CN109253943A - 一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法 - Google Patents

一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是为了解决现有技术中不能满足快速、准确评价混合油性能，影响针状焦质量稳定的问题，提供了一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法，属于针状焦生产技术领域。该监控方法包括：1)确定标准热失重曲线对应的标准温度变化范围；2)生产针状焦，在生产生焦时期的进料时间点N于分馏塔塔底取生产混合油；3)对生产混合油在与步骤1)相同条件下做热失重曲线，确定热失重曲线中失重50％对应的温度；4)根据温度的变化调整焦炭塔进料中重油的配入量。该方法是一种时效性强并能准确监控混合油性能的新方法，有助于控制混合油性能的稳定，减少所获得的针状焦质量的波动。

Description

一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法
技术领域
本发明属于针状焦生产技术领域，特别涉及一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法。
背景技术
工业生产中制取针状焦采用延迟焦化工艺，进入焦炭塔焦化的原料为混合油，混合油是精制沥青和重油按照一定的比例混合组成的混合物；操作制度采用变温变压方式；变温变压的操作一方面优化了混合油在焦炭塔内焦化的液相环境，有利于提高焦炭质量；但另一方面也带来了一些问题：温度和压力的改变导致了焦炭塔内逸出的高温焦化油气组成发生了变化；而重油是高温焦化油气在分馏塔内冷凝后采出的重质油品，因此直接影响了重油的组成，导致了混合油的组成和性质发生了改变，从而影响针状焦质量的稳定。
为了确保针状焦质量的稳定需要控制混合油性能在一定范围内变化，所以在生产过程中需要根据原料进入焦炭塔时间的变化不断调整精制沥青和重油的比例。工业生产中一般采用测定混合油密度和恩式粘度的方法评价混合油性能的变化情况，根据混合油密度的大小和恩式粘度的高低调整混合油中精制沥青和重油的比例。但是由于混合油的密度变化范围小，必须保留小数点后三位才能体现密度的变化，人为读数误差大，同一样品，测定密度的重现性低；而测定恩式粘度时，环境影响因素大，读数也存在误差；检测结果往往会出现密度的大小和粘度的高低不匹配的情况，需要重复检测，不能及时反馈混合油的性能，影响对混合油质量调控的及时性；另外，混合油的密度和粘度指标反映的仅仅是其物理性指标，不能体现混合油的热性质。因此在生产过程中采用这两种指标监控混合油的变化时很容易误导生产操作调节。
中国专利文献CN103760053A公开了一种指导针状焦焦化生产原料评价方法，通过测定沥青热转化过程中β组分的含量随反应温度的变化规律来确定生产操作温度、压力等工艺条件，但没有涉及对混合油性能的检测和监控的方法，另外该专利中存在实验步骤多、计算繁琐、评价一种原料周期时间长等缺点，因此对实际生产中指导混合油质量的调控意义不大。专利文献CN106290448A公开了一种快速评价针状焦原料热稳定性的方法，尽管该方法能够在较短的时间内判断出针状焦原料的热稳定性，应用在针状焦原料预处理方面具有一定的可行性，但是由于没有考虑到生产过程中重油组成的变化对生焦物料性能的影响，因此该方法不适合应用于沥青的延迟焦化过程中，对混合油质量的调控也毫无意义。
热重分析技术是通过测定物质加热过程中重量和能量的变化来研究物质性质或对物质进行分析鉴别的技术。由于重油组成的变化使得混合油受热后重量和能量需求随之改变，因此混合油的热重曲线不仅反映了组成的化学性质又体现了混合油的热性质，将热重分析技术应用在监控混合油性能方面在理论上具有可行性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中不能满足快速、准确评价混合油性能，导致影响混合油中精制沥青和重油配比无法及时调整，进而影响针状焦质量稳定的问题，提供了一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法。该方法是一种时效性强并能准确监控混合油性能的新方法，有助于控制混合油性能的稳定，减少所获得的针状焦质量的波动。
一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法，包括如下步骤：
1)确定标准热失重曲线对应的标准温度变化范围
a、采用延迟焦化工艺生产针状焦生焦，焦炭塔的进料原料为精制软沥青和重油的混合物，精制软沥青和重油的质量比为1:1；
b、将与上述焦炭塔进料原料规格一致的精制软沥青和步骤a中焦炭塔生产生焦时期、在不同时间点由分馏塔中部采出的重油分别按照质量比1:1的比例混合，得到不同时间点混合油，分别做不同时间点混合油的热失重曲线作为不同时间点混合油标准热失重曲线；
其中，测定所述标准热失重曲线的实验条件为：N2保护下温度由室温升至500±5℃，升温速率为5℃·min-1或10℃·min-1或15℃·min-1，样品量5±0.3mg；
c、取步骤b不同时间点混合油标准热失重曲线中失重50％对应的温度值，由最低温度值到最高温度值组成的温度范围即为标准温度变化范围；
2)采用步骤1)a中的延迟焦化的工艺条件生产针状焦生焦，在生产生焦时期的进料时间点N于分馏塔塔底取混合油作为生产混合油；
其中，0＜N≤焦炭塔进料结束时间；
3)对生产混合油在与步骤1)相同条件下做热失重曲线，确定热失重曲线中失重50％对应的温度T生产；
4)当T生产≥98％T上时，增大焦炭塔进料中重油的配入量；
当T生产≤T下时，减少焦炭塔进料中重油的配入量；
其中，T上—标准温度变化范围的上限温度；
T下—标准温度变化范围的下限温度。
T生产取值范围原因在于：在生产过程中，混合油失重50％时对应的温度变化趋势是随进料时间的增加而升高，在生产过程中只能实现间隔一定时间取样监控性能变化。因此，设置生产过程中T下≤T生产≤98％T上。
上述的监控方法，当原料精制软沥青更换性质(如软化点、密度等)发生变化时，重新制作标准热失重曲线和标准温度变化范围。
附图说明
图1、具体实施方式中的标准热失重曲线；
图2、由图1热失重50％对应的温度确定的标准温度变化范围；
图3、混合油热失重50％对应的温度与密度之间的关系；
图4、实施例1样品热失重曲线；
图5、实施例2样品热失重曲线；
图6、实施例3样品热失重曲线；
图7、实施例4样品热失重曲线；
