CN108611118B - 一种延迟焦化工艺方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焦化技术领域，提供了一种延迟焦化方法包括如下步骤：将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料；将液体原料加压后进行空化，得到第一气液混合料；将第一气液混合料从焦炭塔底部加入至焦炭塔反应结束后得到焦炭和第二气液混合料，将第二气液混合料与气体原料混合后进行分馏。该方法能耗低，液体焦化油品产率高，焦炭产率低。一种延迟焦化工艺系统，用于实施上述的延迟焦化工艺方法，其包括依次连接的用于加热焦化原料的加热炉、用于分离焦化原料的旋流器、增压泵、空化设备、焦炭塔以及分馏塔，旋流器底部与增压泵连通，旋流器顶部与分馏塔底部连通。该系统同样具有上述优点。
Description
技术领域
本发明涉及焦化技术领域，具体而言，涉及一种延迟焦化工艺方法及系统。
背景技术
延迟焦化作为重油加工手段之一，在炼油行业中已经应用多年，该工艺以重质，劣质渣油为原料，经加热炉加热后进入焦化塔，在焦化塔内发生热分解缩合反应，生成不同沸点的液体，气体和焦炭产品。目前由于焦化原料愈来愈重，在某些情况下，焦炭产率甚至高达30-40wt％，加热炉炉管结焦严重，液体产率低。
焦化技术的另一个技术特点就是焦化加热炉采用多点注水的方法提高炉管内油气的线速，以降低管内结焦速率，延长焦化装置的开工周期，但注水因汽化潜热高，这会增加加热炉所需的热负荷，使装置的能耗增加，经济效益变差。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明提供了一种延迟焦化方法，旨在保证不增加能耗的前提下解决焦化过程焦炭产率高液体焦化油品产率低的问题。
本发明提供了一种延迟焦化装置，其能耗不高，且能解决焦化过程焦炭产率高液体焦化油品产率低的问题
本发明是这样实现的：
一种延迟焦化工艺方法，包括如下步骤：将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料；将液体原料加压后进行空化，得到第一气液混合料；将第一气液混合料从焦炭塔底部加入至焦炭塔反应结束后得到焦炭和第二气液混合料，将第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料；将第三气液混合料进行分馏。
一种延迟焦化工艺系统，用于实施上述的延迟焦化工艺方法，其包括依次连接的用于加热焦化原料的加热炉、用于分离焦化原料的旋流器、增压泵、空化设备、焦炭塔以及分馏塔，旋流器底部与增压泵连通，旋流器顶部与分馏塔底部连通。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的延迟焦化方法，由于将焦化原料加热至380～460℃后再进行后续反应，该温度相对于现有的延迟焦化工艺对焦化原料的加热温度低，提高了加热炉的运行周期，同时将加热后的裂解产物(即气体原料)进行分离，能防止这部分裂解产物在焦炭塔内二次裂解，并通过空化处理对第一气液混合料进行机械补热，提高了进入焦炭塔内原料的温度，该温度高于传统延迟焦化进料温度，使焦化反应在更高的温度下进行从而提高了延迟焦化液体产品的收率降低焦炭的收率。
本发明通过上述设计得到的延迟焦化工艺系统，其结构设置合理能够实施本发明提供的延迟焦化工艺方法，通过本发明提供的延迟焦化工艺系统，能使得最终制得的液体焦化油品的收率高，并相对于现有延迟焦化工艺装置来说，系统能耗不高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施方式提供的延迟焦化工艺方法的结构示意图；
图标：1-焦化原料进；2-对流段；3-加热炉；4-辐射段；5-加热炉出料管；6-旋流器；7-气体连通管；8-增压泵；9-空化设备；10-焦炭塔；11-第三气液混合料输送管；12-焦化富气管；13-焦化石脑油管；14-分馏塔；15-焦化柴油管；16-焦化循环油管；17-焦化蜡油管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供一种延迟焦化工艺方法及系统进行具体说明。
如图1所示，一种延迟焦化工艺系统，其包括依次连接的用于加热焦化原料的加热炉3、用于分离焦化原料的旋流器6、增压泵8、空化设备9、焦炭塔10以及分馏塔14，旋流器6底部与增压泵8连通，旋流器6顶部与分馏塔底14部连通。
该装置结构简单，能够被用于延迟焦化工艺。其相对于现有延迟焦化工艺装置来说，装置能耗不高。
具体地，旋流器6为普通的水力旋流器。空化设备9包括节流孔板空化装置、文丘里管空化装置、射流管空化装置或液哨空化装置。优选地，空化设备9为节流孔板空化装置。
具体地，分馏塔14由上至下依次连通有焦化富气管12、焦化石脑油管13、焦化柴油管15、焦化循环油管17以及焦化蜡油管16。
经分馏塔14将焦化气液产品分离得到的富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油分别通过焦化富气管12、焦化石脑油管13、焦化柴油管15、焦化循环油管17以及焦化蜡油管16排出。
加热炉3连通有用于通入焦化原料的焦化原料进管1，加热炉3内设置有对焦化原料进行加热的对流段2和辐射段4。加热炉3通过加热炉出料管5与旋流器6连通，旋流器6的顶部通过气体连通管7和第三气液混合料输送管11与分馏塔14的底部连接，旋流器6的底部通过液体连通管与焦炭塔10底部连通，增压泵8设置于液体连通管的管路上。
一种延迟焦化工艺方法，包括如下步骤：
S1、将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料。
