CN104449830A - 一种延迟焦化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种延迟焦化方法，该方法包括将经过加热炉辐射段加热的延迟焦化原料注入焦炭塔中进行延迟焦化，其中，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和/或冷却水，注入冷却油和/或冷却水的管线伸入焦炭塔中，且伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的8-45%。根据本发明的所述延迟焦化方法可以获得较高的液体收率，并且可以延长单塔稳定操作周期。

Description

一种延迟焦化方法
技术领域
本发明涉及一种延迟焦化方法。
背景技术
近年来，由于原油逐渐呈劣质化、重质化趋势，而延迟焦化由于原料适应性强、经济效益明显等优点，业内已成为当今炼油厂中加工重油的主要工艺之一。延迟焦化是一种深度热裂化的热加工工艺，能够将重油转化为干气、液化气、焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油和焦炭等产品。通常把焦化汽油、焦化柴油与焦化蜡油的收率之和作为延迟焦化的液体收率，液体收率是焦化工艺最重要的技术经济指标。目前工业中应用最普遍的延迟焦化流程包括常规流程与可灵活调节循环比操作流程。常规延迟焦化的工艺过程是：新鲜原料经加热炉对流段预热后进入分馏塔，在分馏塔下部与焦炭塔来的高温焦化油气换热，分馏塔底油抽出后进入加热炉辐射段，加热至焦化温度进入焦炭塔进行生焦反应，生成的焦炭留在焦炭塔中，生成的高温油气从焦炭塔顶进入分馏塔分离出焦化富气、焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油。为了实现焦化装置循环比的灵活调节，在可灵活调节循环比流程中焦化原料单独或与焦化循环油混合后进入焦化加热炉，加热至焦化温度后进入焦炭塔进行生焦反应，生成的焦炭留在焦炭塔中，生成的高温油气进入焦化分馏塔，焦化分馏塔底部抽出焦化循环油，焦化循环油经换热冷却后，一部分作为回流返焦化分馏塔下部，一部分与焦化原料混合或/和一部分作为产品出装置。在这两种流程中，焦化反应主要发生在焦炭塔中，由于焦炭塔上部气相区的温度仍然较高，生成的部分油气经过气相区时会发生二次反应，降低了液体收率。
CN101638585A公开了一种涉及上进料的延迟焦化方法，原料从焦炭塔上部注入，在反应2-16h并放置一段时间或经汽提后，从塔上部吹入惰性气体将焦炭从塔底压出。该方法的主要目的是改进除焦方法，同时缩短焦炭塔的生焦周期，而并未涉及如何改善产品分布。
CN100387686C公开了一种提高延迟焦化液体收率的方法，该方法涉及通过在延迟焦化过程中加入一种由烷基硝酸酯、脂肪醇、二甲基聚硅氧烷和余量溶剂组成的助剂来提高延迟焦化工艺的液体收率，减少焦炭产率。由于使用助剂会额外增加成本，并且助剂的部分组成会随焦化液体馏分进入加氢、催化等下游工艺，这些助剂会对催化剂产生影响。
CN102220165A公开了一种上下同时进料的延迟焦化方法，新鲜原料分为两股，一部分从焦炭塔的顶部或侧面进入焦炭塔，另一部分从焦炭塔的底部进入焦炭塔，该方法中在焦炭塔上部进料口通过分配器使原料变为液滴，通过增加原料油及产品的蒸发面来促进气化来减少二次反应的发生，从而增加液收。由于焦炭塔正常生产时气速较高，而部分滴状原料易在未充分反应时就被直接携带到大油气管线，长期运行造成结焦从而增加焦炭塔顶压力，对提高液收不利。另一方面分配器使用一段时间后会有少量焦炭在分配器表面生成，从而影响分配器的效果，如果发生堵塞还会带来一定的操作风险；另外由于分配器伸入塔内，会使水力除焦的操作变得复杂。
CN102220166A公开了一种焦炭塔上进料的延迟焦化方法，新鲜原料经加热炉辐射段加热后从焦炭塔的顶部或侧面进入焦炭塔，在原料进口处通过分配器使原料呈液滴状，同时向焦炭塔底吹入一定量的气相介质，与CN102220165A的分析类似，部分滴状原料易造成大油气管线结焦，对提高液收不利；焦炭在分配器表面生成后会影响分配器的效果，如果发生堵塞还会带来一定的操作风险；另外由于分配器从筒体伸入塔内，会对水力除焦的操作造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的延迟焦化方法，以进一步提高延迟焦化过程的液体收率。
本发明提供了一种延迟焦化方法，该方法包括将经过加热炉辐射段加热的延迟焦化原料注入焦炭塔中进行延迟焦化，其中，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和/或冷却水，注入冷却油和/或冷却水的管线伸入焦炭塔中，且伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的8-45%。
