CN101597518A - 一种改进的延迟焦化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的延迟焦化工艺，以解决现有延迟焦化工艺加热炉炉结焦严重和液体产品收率低等缺点。其工艺特征在于：进料在加热炉的对流室或对流室和辐射室中加热到360℃～460℃，然后进入减粘反应器进行裂化反应，反应产物分离出的重油进加热炉辐射室加热到480℃～515℃后，进入焦化塔，出焦化塔的油气与减粘反应器气体单独或混合后进入焦化分馏塔进行分馏。使用本发明工艺可提高延迟焦化液体产品收率，减少焦炭收率，延长延迟焦化装置开工周期，同时降低设备投资。
Description
技术领域
本发明属于石油炼制领域，特别涉及一种改进的延迟焦化工艺。
背景技术
随着全球经济的发展，对轻质、清洁燃料油的需求也快速增长，而原油品质随着原油开采量的不断增加而越来越差，主要表现在密度大、粘度高、重金属含量高、硫含量高、氮含量高、胶质和沥青质含量高，这给原油的加工尤其重油的二次加工带来了较大困难。
目前，重油的加工以脱炭工艺为主，而延迟焦化工艺具有脱炭彻底、流程简单、技术成熟、装置投资低等特点，已成为重油加工的重要工艺之一。但随着加工重油的粘度增大、残炭提高以及沥青值含量的增加等给延迟焦化装置的操作带来了挑战，不仅产品分布变差，而且加热炉炉管内的结焦进一步加剧，影响到装置的长周期运转。
为了提高延迟焦化的液体产品收率并延长延迟焦化的开工周期，石油炼制研究者研究和开发了相关的工艺技术。
EP209225A2公开了一种渣油溶剂脱沥青-延迟焦化组合工艺方法，利用脱油沥青中未被回收的溶剂在焦化加热炉炉管中汽化来提高炉管中的油气线速，以缓解炉管中的结焦状况，并利用延迟焦化装置来回收脱油沥青中的溶剂，来达到节能的目的。
CN00124904.5公开了一种浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法，脱油沥青部分或全部和任选的常规焦化原料进入延迟焦化装置的加热炉，然后进入焦化塔进行焦化反应。该方法将渣油中易结焦的少部分沥青质脱掉后，改善了延迟焦化装置的进料性质，使延迟焦化的液体产品收率增加，并延长了延迟焦化装置的开工周期。
专利US4455219、US4784744、US5006223、US4378288、US4518487、CN01143254.3、CN200410050791.5、CN99125284.5、CN03133538.1、CN02139673.6、CN02109408.X等主要是利用低沸点的物质部分或全部取代重质循环油，或在焦化进料中加入自由基物质等方法来提高延迟焦化的液体收率，降低焦炭的收率。
US4443325是利用减粘和焦化的组合工艺，将减粘馏出油分馏后，减粘渣油作为延迟焦化装置的进料，以提高液体的收率，该组合工艺流程较长，不仅装置投资高，其操作费用也高。
CN98117809.X公开了一种重油的热裂化工艺，是将延迟焦化与缓和热裂化工艺联合，焦化蜡油进入缓和热裂化反应器中反应，生成的油气与焦化油气一起分馏。未转化油返回到焦化装置作为循环油。该工艺提高了轻质油的收率，可使柴油增加5～15个百分点，但液收有所降低，且对加热炉炉管的结焦倾向改善不大。
CN98117811.1公开了一种改进的延迟焦化工艺，是将焦化原料油先缓和热裂化，得到5V％～15V％的低沸点物质作为供氢剂和稀释剂，然后进入焦炭塔进行深度热裂化。采用该工艺可缓解焦化加热炉炉管的结焦，提高液体产品收率，但该工艺方法由两台加热炉组成，投资和能耗相应较高，且循环油与减粘生成油混合后去焦化加热炉，这对较高粘度的劣质进料来说，焦化加热炉炉管的结焦倾向变大。
发明内容
本发明是针对现有技术的缺点而提出的一种改进的延迟焦化工艺，具体地说，该工艺是把减粘和焦化两种工艺有机结合在一起来处理重油的一种工艺技术，使用本发明工艺可提高延迟焦化液体产品收率，减少焦炭收率，延长延迟焦化装置开工周期，同时降低设备投资。
本发明提供一种改进的延迟焦化工艺，其步骤是：
1)原料油与循环油混合后进入加热炉的对流室或对流室和辐射室中加热到360～460℃，优选380～430℃，然后进入减粘反应器，在减粘反应器顶部表压为0.25～2.0MPa，停留时间为6～210min，优选30～120min的条件下进行裂化反应；
2)减粘反应器中裂化反应后的油气分离为减粘反应器重油和减粘反应器气体，减粘反应器重油进入步骤1)所述加热炉的辐射室加热到480℃～515℃后，进入焦化塔进行焦化反应，焦化塔塔顶表压为0.103～1.0MPa，充焦时间为3～48hr，出焦化塔塔顶的油气与减粘反应器气体单独或混合后，进入焦化分馏塔进行分馏，焦化分馏塔底部抽出循环油，部分或全部循环油作为焦化循环油与原料油混合，焦化循环油与原料油的重量比为0～1.0∶1.0。
本发明提供另一种改进的延迟焦化工艺，其步骤是：