具体地，将焦化原料输送至加热炉3内，经加热炉3的对流段2和辐射段4将焦化原料加热至380～460℃，此时部分原料发生裂解得到气液混合原料，将气液混合原料输送至旋流器6内，经旋流器6进行气液分离后得到气体原料和液体原料。
S2、将液体原料加压后进行空化，得到第一气液混合料。
具体地，S1步骤中得到的液体原料经增压泵8加压至5～15MPa后通入空化设备9中，在空化设备9的作用下使液体原料的温度升高至40～120℃，压力下降至0.2～0.5MPa，在温度升高压力降低的过程中液体原料部分分解转化为第一气液混合料。
S3、将第一气液混合料从焦炭塔底部加入至焦炭塔反应结束后得到焦炭和第二气液混合料，将第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料。
具体地，第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内裂解反应完后生成第二气液混合料和焦炭，焦炭直接排出焦炭塔10，第二气液混合料则与气体原料混合得到第三气液混合料。
S4、将第三气液混合料进行分馏。
将S3步骤中得到的第三气液混合料输送至分馏塔14中进行分馏。得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油，上述油品分别通过焦化富气管12、焦化石脑油管13、焦化柴油管15、焦化循环油管17以及焦化蜡油管16排出分馏塔。
提高加热炉出口温度及延长加热炉运行周期是延迟焦化发展的一个主要矛盾，延迟焦化工艺延长炉管操作周期及提高焦炭塔温度的方法都是采用向炉管中注入蒸汽及向焦炭塔内注入补热剂等技术来实现。
而本发明中，焦化原料加热至380～460℃相对于现有的延迟焦化工艺对焦化原料的加热温度低，提高了加热炉的运行周期，同时将加热后的裂解产物(即气体原料)进行分离，能防止这部分裂解产物在焦炭塔内二次裂解，并通过空化处理对第一气液混合料进行机械补热，提高了进入焦炭塔内原料的温度，该温度高于传统延迟焦化进料温度，使焦化反应在更高的温度下进行从而提高了延迟焦化液体产品的收率降低焦炭产率。
而当空化化至液体原料温度升高40～120℃，压力下降至0.2～0.5MPa得到第一气液混合料时。第一气液混合料进入焦炭塔被裂解更充分。
当液体原料经过泵增压至5～15MPa后再进行空化，能使得空化升温效果更好。
以下结合具体实施例对本发明提供的一种延迟焦化工艺方法进行具体说明。
实施例1
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至380℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至15MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高120℃，压力下降至0.2MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例2
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至400℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至10MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高110℃，压力下降至0.3MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例3
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至430℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至9MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高80℃，压力下降至0.4MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例4
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至450℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至8MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高65℃，压力下降至0.4MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例5
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至460℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至6MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高55℃，压力下降至0.5MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例6
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至455℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至5MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高40℃，压力下降至0.35MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例7