在本发明的所述延迟焦化方法中，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和/或冷却水，并适当控制伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度，一方面可以利用冷却油和/或冷却水的显热、潜热性质降低焦炭塔上部温度，另一方面冷却油和/或冷却水在到达生焦区前就基本气化，不影响生焦区，从而有利于减少焦炭塔内二次反应的发生，使液体收率提高，单塔稳定操作周期延长。
另外，在本发明中，冷却油和/或冷却水是通过管线以水柱的形式注入的，使得冷却油和/或冷却水不会以微小液滴的形式直接携带到大油气管线中。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是用于实施本发明提供的所述延迟焦化方法的延迟焦化设备的示意图；
图2是现有技术的延迟焦化工艺采用的延迟焦化设备的一种实施方式的示意图；
图3是现有技术的延迟焦化工艺采用的延迟焦化设备的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明的所述延迟焦化方法包括将经过加热炉辐射段加热的延迟焦化原料注入焦炭塔中进行延迟焦化，其中，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和/或冷却水，注入冷却油和/或冷却水的管线伸入焦炭塔中，且伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的8-45%。
优选地，注入冷却油和/或冷却水的管线优选垂直伸入焦炭塔中。
焦炭塔顶可以采用常规的封头，例如可以为球形封头或椭圆形封头。当焦炭塔顶使用球形封头时，伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度优选为焦炭塔直径的15-45%，更优选为20-35%。当焦炭塔顶使用椭圆形封头时，注入冷却油和/或冷却水的管线长度优选为焦炭塔直径的8-22%，更优选为12-20%。
在本发明中，为了保证通过管线注入的急冷油和/或冷却水不会直接携带到大油气管线中，并且不会下降到焦炭塔内的泡沫层与气相的界面，注入急冷油和/或冷却水的管线的开口直径优选为10-50毫米，进一步优选为20-30毫米。
在本发明中，为了进一步提高液体收率，优选在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和冷却水。在这种情况下，冷却油和冷却水可以分别通过管线注入，也可以通过同一根管线以混合物的形式注入，优选二者分别通过管线注入。
当在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和冷却水时，所述冷却油与所述冷却水的注入量的重量比可以为0.01-1：1，优选为0.1-0.3：1。
所述冷却油和所述冷却水的总用量与所述延迟焦化原料的用量的重量比可以为0.01-0.2：1，优选为0.05-0.1：1。对于所述冷却油和所述冷却水的总用量，如果只注入所述冷却油而不注入所述冷却水，则所述总用量单指所述冷却油的注入量；如果只注入所述冷却水而不注入所述冷却油，则所述总用量单指所述冷却水的注入量；如果同时注入所述冷却油和所述冷却水，则所述总用量是指二者的注入量之和。
在本发明中，所述冷却油可以为本领域常规使用的各种急冷油。在优选情况下，所述冷却油为馏程为100-450℃的石油馏分，进一步优选为馏程为250-380℃的石油馏分。
在本发明中，所述冷却水可以为新鲜水、软化水、除盐水、除氧水和凝结水中的至少一种，优选为除盐水。
在本发明中，所述延迟焦化原料在注入所述焦炭塔之前可以被加热至490-515℃，优选490-505℃。所述延迟焦化原料可以为本领域常规使用的各种延迟焦化原料，例如可以为减压渣油、常压渣油、减粘裂化渣油、重脱沥青油、催化裂化油浆、稠油、拔头原油、页岩油和煤液化油中的至少一种。所述稠油是指沥青质和胶质含量较高且粘度较大的原油。
在本发明中，所述延迟焦化的条件没有特别的限定，可以根据常规的延迟焦化工艺条件适当地确定。优选情况下，所述延迟焦化的条件包括：加热炉出口温度490-515℃，焦炭塔压力为0.1-0.35MPa。在本发明中，压力是指绝对压力。
在本发明中，所述焦炭塔没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种焦炭塔。