图8、实施例5样品热失重曲线；
图9、实施例6样品热失重曲线。
具体实施方式
为了便于说明问题，下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
针对于某种精制软沥青原料，采用延迟焦化工艺生产一塔针状焦生焦，生产工艺指标为每生产一塔针状焦需要连续进料32h，焦炭塔的进料为精制软沥青和重油的混合物，精制软沥青和重油的质量比为1:1；
将不同生焦时期从分馏塔中部采出的重油和与上述进料规格一致的精制软沥青按照质量比1:1的比例混合成混合油，依次为标号为：1h、6h、10h、16h、24h、28h、32h，对应标号数字表示：物料进入焦炭塔焦化的时间，如1h，表示物料进入焦炭塔焦化1h。分别取配制后的混合油做标准热失重曲线，实验条件为：样品量5±0.3mg，在N2保护下温度由室温升至500℃，升温速率10℃·min-1，制作的热失重曲如图1所示。根据一系列混合油的热失重曲线确定失重50％时对应的温度值，由最低温度到最高温度组成的温度范围即为标准温度变化范围。通过一系列热失重曲线可以读出，在该精制软沥青作为生产针状焦原料时，混合油失重50％时对应的标准温度变化范围为：232.98℃-246.08℃，如图2所示。
为了进一步说明该方法的可行性，将制作上述热失重曲线的各个时间点的混合油原料同时进行密度测试，结果显示各个时间点的混合油失重50％时对应的温度与对应的混合油的密度存在良好的对应关系，如图3所示。其中该温度范围内混合油对应的密度工作范围是1.125g/cm3-1.145g/cm3，生产过程中需要监控密度的变化范围为：ρ下≤ρ生产≤99.7％ρ上。
实施例1
按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺生产针状焦，于焦炭塔进料第4小时在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取4.8mg的混合油，在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图4所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为232.87℃，低于工作区内标准温度变化范围的下限T下，因此需要适当减少混合油中重油的配比，现场指导重油量减少0.2％。
而通过混合油密度测试，也发现此时混合油的密度为1.122g/cm3，小于工作区密度的最低值1.125g/cm3。
实施例2
采用实施例1调整后的混合油作为原料，按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺继续生产6时后，在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取4.9mg的混合油，在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图5所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为235.82℃，位于工作区内标准温度变化范围内。因此对混合油中精制沥青和重油的配比不做调整。
而通过混合油密度测试，也发现此时混合油的密度为1.129g/cm3，位于工作区密度的变化范围内。
实施例3
采用实施例2的混合油作为原料，按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺继续生产6小时后，在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取5.1mg的混合油，在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图6所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为236.79℃，位于工作区内标准温度变化范围内。因此对混合油中精制沥青和重油的配比不做调整。
而通过混合油密度测试，也发现此时混合油的密度为1.130g/cm3，位于工作区密度的变化范围内。
实施例4
采用实施例3的混合油作为原料，按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺继续生产6小时后，在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取4.9mg的混合油，在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图7所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为243.63℃，高于标准温度变化范围上限的98％，因此需要适当增加混合油中重油的配比，现场对混合油中重油的配比增加0.3％.
而通过混合油密度测试，也发现此时混合油的密度为1.143g/cm3，高于密度变化范围上限的99.7％。
实施例5
采用实施例4的混合油作为原料，按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺继续生产6小时后，在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取4.9mg的混合油，在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图8所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为242.26℃，高于标准温度变化范围上限的98％，因此需要适当增加混合油中重油的配比，现场对混合油中重油的配比增加0.2％。
而通过混合油密度和恩式粘度，也发现此时混合油的密度为1.142g/cm3，高于密度变化范围上限的99.7％。
实施例6
采用实施例4的混合油作为原料，按照上述制作标准热失重曲线的生产工艺继续生产4小时后，在分馏塔塔底取混合油，分别采用现有方法检测混合油的密度和做热失重曲线。
其中，热失重曲线的条件为，称取4.9mg的混合油在热重分析仪上N2保护下，按照升温速率为10℃/min从室温升至500℃做热失重曲线，如图9所示。当样品失重50％时，对应的失重温度为239.96℃，位于工作区内标准温度变化范围内。因此对混合油中精制沥青和重油的配比不做调整。
而通过混合油密度和恩式粘度，也发现此时混合油的密度为1.138g/cm3，位于工作区密度的变化范围内。