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至390℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至12MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高45℃，压力下降至0.25MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
实施例8
本实施例提供了一种延迟焦化工艺方法，操作步骤如下：将焦化原料通入至加热炉3内加热至410℃，将加热后得到的气液混合原料通入旋流器6中进行气液分离，得到气体原料和液体原料，将液体原料经增压泵8加压至12MPa后通入空化设备9中，经空化使温度升高110℃，压力下降至0.3MPa后得到第一气液混合料，将第一气液混合料从焦炭塔10底部进入焦炭塔10内，在焦炭塔10内反应完生产焦炭和第二气液混合料，将焦炭排出，第二气液混合料与气体原料混合得到第三气液混合料，将第三气液混合料输送至分馏塔内进行分馏，得到富气、焦化石脑油、焦化柴油、焦化循环油及焦化蜡油。
对比例
将焦化原料直接通入焦炭塔内反应后进入分馏塔分馏。
实验例
选用洛炼减压渣油作为焦化原料按实施例1-8和对比例提供的延迟焦化工艺方法进行延迟焦化。计算并记录得到的焦化液体产品收率。将各组收率记录入表1中。
表1实施例及对比例得到的焦化液体产品收率
通过表1能够看出，经本发明实施例提供的延迟焦化工艺方法得到的焦化液体产品的收率明显高于对比例焦化液体产品的收率。说明本发明提供的延迟焦化工艺方法能够提高液体焦化油品的收率，进而降低焦炭的收率。
综上所述，本发明提供的延迟焦化工艺方法由于将焦化原料加热至380～460℃后再进行后续反应，该温度相对于现有的延迟焦化工艺对焦化原料的加热温度低，提高了加热炉的运行周期，同时将加热后的裂解产物(即气体原料)进行分离，能防止这部分裂解产物在焦炭塔内二次裂解，并通过空化处理对第一气液混合料进行机械补热，提高了进入焦炭塔内原料的温度，该温度高于传统延迟焦化进料温度，使焦化反应在更高的温度下进行从而提高了延迟焦化液体产品的收率降低焦炭的收率。
本发明提供的延迟焦化工艺系统，其结构设置合理能够实施本发明提供的延迟焦化工艺方法，通过本发明提供的延迟焦化工艺系统，能使得最终制得的液体焦化油品的收率高，并相对于现有延迟焦化工艺装置来说，系统能耗不高。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种延迟焦化工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料；
将所述液体原料加压后进行空化，空化至所述液体原料温度升高40～120℃，压力下降至0.2～0.5MPa得到第一气液混合料；
将所述第一气液混合料从焦炭塔底部加入至焦炭塔反应结束后得到焦炭和第二气液混合料，将所述第二气液混合料与所述气体原料混合得到第三气液混合料；
将第三气液混合料进行分馏。
2.根据权利要求1所述的延迟焦化工艺方法，其特征在于，将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料是：将焦化原料加热至380～460℃后通过旋流器分离为气体原料和液体原料。
3.根据权利要求1所述的延迟焦化工艺方法，其特征在于，将所述液体原料加压后进行空化是：将所述液体原料加压至5～15MPa后输送至空化设备中进行空化。
4.根据权利要求3所述的延迟焦化工艺方法，其特征在于，将所述液体原料通过增压泵加压至5～15MPa。
5.根据权利要求1所述的延迟焦化工艺方法，其特征在于，将焦化原料加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料是：将焦化原料经加热炉的对流段和辐射段加热至380～460℃后分离为气体原料和液体原料。
6.一种延迟焦化工艺系统，其特征在于，用于实施如权利要求1-5任一项所述的延迟焦化工艺方法，其包括依次连接的用于加热焦化原料的加热炉、用于分离焦化原料的旋流器、增压泵、空化设备、焦炭塔以及分馏塔，所述旋流器底部与所述增压泵连通，所述旋流器顶部与所述分馏塔底部连通。
7.根据权利要求6所述的延迟焦化工艺系统，其特征在于，所述旋流器为水力旋流器。
8.根据权利要求6所述的延迟焦化工艺系统，其特征在于，所述空化设备包括节流孔板空化装置、文丘里管空化装置、射流管空化装置或液哨空化装置。
9.根据权利要求6所述的延迟焦化工艺系统，其特征在于，所述分馏塔由上至下依次连通有焦化富气管、焦化石脑油管、焦化柴油管、焦化循环油管以及焦化蜡油管。
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2018
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| Heavy oil upgrading via hydrodynamic cavitation in the presence of an appropriate hydrogen donor;Askarian等;《Journal of Petroleum Science and Engineering》;20170331;第151卷;55-61页 * |
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