在一种实施方式中，本发明的所述延迟焦化方法在如图1所示的延迟焦化设备中实施，具体地，所述延迟焦化设备包括：加热炉、分馏塔5和焦炭塔4，新鲜焦化原料油选择性地与焦化蜡油、焦化重蜡油换热后（图1中未标出），通过管线1进入加热炉对流段2，经对流段加热后分成两股进料（即上进料和下进料）进入焦化分馏塔5的下部，在分馏塔下部来自焦炭塔4的高温油气10与原料油上进料和焦化重蜡油15换热后形成的液相物流在分馏塔底部与原料油下进料混合形成分馏塔底油6，分馏塔底油6抽出后送往加热炉辐射段3，经加热炉辐射段3加热至目标温度后得到待焦化的原料油，接着将该待焦化的原料油通过管线7注入焦炭塔4进行生焦反应；焦炭塔4的顶部设置有冷却油供给管线8和/或冷却水供给管线9，在生焦的过程中通过冷却油供给管线8和/或冷却水供给管线9注入冷却油和/或冷却水；生成的焦炭留在焦炭塔4内，产生的高温油气通过高温油气输送管线10输送到分馏塔5中进行分离，得到焦化富气11、焦化汽油12、焦化柴油13和焦化蜡油14。在上述实施方式中，循环比（在分馏塔底油中非新鲜原料油部分与新鲜原料油部分的重量比）可以为0.05-0.8:1，优选为0.1-0.4:1。在本发明中，焦化蜡油是指馏程在350-450℃左右的馏分油；焦化重蜡油是指初馏点高于430℃的重质蜡油。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
本实施例采用图1所示的流程。新鲜原料减压渣油（相关参数如表1所示）先经加热炉对流段2预热后分成上下两股进料进入分馏塔5下部，在分馏塔下部来自焦炭塔4的高温油气10与原料油上进料、焦化重蜡油15换热后形成的液相物流在分馏塔底部与原料油下进料混合形成分馏塔底油6，分馏塔底油6抽出后送往加热炉辐射段3，在分馏塔底油6中循环油与新鲜减压渣油原料的重量比为0.4：1，经加热炉辐射段3加热到498℃后通过管线7进入塔顶为球形封头的焦炭塔4并在0.2MPa下进行反应；同时，塔顶通过管线8注入作为冷却油的焦化中段油（源自分馏塔5，馏程为250～380℃）和通过管线9注入作为冷却水的除盐水（温度为30℃），管线8和管线9伸入到焦炭塔内2米，管线8与管线9的开口直径为20mm，管线8和管线9伸入焦炭塔内的长度各自为焦炭塔直径的30%，冷却油与除盐水的重量比为0.1：1，冷却油和除盐水的注入总量与减压渣油的注入量的重量比为0.05：1；生成的焦炭留在焦炭塔内，生成的高温油气进入分馏塔5中进行分离，得到焦化富气11、焦化汽油12、焦化柴油13和焦化蜡油14，产品分布如表2所示。
对比例1
采用与实施例1相同的减压渣油原料。流程简图如图2所示，该流程与实施例1的区别主要是不向所述焦炭塔4中注入冷却油和冷却水，具体流程为：原料油1经加热炉对流段2预热后分成上下两股进料进入分馏塔6下部，在分馏塔6下部来自焦炭塔4的高温油气9与原料油上进料、焦化重蜡油20换热后形成的液相物流在分馏塔底部与原料油下进料混合，形成分馏塔底油7；分馏塔底油7抽出后送往加热炉辐射段3，在分馏塔底油中循环油与新鲜减压渣油原料的重量比为0.4:1，经加热炉辐射段3加热到498℃后经管线8进入焦炭塔4进行反应，焦化产生的高温油气9进入分馏塔6分离，得到焦化富气14、焦化汽油15、焦化柴油16与焦化蜡油17。产品分布列于表2。
对比例2
采用与实施例1相同的减压渣油原料。流程简图如图3所示，原料油1换热后(图中未表示出换热)与部分分馏塔底油混合后进入缓冲罐2，缓冲罐底油依次通过加热炉对流段3、辐射段4，升温到498℃后进入焦炭塔5进行反应，焦炭塔顶的油气6进入分馏塔7底部进行分离，分离得到焦化富气8、焦化汽油9、焦化柴油10与焦化蜡油11。将分馏塔底油抽出，一部分分馏塔底油作为循环油与新鲜原料1混合送往缓冲罐，其余分成两股返回分馏塔下部作为塔底的洗涤油。在缓冲罐中循环油与新鲜减压渣油原料的重量比为0.4:1。产品分布列于表2。
对比例3
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，管线8和管线9伸入焦炭塔内长度各自为焦炭塔直径的5%，产品分布如表2所示。
对比例4
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，管线8和管线9伸入焦炭塔内长度各自为焦炭塔直径的50%，产品分布如表2所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，用相同量的所述冷却水代替所述冷却油，也即只在塔顶注入所述冷却水，且所述冷却水的注入量与实施例1中所述冷却水和所述冷却油的注入总量相同，从而得到的产品分布如表2所示。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，用相同量的所述冷却油代替所述冷却水，也即只在塔顶注入所述冷却油，且所述冷却油的注入量与实施例1中所述冷却水和所述冷却油的注入总量相同，从而得到的产品分布如表2所示。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，管线8和管线9伸入焦炭塔内长度各自为焦炭塔直径的20%，产品分布如表2所示。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，焦炭塔顶使用椭圆形封头，且管线8和管线9伸入焦炭塔内长度各自为焦炭塔直径的12%，产品分布如表2所示。