Claims (3)

1.一种煤系针状焦生产过程中混合油性质的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)确定标准热失重曲线对应的标准温度变化范围
a、采用延迟焦化工艺生产针状焦生焦，焦炭塔的进料原料为精制软沥青和重油的混合物，精制软沥青和重油的质量比为1:1；
b、将与上述焦炭塔进料原料规格一致的精制软沥青和步骤a中焦炭塔生产生焦时期、在不同时间点由分馏塔中部采出的重油分别按照质量比1:1的比例混合，得到不同时间点混合油，分别做不同时间点混合油标准热失重曲线；
c、取步骤b不同时间点混合油标准热失重曲线中失重50％对应的温度值，由最低温度值到最高温度值所组成的温度范围即为标准温度变化范围；
2)采用步骤1)a中的延迟焦化的工艺条件生产针状焦生焦，在生产生焦时期的进料时间点N于分馏塔塔底取生产混合油；
其中，0＜N≤焦炭塔进料结束时间；
3)对生产混合油在与步骤1)相同条件下做热失重曲线，确定热失重曲线中失重50％对应的温度T生产；
4)当T生产≥98％T上时，增大焦炭塔进料中重油的配入量；
当T生产≤T下时，减少焦炭塔进料中重油的配入量；
其中，T上—标准温度变化范围的上限温度；
T下—标准温度变化范围的下限温度。
2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，当原料精制软沥青性质发生变化时，重新制作标准热失重曲线和标准温度变化范围。
3.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述步骤b中，不同时间点混合油标准热失重曲线实验条件为：N2保护下温度由室温升至500±5℃，升温速率为5℃·min-1或10℃·min-1或15℃·min-1，样品量5±0.3mg。
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