CN102295943B - 一种大循环比油系针状焦焦化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种大循环比油系针状焦焦化方法。以多环芳烃混合物为原料，在原料进出大循环比的条件下，经过反应、分馏和放空过程，制成针状焦产品。采用本发明方法通过原料进出大循环比能够快速生产合格针状焦产品，并且保证质量，提高产量，减少环境污染，延长设备使用寿命。适宜以多环芳烃混合物为原料生产针状焦产品应用。

Description

一种大循环比油系针状焦焦化的方法

技术领域

本发明涉及的是石油炼化领域的石油产品焦化方法，具体地说是一种大循环比油系针状焦焦化的方法。

 背景技术

针状焦是一种优质炭素材料，由于粉碎后呈细长的针状颗粒而得名。针状焦外观具有金属光泽、内部具有层状结构，它取向性好，导电、导热性能好，是制造炼钢用超高功率电极的主要原料。采用超高功率电极炼钢，冶炼时间可缩短2/3，电耗可减少50%。

国内外针状焦根据原料来源，分为油系针状焦和煤系针状焦两种。不管原料来源于石油还是煤焦油，在生产针状焦过程中，都必须采用不同于普通延迟焦化的大循环比针状焦焦化工艺，才能获得适合生产针状焦的生焦。

目前通常采用延迟焦化工艺，延迟焦化工艺是石油化工行业深度加工重质渣油的主要手段，在石油化工领域普遍应用。石油加工行业的延迟焦化，其主要目的产品为汽柴油，工艺操作上要尽可能减少焦炭的生成，而针状焦焦化工艺却正好相反，需要尽可能的多生产针状焦。目的产品的不同，决定了其工艺虽相近，但却有存在本质的区别。

针状焦的成焦机理与普通石油焦相差较大，操作参数和设备结构的选择是本项目能否成功的关键。在原料条件基本相同的前提下，不同的操作条件，质量差异很明显。这说明，在原料条件基本相同的情况下，针状焦质量的关键是工艺条件的优化选择。在针状焦焦化生产中，要综合考虑温度、压力、循环比、升温速率等诸因素对生焦质量的影响及塔内气速对焦结构的定向作用等。通常在焦化反应初期，以相对高的压力操作，反应后期以一定速率降低焦化塔压力比在后期恒压下生产的针状焦质量要好，且焦炭收率高。焦化初期塔中保持较高压力,对中间相各向异性发展有利，在此条件下，挥发性物质在焦化塔中留存较多,并通过溶解或氢转移来缓和焦化反应，使焦化物料保持较低的粘度，利于中间相小球充分地长大，融并。在焦化后期,以一定速率降压，会驱使大的中间相分子在固化时按一定途径放出气体, 以均匀气速“拉焦”，可以形成结晶度好的针状焦。另外焦炭塔高径比的不同，造成塔内“拉焦”气速不同，对针状焦的质量也有一定的影响。而且，焦化循环油夹带焦化粉末对针状焦产品质量有较大的负面的影响。

 发明内容

为了克服现有针状焦焦化方法所存在的不足，本发明提出了一种大循环比油系针状焦焦化的方法，该方法以多环芳烃混合物为原料，在焦炭塔内进行大循环比焦炭化获得针状焦，解决针状焦生产的技术问题。

发明解决技术问题所采用的方案是：

本发明以多环芳烃混合物为原料，经过反应、分馏和放空过程，制成针状焦产品。

1、反应过程：

原料180℃直接进入原料油缓冲罐，然后由原料油泵抽出，送经焦化重油-原料油换热器，换热到245℃后进入焦化加热炉的对流段加热升温到330℃，然后进入分馏塔塔底换热板上下，在此与来自焦炭塔，并经焦化油气脱液塔脱液后的420℃热油气接触换热，原料油中重馏分与热油气中的被冷凝的循环油一起流入塔底，在365℃下，用加热炉辐射进料泵抽出分两路打入焦化加热炉的对流段，在炉管内三点注水以提高管内流速，防止结焦；流经辐射段被快速升温到505℃，然后经过加热的焦化油经四通阀进入焦炭塔底部，在适当温度、压力条件下，发生裂解和缩合化学反应，焦化油转化为较轻的油气和较重的焦炭。当焦炭在焦炭塔内达到一定高度后，加热炉出口物料通过四通阀切换进入另一焦炭塔继续生焦；切换后，老塔用 1.3MPa蒸汽进行小吹汽，将塔内残留油气吹至分馏塔、保护中心孔、维持延续焦碳塔内的反应；然后再改为大吹汽、给水进行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔；