实施例6
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，焦炭塔顶使用椭圆形封头，且管线8和管线9伸入焦炭塔内长度各自为焦炭塔直径的20%，产品分布如表2所示。
实施例7
本实施例用于说明本发明提供的所述延迟焦化方法。
采用与实施例1相同的减压渣油原料，根据实施例1的方法进行延迟焦化，所不同的是，加热炉辐射段出口物流温度为496℃，循环比（即在进加热炉辐射段物流中非新鲜原料油部分与新鲜原料油部分的重量比）为0.1：1，从而得到的产品分布如表2所示。
表1
密度（20℃），kg/m3 972.1
残炭，重量% 14.1
硫含量，重量% 2.20
饱和烃，重量% 22.1
芳烃，重量% 35.5
胶质+沥青质，重量% 42.4
表2
由表2的数据可以看出，根据本发明的所述延迟焦化方法可以获得较高的液体收率。

Claims (16)

1.一种延迟焦化方法，该方法包括将经过加热炉辐射段加热的延迟焦化原料注入焦炭塔中进行延迟焦化，其特征在于，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和/或冷却水，注入冷却油和/或冷却水的管线伸入焦炭塔中，且伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的8-45%。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当焦炭塔顶使用球形封头时，伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的15-45%。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，当焦炭塔顶使用球形封头时，伸入焦炭塔内的注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的20-35%。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当焦炭塔顶使用椭圆形封头时，注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的8-22%。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当焦炭塔顶使用椭圆形封头时，注入冷却油和/或冷却水的管线长度为焦炭塔直径的12-20%。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，注入急冷油和/或冷却水的管线的开口直径为10-50毫米。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，注入急冷油和/或冷却水的管线的开口直径为20-30毫米。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述焦炭塔的顶部通过管线注入冷却油和冷却水，且所述冷却油与所述冷却水的重量比为0.01-1：1。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却油与所述冷却水的重量比为0.1-0.3：1。
10.根据权利要求1、8和9中任意一项所述的方法，其中，所述冷却油和所述冷却水的总用量与所述延迟焦化原料的用量的重量比为0.01-0.2：1。
11.根据权利要求1、8和9中任意一项所述的方法，其中，所述冷却油为馏程为100-450℃的石油馏分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述冷却油为馏程为250-380℃的石油馏分。
13.根据权利要求1、8和9中任意一项所述的方法，其中，所述冷却水为新鲜水、软化水、除盐水、除氧水和凝结水中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述延迟焦化原料在注入所述焦炭塔之前被加热至490-515℃。
15.根据权利要求1或14所述的方法，其中，所述延迟焦化原料为常压渣油、减压渣油、减粘裂化渣油、重脱沥青油、催化裂化油浆、稠油、拔头原油、页岩油和煤液化油中的一种或多种。
16.根据权利要求1-9和14中任意一项所述的方法，其中，所述延迟焦化的条件包括：加热炉辐射段出口温度为490-515℃，焦炭塔压力为0.1-0.35MPa。
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