1)原料油进入焦化分馏塔，焦化分馏塔底部出来的物流进入加热炉的对流室或对流室和辐射室中加热到360℃～460℃，优选380～430℃，然后进入减粘反应器，在减粘反应器顶部表压为0.25～2.0MPa，停留时间为6～210min，优选30～120min的条件下进行裂化反应，其中所述焦化分馏塔底部出来的物流与原料油的重量比为1.05～2.0∶1.0；
2)减粘反应器中裂化反应后的油气分离为减粘反应器重油和减粘反应器气体，减粘反应器重油进入步骤1)所述加热炉的辐射室加热到480℃～515℃后，进入焦化塔进行焦化反应，焦化塔塔顶表压为0.103～1.0MPa，充焦时间为3～48hr，出焦化塔塔顶的油气与减粘反应器气体单独或混合后，进入焦化分馏塔进行分馏。
本发明所述原料油包括减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油和焦油沥青等中的一种以上混合物。
本发明所述的原料油中也可加入低沸点的物质或加入自由基化合物等物质。
本发明所述焦化循环油为轻焦化蜡油、重焦化蜡油或以任意比例混合的轻焦化蜡油和重焦化蜡油混合物。
本发明所述轻焦化蜡油与重焦化蜡油的切割点为400℃～500℃。
本发明所述的减粘反应器为塔式反应器或列管反应器。
本发明所述的减粘反应器为列管反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来。
本发明所述的减粘反应器为塔式反应器时，可是一个反应器，也可是两个以上反应器的串联。
本发明所述减粘反应器为塔式反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来。或者是减粘反应器中裂化反应后的油气在最后一个塔式反应器的上部进行分离，减粘反应器重油从减粘反应器的侧线抽出，减粘反应器气体从减粘反应器顶部出来。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.与现有技术相比，在焦化加热炉辐射室出口温度相同、焦化塔塔顶压力相同以及循环比基本相同的操作条件下，使用本发明可提高焦化塔的液体产品收率，降低焦炭产率。
2.本发明的焦化进料经减粘后进加热炉辐射室加热，使加热炉辐射室进料的粘度显著减低，且减粘后产生的低沸点馏分可在辐射炉管中优先汽化，不仅提高了辐射室炉管内物流的流速，也改善了辐射室炉管内物流的流动状态，从而抑制了结焦前身物在辐射室的生成和沉积，延长了延迟焦化装置的运行周期。
3.焦化进料通过减粘后产生的低沸点馏分氢含量较高，是良好的供氢剂和稀释剂，从而优化了加热炉辐射室进料的性质。
4.本发明适应性强，可加工更劣质的原料。
5.本发明有明显的节能和降低投资效果。本发明减粘过程和焦化过程需要的热量仅由同一台加热炉提供，因此可显著提高热量的利用率，同时也可降低投资。
下面用附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但并不限制本发明的范围，本领域技术人员可以根据原料的性质，目的产品的要求，在本发明范围内很容易选择合适的操作参数。
附图及附图说明
图1是本发明第一种改进的延迟焦化工艺简单流程图。
图2是本发明第二种改进的延迟焦化工艺简单流程图。
图3是本发明第三种改进的延迟焦化工艺简单流程图。
图中：1——加热炉，2——减粘反应器，3——1#焦化塔，4——2#焦化塔，5——焦化分馏塔，6——原料油，7——焦化循环油，8——进料管线，9——焦化分馏塔塔底物流管线，10——气液分离器，11——焦化塔塔顶油气，12——气液分离器油气，13——减粘反应器气体。
具体实施方式
如图1所示，焦化循环油7与原料油6混合后经进料管线8进入加热炉1的对流室或对流室和辐射室加热，加热到360～460℃，优选380～430℃后进入减粘反应器2下部，在减粘反应器顶部表压为0.25～2.0MPa、停留时间为6～210min，优选30～120min的条件下进行裂化反应，从减粘反应器2上部出来的反应油气进入气液分离器10进行分离，气液分离器10底部出来的重油进入加热炉1的辐射室加热，加热到480℃～515℃后进入1#焦化塔3的底部，待1#焦化塔3充焦完成后，切换进料至2#焦化塔4，此时1#焦化塔3进行除焦处理，2#焦化塔4进行充焦，重复进行上述过程，1#焦化塔3和2#焦化塔4的塔顶表压为0.103～1.0MPa，充焦时间为3～48hr，生成的焦炭留在焦化塔中，从焦化塔塔顶出来的焦化塔塔顶油气11与从气液分离器10顶部出来的气液分离器油气12单独或混合后从焦化分馏塔5下部进入进行分馏，焦化分馏塔5上部分出轻质油产品，焦化分馏塔5底部抽出循环油，部分或全部循环油作为焦化循环油7与原料油6混合，焦化循环油7与原料油6的重量比为0～1.0∶1.0。图1所示本发明为常规一炉二塔流程，当然也可采用二炉四塔等流程，这均为本领域公知技术。