焦炭塔在大吹汽完毕后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔进行冷焦；当焦炭塔顶温度降至80℃以下，冷焦完毕，停冷焦水泵，塔内存水经放水线放净，塔内保证微正压，焦炭塔开始除焦；

以高压水将焦炭塔内焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力经斜坡通道流入储焦池，除焦完毕，将空塔上好顶、底盖后，再对焦炭塔进行赶空气、蒸汽试压，预热，当焦炭塔底温度预热至330℃左右时，恒温1小时左右；预热产生的甩油至甩油罐。焦炭塔则可转入下一轮生焦生产。

2、分馏过程

焦炭塔顶420℃高温油气经焦化重油馏分急冷后，进入焦化分馏塔底换热段下，用回流油洗涤其中焦粉，同时把循环油冷凝下来；循环油混入焦化原料并一起用加热炉辐射进料泵送至焦化加热炉；焦化油气在分馏塔内蒸馏，分出焦化煤气、焦化轻油及焦化重油馏份；

分馏塔焦化重油集油箱326℃的重油由焦化重油泵抽出送经焦化重油-原料油换热器，再与软化水换热后降至220℃后分为三股，其中一股分两路返回焦化重油集油箱下部和第23层塔盘上回流，第二股作为急冷油打入焦炭塔顶油气线使得油气快速降温，终止反应。第三股经焦化重油-燃料气换热器和焦化重油水冷器冷却到90℃后分两股，一股送到封油罐作为机泵封油，另一股出装置送往罐区；

焦化轻油由焦化轻油泵自分馏塔第八层塔盘抽出，送经焦化轻油-软化水换热器和焦化轻油水冷器冷却到50℃后，出装置送往罐区；

分馏塔顶油气经分馏塔顶空冷器及分馏塔顶后冷器冷却到40℃流入分馏塔顶气液分离罐，轻油由分馏塔顶回流泵打入塔顶回流，焦化煤气送往厂外。

3、放空过程

焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔，放空塔产生的塔底油用放空塔底泵抽出，经放空塔底油冷却器冷却到90℃，部分打入放空塔顶做洗涤油，部分并入甩油出装置；放空塔顶蒸汽及轻质油气经放空塔顶空冷器、放空塔顶后冷器冷却后进入放空塔顶气液分离罐分离，分离出的污油送出装置，污水排入冷焦水罐，不凝气进入火炬系统。

焦化加热炉进循环油-焦化加热炉进原料的循环比控制在0.6～1.2之间。

焦炭塔操作压力控制在：0.35～0.6MPa。

针状焦焦化用的焦炭塔高径比控制在：4.5～5.5长度单位。

积极效果，采用本发明方法通过大循环比能够快速生产合格针状焦产品，并且保证质量，提高产量，减少环境污染，延长设备使用寿命。适宜以多环芳烃混合物为原料生产针状焦产品应用。

具体实施方式

本发明以多环芳烃混合物为原料，经过反应、分馏和放空过程，制成针状焦产品。

其中：

1、反应过程：

原料180℃直接进入原料油缓冲罐，然后由原料油泵抽出，送经焦化重油-原料油换热器，换热到245℃后进入焦化加热炉的对流段加热升温到330℃，然后进入分馏塔塔底换热板上下，在此与来自焦炭塔，并经焦化油气脱液塔脱液后的420℃热油气接触换热，原料油中重馏分与热油气中的被冷凝的循环油一起流入塔底，在365℃下，用加热炉辐射进料泵抽出分两路打入焦化加热炉的对流段，在炉管内三点注水以提高管内流速，防止结焦；流经辐射段被快速升温到505℃，然后经过加热的焦化油经四通阀进入焦炭塔底部，在适当温度、压力条件下，发生裂解和缩合化学反应，焦化油转化为较轻的油气和较重的焦炭。当焦炭在焦炭塔内达到一定高度后，加热炉出口物料通过四通阀切换进入另一焦炭塔继续生焦；切换后，老塔用 1.3MPa蒸汽进行小吹汽，将塔内残留油气吹至分馏塔、保护中心孔、维持延续焦碳塔内的反应；然后再改为大吹汽、给水进行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔；

