一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法
2023-12-10 10:41:22 2
專利名稱：一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法
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，是一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法。
背景技術：
由於投資和操作費用低，能把劣質減壓渣油或汙油轉化成價值高的液體產品和特種石油焦等產品，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，國內焦化裝置在裝置大型化、長周期、優化操作、提高焦炭質量、提高液體收率以獲取最佳經濟效益等方面普遍面臨技術問題。焦炭揮發分控制技術便是其中之一，焦炭揮發分是焦炭主要質量指標之一。我國石油化工行業標準普通焦炭(生焦green coke)質量指標中(SH0527-92)，揮發分為12～20％，一級品為12％，高於國外的4～10％，影響我國焦炭產品出口和經濟效益。目前，我國各煉廠焦化裝置焦炭揮發分一般為12～16％，少數裝置揮發分達20％以上。揮發分大影響焦化裝置的液體收率，對於煉鋼電極用的焦炭，還影響煅燒損失及電極成本，嚴重的還影響電極質量。原料性質、操作條件及焦炭塔保溫效果決定了焦炭揮發分大小，針對加工一定的減壓渣油等原料，煉廠焦化裝置普遍採用控制加熱爐出口溫度來降低焦炭揮發，由於加熱爐出口溫度受爐管結焦及其操作周期制約，一般控制在495℃～500℃，調整的餘地不大，因此，有時焦炭揮發分難以保證。
USP4,547,284公開了一種焦炭生產方法，特別是用經過預處理的原料生產針狀焦方法，該方法對離線(off-stream)焦炭塔內的焦炭用不裂化的氣體進行熱處理以降低焦炭的揮發分。該方法是在一個操作周期結束換塔後對離線焦炭塔進行熱處理。該方法另需一套不裂化氣體加熱、冷卻、循環系統，實際操作時，該循環系統與焦化本身操作難以恰好分配。
USP5,645,712公開了一種提高液體產品收率的延遲焦化方法，是在降低焦化系統的操作循環比的同時，用一種加熱後的非焦化的烴類稀釋劑來提高焦炭塔操作溫度，使液體產品收率增加，焦炭收率下降。該稀釋劑可加入加熱爐出口的物流中，也可直接加入焦炭塔中，稀釋劑與焦化原料分開加熱，稀釋劑餾分至少部分比重瓦斯油輕，該方法將稀釋劑與焦化原料分開加熱同時進行操作。該方法也需一套稀釋劑加熱系統，增加了設備投資及操作費用。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提出一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法。
本發明提供的方法包括將常規焦化原料、較少焦化的原料分別加熱至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，較少焦化的原料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。
該方法通過提高焦炭塔內溫度使塔內的生焦揮發分降低至3～12m％。
附圖是本發明提供的降低焦炭揮發分的延遲焦化方法示意圖。
具體實施例方式
本發明提供的方法為將常規焦化原料、較少焦化的原料分別加熱至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，較少焦化的原料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；較少焦化的原料為焦化餾分油、直餾瓦斯油或其混合物，其中焦化餾分油為焦化柴油和/或焦化瓦斯油，直餾瓦斯油為常壓直餾瓦斯油和/或減壓直餾瓦斯油。
較少焦化的原料與常規焦化原料的比例為40m％～150m％，最好是100m％。100m％是指操作中的常規焦化原料完全被較少焦化的原料替代，該原料的流量與常規焦化原料的流量相同，小於100m％是指操作中的常規焦化原料部分被較少焦化的原料替代，大於100m％是指操作中的常規焦化原料完全被較少焦化的原料替代，該原料的流量大於常規焦化原料的流量。切換過程可以是一步切換完成，也可隨時間程序逐漸切換。
較少焦化的原料切換入焦化系統的位置是焦化原料油緩衝罐入口或入口管線，對於小於100％原料切換，還可以是焦化加熱爐對流段入口、輻射段入口或加熱爐對流段入口到原料緩衝罐出口之間的任何位置。
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，常規焦化原料替代較少焦化的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。一個焦化周期分兩個時間段，前一時間段進常規焦化原料，按循環比0～0.4操作，後一時間段進較少焦化的原料，按循環比0～1.0操作。
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較少焦化的原料代替常規焦化原料單獨加熱反應，利用較少焦化的原料相對常規焦化原料不易結焦的特點，提高其反應溫度，較少焦化的原料為焦炭塔提供高溫位熱量，對焦炭塔內已沉積的焦炭進一步熱處理，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、焦化瓦斯油或其混合物。焦炭塔頂的油氣經激冷油冷卻後溫度達410℃～440℃，延緩了焦炭塔出口油氣管線結焦傾向。
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。
本發明提供的方法不僅適用於一爐二塔流程，也適用於二爐四塔或三爐六塔流程。
下面結合附圖對本發明所提供的方法進行進一步的說明，但不因此而限制本發明。
附圖是本發明提供的降低焦炭揮發分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、焦化瓦斯油分別經管線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，將減壓直餾瓦斯油經管線14引入緩衝罐2，將常規焦化原料切換成減壓直餾瓦斯油操作，減壓直餾瓦斯油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。
本發明利用較少焦化的原料相對常規焦化原料不易結焦的特點，提高其反應溫度，較少焦化的原料為焦炭塔提供高溫位熱量，對焦炭塔內已沉積的焦炭進一步熱處理，使焦炭的揮發分降低至3～12m％。
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。
對比例在附圖中，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、焦化瓦斯油分別經管線12、13、21、22導出，焦化循環油回焦化系統。
焦炭產品性質見表2，從表2中可見，焦炭的揮發分為13.5m％。
實施例在附圖中，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，改為進減壓直餾瓦斯油，減壓直餾瓦斯油與減壓渣油的比例為100m％，減壓直餾瓦斯油按常規焦化原料流程加熱至505℃進入焦炭塔，分離焦化油氣。
焦炭產品性質見表2，從表2中可見，焦炭的揮發分為5.2m％，比對比例中的焦炭收率降低8.3個百分點。
表1
表2
權利要求
1.一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法，其特徵在於將常規焦化原料、較少焦化的原料分別加熱至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，較少焦化的原料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，其特徵在於所述的較少焦化的原料為焦化餾分油、直餾瓦斯油或其混合物，其中焦化餾分油為焦化柴油和/或焦化瓦斯油，直餾瓦斯油為常壓直餾瓦斯油和/或減壓直餾瓦斯油。
4.按照權利要求1、2或3的方法，其特徵在於所述的較少焦化的原料與常規焦化原料的比例為40m％～150m％。
5.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。
6.按照權利要求1或5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。
7.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。
8.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，較少焦化的原料焦化時的循環比為0～1.0。
9.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。
10.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
一種降低焦炭揮發分的延遲焦化方法，是將常規焦化原料、較少焦化的原料分別加熱至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，較少焦化的原料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。該方法通過提高焦炭塔內溫度使塔內的生焦揮發分降低至3～12m％。
文檔編號C10G75/00GK1461794SQ0212077
公開日2003年12月17日 申請日期2002年5月31日 優先權日2002年5月31日
發明者施昌智, 王瑾, 袁方, 李銳 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