鋼用優質焦炭或針狀焦。
6.按照權利要求1的方法，其特徵是常規焦化原料焦化時的循環比為0～0.4，焦化瓦斯油焦化時的循環比為0～1.0。
7.按照權利要求1的方法，其特徵是除焦方式為水力除焦，水力除焦的壓力為10.0MPa～30.0MPa。
8.按照權利要求1的方法，其特徵是在焦炭塔頂部出口油氣管線上注激冷油，激冷油為焦化柴油、焦化瓦斯油或其混合物。
全文摘要
一種減少焦化瓦斯油的延遲焦化方法，將常規焦化原料、焦化瓦斯油分別加熱至420℃～505℃、490℃～525℃後進入焦炭塔，反應生成的焦炭留在焦炭塔內，分離焦化油氣得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，其中焦化瓦斯油在一個焦化周期的一段時間中代替常規焦化原料作為焦化進料，經焦化加熱爐加熱至進入焦炭塔反應。該方法通過對焦化瓦斯油單獨進行高溫深度裂化，將焦化瓦斯油收率降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15個百分點，焦炭揮發分降低到4m％～12m％，也延緩了焦化加熱爐結焦傾向。
文檔編號C10G9/00GK1453333SQ0211691
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月26日 優先權日2002年4月26日
發明者施昌智, 楊克勇, 袁方, 申海平 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院