焦炭塔在大吹汽完毕后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔进行冷焦；当焦炭塔顶温度降至80℃以下，冷焦完毕，停冷焦水泵，塔内存水经放水线放净，塔内保证微正压，焦炭塔开始除焦；

以高压水将焦炭塔内焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力经斜坡通道流入储焦池，除焦完毕，将空塔上好顶、底盖后，再对焦炭塔进行赶空气、蒸汽试压，预热，当焦炭塔底温度预热至330℃左右时，恒温1小时左右；预热产生的甩油至甩油罐。焦炭塔则可转入下一轮生焦生产。

2、分馏过程

焦炭塔顶420℃高温油气经焦化重油馏分急冷后，进入焦化分馏塔底换热段下，用回流油洗涤其中焦粉，同时把循环油冷凝下来；循环油混入焦化原料并一起用加热炉辐射进料泵送至焦化加热炉；焦化油气在分馏塔内蒸馏，分出焦化煤气、焦化轻油及焦化重油馏份；

分馏塔焦化重油集油箱326℃的重油由焦化重油泵抽出送经焦化重油-原料油换热器，再与软化水换热后降至220℃后分为三股，其中一股分两路返回焦化重油集油箱下部和第23层塔盘上回流，第二股作为急冷油打入焦炭塔顶油气线使得油气快速降温，终止反应。第三股经焦化重油-燃料气换热器和焦化重油水冷器冷却到90℃后分两股，一股送到封油罐作为机泵封油，另一股出装置送往罐区；

焦化轻油由焦化轻油泵自分馏塔第八层塔盘抽出，送经焦化轻油-软化水换热器和焦化轻油水冷器冷却到50℃后，出装置送往罐区；

分馏塔顶油气经分馏塔顶空冷器及分馏塔顶后冷器冷却到40℃流入分馏塔顶气液分离罐，轻油由分馏塔顶回流泵打入塔顶回流，焦化煤气送往厂外。

3、放空过程

焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔，放空塔产生的塔底油用放空塔底泵抽出，经放空塔底油冷却器冷却到90℃，部分打入放空塔顶做洗涤油，部分并入甩油出装置；放空塔顶蒸汽及轻质油气经放空塔顶空冷器、放空塔顶后冷器冷却后进入放空塔顶气液分离罐分离，分离出的污油送出装置，污水排入冷焦水罐，不凝气进入火炬系统。

焦化加热炉进循环油-焦化加热炉进原料的循环比控制在0.6～1.2之间。

焦炭塔操作压力控制在：0.35～0.6MPa。

针状焦焦化用的焦炭塔高径比控制在：4.5～5.5长度单位。

为了保证生产过程的连续性和节能与生产效率，采用如下保证措施：

1） 采用“一炉两塔”的工艺技术,焦炭塔顶设计采用椭圆型封头，在焦炭塔高度不变情况下，可增加塔的有效容积。焦炭塔锥体段采用整体锻件设计，可以有效降低该部位冷热变换频繁及应力集中造成的疲劳损伤，大大地延长焦炭塔使用寿命。

2） 加热炉采用注水、高流速等技术，以延长加热炉开工周期，同时采用空气预热器预热空气，提高加热炉的热效率；设置加热炉进料量和炉膛温度检测与燃料气控制联锁控制，保证加热炉系统的安全操作；火嘴采用偏平焰低NOx火嘴，以减少环境污染。

3) 分馏塔采用高效浮阀塔板，塔板操作弹性大，对液体流动具有导向作用，避免塔板死区，能够减少雾沫夹带，优化分馏塔操作工况。

4) 采用循环油汽液相错流接触洗涤技术，以减少焦粉夹带和灵活调节循环比。分馏塔内采用焦炭塔顶油气与渣油直接换热，提高有效热利用率。

5) 采用塔式油吸收密闭放空技术，减少焦炭塔吹汽对环境的污染，以利于油气分离，污油回炼。

6) 焦炭塔的油气预热由中进上下出的预热方式改为上进下出的油气预热方式，该技术缩短了焦炭塔油气预热时间，避免过去由于焦炭塔中部开口预热的老方式所造成局部应力集中而造成的焦炭塔开裂。同时配设甩油罐，避免预热甩油拿不净，切换四通阀而引起突沸的问题。