图2为本发明另一种简单工艺流程图，其与图1的区别是原料油6进入焦化分馏塔5，焦化分馏塔5底部出来的物流经焦化分馏塔塔底物流管线9进入加热炉1的对流室加热，其中所述焦化分馏塔5底部出来的物流与原料油6的重量比为1.05～2.0∶1.0。
图3中，减粘反应器2为一个塔式反应器，减粘生成油气在塔式反应器上部进行分离。图3与图1的工艺流程上的区别是减粘反应器2中裂化反应后的减粘生成油气在该反应器的上部进行分离，分离后的减粘反应器重油从减粘反应器2的侧线抽出，然后去加热炉1的辐射室加热；减粘反应器气体12从减粘反应器2的顶部出来，然后去焦化分馏塔5分离。图3所示本发明为一个塔式反应器的情况，当然也可采用两个以上反应器等流程。
实施例
实施例1：
150℃的重油I(其性质见表1)与来自焦化分馏塔的循环油混合后再与0.65％的高温水蒸气混合，然后进入预加热炉(即延迟焦化工业装置加热炉的对流室)加热，控制预加热炉出口物料的温度为385℃；出预加热炉的物料进入上流式减粘反应器进行减粘，物料在减粘反应器塔内停留156min，减粘反应器顶部温度为377℃，表压为0.29MPa(以克服系统的阻力)。
出减粘反应器的减粘混合物进入气液分离罐进行气液分离，分离出的高温油气和来自焦化塔塔顶的油气混合后去焦化分馏塔分离；来自气液分离罐底部的减粘重油再与1.0％的高温水蒸气混合后进入加热炉(即延迟焦化工业装置加热炉的辐射室)加热，控制加热炉的出口油温为495℃，然后进入焦化塔进行裂解和缩合反应。生成的焦炭留在塔内，出焦化塔的高温油气经急冷后和来自气液分离罐顶部的油气混合后进入焦化分馏塔，经分馏得到焦化产品。循环油经泵返回到预加热炉加热。本发明工艺的操作条件和产品分布列于表2。
对比例1：
对比例1的原料油性质同实施例1，其方法和实施例1相比，取消了减粘步骤，延迟焦化的操作条件和产品分布也列于表2。
从表2看出，采用本专利方法加工同样的重油I与现有工艺相比，轻油收率增加0.74个百分点，液收增加3.30个百分点。
表1实施例1和对比例1进料重油I的主要性质
表2实施例1与对比例1的操作条件和产品分布对比
实施例2：
150℃的重油II(性质列于表3)与来自焦化分馏塔的循环油混合后再与0.50％的高温水蒸气混合，然后进入预加热炉(即延迟焦化工业装置加热炉的对流室和辐射室)加热，控制预加热炉出口物料的温度为417℃；其它过程同实施例1，操作条件列于表4。
对比例2：
对比例2的原料油性质同实施例2，其方法和实施例2相比，取消了减粘步骤，延迟焦化的操作条件和产品分布列于表4。
从表4看出，采用本专利方法加工同样的重油II与现有工艺相比，轻油收率增加0.74个百分点，液收增加2.69个百分点。
表3实施例2和对比例2进料重油II的主要性质
表4本发明工艺与现有工艺的操作条件和产品分布对比
实施例3：
重油及其减粘后在加热炉炉管内的结焦倾向考察。
试验原理：采用传统的热垢法(温差法)来评价重油在加热炉炉管内的结焦倾向，其原理是根据焦垢测试管(加热炉炉管)结焦积垢后传热效率下降，从而使流体通过焦垢测试管后温度相应降低来考察重油的结焦倾向。
试验方法：试验开始时，用泵将原料油从原料罐中抽出，输入焦垢测试管。控制加热炉温度恒定，并使原料油流速和测试管入口处原料油温度在整个试验过程中保持不变。在测试开始时，焦垢测试管内无积垢，总热阻最小，加热炉传给流体的热量最多，因而焦垢测试管流体出口温度最高。随着试验的进行，焦垢在测试管壁上沉积量增加，传热阻力随之增大，流体所得热量逐渐减小。在加热炉功率一定的条件下，保持流体进口温度和流速恒定，流体出口温度必然随之下降。于是试验开始时流体出口温度与试验结束时的流体出口温度有一温度差ΔT，而且焦垢越多，温度差ΔT越大。
试验过程一：180℃的重油III(性质列于表5)经泵加压以一定量的流速进入预加热炉(即延迟焦化工业装置加热炉的对流室)加热，控制预加热炉出口物料的温度为406℃，进入上流式减粘反应器进行减粘，物料在减粘反应器内停留60min，减粘反应器顶部温度为395℃。减粘物料经分离后的减粘重油(＞180℃)进入加热炉加热。控制加热炉进口温度为390℃，快速调节加热炉的输出功率，使出口物料的温度开始稳定在496℃，然后维持加热炉的输出功率恒定。操作条件及试验结果列于表6。
试验过程二：180℃的重油III经泵加压以一定量的流速进入预加热炉加热，控制物流进入加热炉的进口温度为390℃，以下操作同试验过程一。操作条件及试验结果也列于表6。
从表6看出，在同样的结焦评价试验条件下，采用本发明专利，其炉管内的结焦倾向明显减缓。
表5实施例3进料重油III的主要性质
表6重油III在本发明专利工艺与现有工艺中炉管的结焦倾向试验
Claims (14)
1、一种改进的延迟焦化工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)原料油与循环油混合后进入加热炉的对流室或对流室和辐射室中加热到360℃～460℃，然后进入减粘反应器，在减粘反应器顶部表压为0.25～2.0MPa、停留时间为6～210min的条件下进行裂化反应；
