CN111073692B - 优质石油焦的制备方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油焦制备领域，具体涉及优质石油焦的制备方法及其系统。该优质石油焦的制备方法包括：将油质物料和水送至第一加热单元中进行第一加热处理；将第一加热处理后的物料送至预缩合反应单元中进行预缩合反应，得到预缩合轻组分和预缩合重组分；将预缩合重组分和第一循环油送至第二加热单元中进行第二加热处理；将第二加热处理后的物料送至结焦单元中进行结焦处理，得到优质石油焦和结焦轻组分；将结焦轻组分和预缩合轻组分送至油气分离单元进行油气分离处理，得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分。本发明提供的该优质石油焦的制备方法，能够对整个优质石油焦，从而更为稳定地生产得到质量一致性更好的优质石油焦。

Description

优质石油焦的制备方法及其系统

技术领域

本发明涉及石油焦制备领域，具体涉及优质石油焦的制备方法及其系统。

背景技术

针状焦是一种具有金属光泽、纤维状纹理结构的优质石油焦，具有易石墨化、低热膨胀、高导电、低灰分、低硫的特点，是制备高功率(HP)和超高功率(UHP)石墨电极的主要原料。随着电动汽车的发展，针状焦在锂离子电池负极上的应用也逐渐增多。从针状焦的原料来看，分为油系和煤系。两种原料的组成不同，预处理过程也不相同。油系针状焦一般采用延迟焦化的工艺来生产，但是条件和生产普通焦炭并不一样，所需要的压力更高，反应时间更长。生产针状焦的限制因素主要有：1、原料的要求苛刻，条件比较窄；2、生产针状焦的过程变化因素多，操作复杂，得到的焦炭质量不稳定，一致性差。

针状焦的形成机理是中间相成焦，这个过程的时间较长。之前的工艺条件是在同一个焦炭塔内完成低温长时间反应和高温碳化两个过程，操作变动比较大，不利于稳定操作，甚至影响焦炭质量。

CN1872963A公开了一种生产针状焦的原料预处理方法，通过减压蒸馏和加氢反应，除去原料中的非理想反应组分。该处理方式主要是从生产针状焦的原料出发进行技术上是改进，对于针状焦的生产工艺并没有相关描述。

US5286371公开了一种生产针状焦的方法，该方法采用渣油加氢处理、溶剂脱沥青和催化加氢等组合工艺，来实现生产针状焦的目的，但是过程比较复杂。

CN1132896C公开了一种从常压渣油生产针状石油焦的方法，该方法通过对常压渣油进行缓和热转化，有利于生产符合要求的针状焦。这些方法都偏重于原料预处理，并未提供有关针状焦生产的焦化工艺部分对针状焦影响有所研究。

CN103184057B公开了一种生产均质石油针状焦的方法，通过逐步变温和变原料阶段分离的过程调控，达到生产均质石油焦的方法。体现了过程工艺条件的调变，但是这种方法对设备和操作的要求高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够更为稳定地生产优质石油焦的制备方法及其系统。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种优质石油焦的制备方法，该方法包括：

(1)将油质物料和水送至第一加热单元中进行第一加热处理；

(2)将第一加热处理后的物料送至预缩合反应单元中进行预缩合反应，得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

(3)将所述预缩合重组分和第一循环油送至第二加热单元中进行第二加热处理；

(4)将第二加热处理后的物料送至结焦单元中进行结焦处理，得到优质石油焦和结焦轻组分；

(5)将所述结焦轻组分和预缩合轻组分送至油气分离单元进行油气分离处理，得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，将部分的油气分离重组分作为第一循环油；

所述预缩合反应的条件包括：温度为380-480℃，停留时间为1-20h。

本发明第二方面提供由上述方法制得的优质石油焦。

本发明第三方面提供一种制备优质石油焦的系统，该系统包括：第一加热单元、预缩合反应单元、第二加热单元、结焦单元和油气分离单元；

其中，所述第一加热单元用于将油质物料和水进行第一加热处理；

所述预缩合反应单元用于对第一加热处理后的物料进行预缩合反应以得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

所述第二加热单元用于对所述预缩合重组分和第一循环油进行第二加热处理；

所述结焦单元用于对第二加热处理后的物料进行结焦处理以得到优质石油焦和结焦轻组分；

所述油气分离单元用于对所述结焦轻组分和预缩合轻组分进行油气分离处理以得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，所述油气分离单元与第二加热单元相连接以使得所述油气分离单元出来的部分油气分离重组分作为第一循环油。