7) 冷焦水处理采用罐式隔油分离，过滤和水力旋流分离，密闭冷却工艺技术，减少占地和环境污染，冷焦后热水采用空冷器冷却。

8) 切焦水采用一级二级沉淀、水力旋流分离、罐式贮存等技术，减少占地和环境污染。

Claims (3)

1.一种大循环比油系针状焦焦化的方法，以多环芳烃混合物为原料，经过反应、分馏和放空过程，制成针状焦产品；

其特征是：

1）、反应过程：

原料180℃直接进入原料油缓冲罐，然后由原料油泵抽出，送经焦化重油-原料油换热器，换热到245℃后进入焦化加热炉的对流段加热升温到330℃，然后进入分馏塔塔底换热板上下，在此与来自焦炭塔，并经焦化油气脱液塔脱液后的420℃热油气接触换热，原料油中重馏分与热油气中的被冷凝的循环油一起流入塔底，在365℃下，用加热炉辐射进料泵抽出分两路打入焦化加热炉的对流段，在炉管内三点注水以提高管内流速，防止结焦；流经辐射段被快速升温到505℃，然后经过加热的焦化油经四通阀进入焦炭塔底部，在适当温度、压力条件下，发生裂解和缩合化学反应，焦化油转化为较轻的油气和较重的焦炭，当焦炭在焦炭塔内达到一定高度后，加热炉出口物料通过四通阀切换进入另一焦炭塔继续生焦；切换后，先前使用的焦炭塔用 1.3MPa蒸汽进行小吹汽，将塔内残留油气吹至分馏塔、保护中心孔、维持延续焦碳塔内的反应；然后再改为大吹汽、给水进行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔；

焦炭塔在大吹汽完毕后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔进行冷焦；当焦炭塔顶温度降至80℃以下，冷焦完毕，停冷焦水泵，塔内存水经放水线放净，塔内保证微正压，焦炭塔开始除焦；

以高压水将焦炭塔内焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力经斜坡通道流入储焦池，除焦完毕，将空塔上好顶、底盖后，再对焦炭塔进行赶空气、蒸汽试压，预热，当焦炭塔底温度预热至330℃左右时，恒温1小时左右；预热产生的甩油至甩油罐，焦炭塔则可转入下一轮生焦生产；

2）、分馏过程

焦炭塔顶420℃高温油气经焦化重油馏分急冷后，进入焦化分馏塔底换热段下，用回流油洗涤其中焦粉，同时把循环油冷凝下来；循环油混入焦化原料并一起用加热炉辐射进料泵送至焦化加热炉；焦化油气在分馏塔内蒸馏，分出焦化煤气、焦化轻油及焦化重油馏份；

分馏塔焦化重油集油箱326℃的重油由焦化重油泵抽出送经焦化重油-原料油换热器，再与软化水换热后降至220℃后分为三股，其中一股分两路返回焦化重油集油箱下部和第23层塔盘上回流，第二股作为急冷油打入焦炭塔顶油气线使得油气快速降温，终止反应；第三股经焦化重油-燃料气换热器和焦化重油水冷器冷却到90℃后分两股，一股送到封油罐作为机泵封油，另一股出装置送往罐区；

焦化轻油由焦化轻油泵自分馏塔第八层塔盘抽出，送经焦化轻油-软化水换热器和焦化轻油水冷器冷却到50℃后，出装置送往罐区；

分馏塔顶油气经分馏塔顶空冷器及分馏塔顶后冷器冷却到40℃流入分馏塔顶气液分离罐，轻油由分馏塔顶回流泵打入塔顶回流，焦化煤气送往厂外；

3）、放空过程

焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量≥180℃高温蒸汽及少量油气进入放空塔，放空塔产生的塔底油用放空塔底泵抽出，经放空塔底油冷却器冷却到90℃，部分打入放空塔顶做洗涤油，部分并入甩油出装置；放空塔顶蒸汽及轻质油气经放空塔顶空冷器、放空塔顶后冷器冷却后进入放空塔顶气液分离罐分离，分离出的污油送出装置，污水排入冷焦水罐，不凝气进入火炬系统。

2.根据权利要求1所述的一种大循环比油系针状焦焦化的方法，其特征是：焦炭塔操作压力控制在：0.35～0.6MPa。

3.根据权利要求1所述的一种大循环比油系针状焦焦化的方法，其特征是：针状焦焦化用的焦炭塔高径比控制在：4.5～5.5长度单位。