2)减粘反应器中裂化反应后的油气分离为减粘反应器重油和减粘反应器气体，减粘反应器重油进入步骤1)所述加热炉的辐射室加热到480℃～515℃后，进入焦化塔进行焦化反应，焦化塔塔顶表压为0.103～1.0MPa，充焦时间为3～48hr，出焦化塔塔顶的油气与减粘反应器气体单独或混合后，进入焦化分馏塔进行分馏，焦化分馏塔底部抽出循环油，部分或全部循环油作为焦化循环油与原料油混合，焦化循环油与原料油的重量比为0～1.0∶1.0。
2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤1)中所述加热温度为380～430℃，减粘反应器中的停留时间为30～120min。
3、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：减粘反应器为塔式反应器或列管反应器。
4、根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为塔式反应器时，减粘反应器是一个反应器或两个以上反应器的串联。
5、根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为列管反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来。
6、根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为塔式反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来，或者是减粘反应器中裂化反应后的油气在最后一个塔式反应器的上部进行分离，减粘反应器重油从减粘反应器的侧线抽出，减粘反应器气体从减粘反应器顶部出来。
7、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述原料油为减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油和焦油沥青中的一种以上混合物。
8、一种改进的延迟焦化工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)原料油进入焦化分馏塔，焦化分馏塔底部出来的物流进入加热炉的对流室或对流室和辐射室中加热到360℃～460℃，然后进入减粘反应器，在减粘反应器顶部表压为0.25～2.0MPa、停留时间为6～210min的条件下进行裂化反应，其中所述焦化分馏塔底部出来的物流与原料油的重量比为1.05～2.0∶1.0；
2)减粘反应器中裂化反应后的油气分离为减粘反应器重油和减粘反应器气体，减粘反应器重油进入步骤1)所述加热炉的辐射室加热到480℃～515℃后，进入焦化塔进行焦化反应，焦化塔塔顶表压为0.103～1.0MPa，充焦时间为3～48hr，出焦化塔塔顶的油气与减粘反应器气体单独或混合后，进入焦化分馏塔进行分馏。
9、根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：步骤1)中所述加热温度为380～430℃，减粘反应器中的停留时间为30～120min。
10、根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：减粘反应器为塔式反应器或列管反应器。
11、根据权利要求8或10所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为塔式反应器时，减粘反应器是一个反应器或两个以上反应器的串联。
12、根据权利要求8或10所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为列管反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来。
13、根据权利要求8或10所述的工艺，其特征在于：当减粘反应器为塔式反应器时，减粘反应器中裂化反应后的油气从减粘反应器上部出来，进入气液分离器进行气液分离，减粘反应器重油从气液分离器下部出来，减粘反应器气体从气液分离器上部出来，或者是减粘反应器中裂化反应后的油气在最后一个塔式反应器的上部进行分离，减粘反应器重油从减粘反应器的侧线抽出，减粘反应器气体从减粘反应器顶部出来。
14、根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述原料油包括减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油和焦油沥青等中的一种以上混合物。
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