本发明提供的该优质石油焦的制备方法，能够对整个优质石油焦(尤其是针状焦)的生产过程进行更为合理的调控，能够更为稳定地生产得到质量一致性更好的优质石油焦。

附图说明

图1是根据本发明的一种优选的实施方式的制备优质石油焦的系统。

附图标记说明

1——油质物料储存罐；2——第一加热单元；3——预缩合反应单元；

4——第二加热单元；5——第一结焦塔；6——第二结焦塔；

7——油气分离单元。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明第一方面提供一种优质石油焦的制备方法，该方法包括：

(1)将油质物料和水送至第一加热单元2中进行第一加热处理；

(2)将第一加热处理后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应，得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

(3)将所述预缩合重组分和第一循环油送至第二加热单元4中进行第二加热处理；

(4)将第二加热处理后的物料送至结焦单元中进行结焦处理，得到优质石油焦和结焦轻组分；

(5)将所述结焦轻组分和预缩合轻组分送至油气分离单元7进行油气分离处理，得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，将部分的油气分离重组分作为第一循环油；

所述预缩合反应的条件包括：温度为380-500℃，停留时间为1-20h。

本发明第三方面提供了一种制备优质石油焦的系统，该系统包括：第一加热单元2、预缩合反应单元3、第二加热单元4、结焦单元和油气分离单元7；

其中，所述第一加热单元2用于将油质物料和水进行第一加热处理；

所述预缩合反应单元3用于对第一加热处理后的物料进行预缩合反应以得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

所述第二加热单元4用于对所述预缩合重组分和第一循环油进行第二加热处理；

所述结焦单元用于对第二加热处理后的物料进行结焦处理以得到优质石油焦和结焦轻组分；

所述油气分离单元7用于对所述结焦轻组分和预缩合轻组分进行油气分离处理以得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，所述油气分离单元7与第二加热单元4相连接以使得所述油气分离单元7出来的部分油气分离重组分作为第一循环油。

在本文中，以下将对本发明的方法和系统进行嵌套说明，但是应当理解的是，本发明的方法和系统既可以相结合使用，也可以各自独立地存在，而这些都包括在本发明的范围内。

根据本发明，通过本发明的方法，特别是在结合本发明的系统下，可以对整个优质石油焦，特别是针状焦的生产更为合理且稳定的调控，所得的优质石油焦的质量也更好且更稳定。其中，优选情况下，所述优质石油焦为针状焦，其热膨胀系数CTE值为2.35×10^-6-2.60×10^-6/℃。

根据本发明，步骤(1)中通过将油质物料和水进行第一加热处理，可以使得加热后的混合物方便达到预缩合反应所需的温度。该水的用量可以在较宽范围内变动，优选地，步骤(1)中，所述油质物料和水的用量的重量比为100：0.1-10，优选为100：1-5。

其中，所述油质物料为能够适用于本发明的方法以制备得到针状焦等优质石油焦的原料油，尽管本发明对其来源并没有特别的限定，但是本发明的发明人发现，当所述油质物料为富芳烃原料油在380-500℃的馏分油时(制备该馏分油的分馏方法可以为本领域的常规分馏方法，本发明对此并无特别的限定，只要切割380-500℃的馏分油即可用于本发明)，能够在结合本发明的方法下高产率地且高稳定性地制得低热膨胀系数的针状焦。

根据本发明，所述富芳烃原料油可以为适用于制备针状焦类质石油焦的多种原料油中进行选择，例如所述富芳烃原料油可以为重馏分油、催化裂化油浆、催化裂化澄清油、热裂化渣油、蒸汽裂解渣油等中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述第一加热处理使得第一加热处理后的物料的温度为380-480℃，优选为400-480℃，优选为420-460℃。

根据本发明，在送至进行第一加热处理前，优选地，先将油质物料进行预热处理，优选将所述油质物料预热至70-200℃。

根据本发明的一种优选的实施方式，步骤(1)还包括将第二循环油引入至第一加热单元2中与油质物料和水一起进行所述第一加热处理，所述第二循环油为部分的油气分离重组分。也即，将来自油气分离单元7的油气分离重组分，通常是油气分离单元7的塔底油相的部分作为该第二循环油，以与油质物料和水汇合或者各自独立地送至第一加热单元2中与油质物料和水一起进行所述第一加热处理，通过这样的方式将更有利于油质物料的充分利用。优选地，所述油质物料和第二循环油的用量的重量比为100：1-50，优选为100：10-30。

对于本发明的系统来说，为了便于整个工艺过程的连续顺利进行，如图1所示的，可以将所述油质物料存储于油质物料储存罐1中，并通过管线将油质物料储存罐1与所述第一加热单元2的进料口相连接。水的管线和优选的第二循环油的管线可以在与油质物料的管线汇合在一起成一条管线后与所述第一加热单元2的进料口相连接，或者各自独立地与所述第一加热单元2的进料口相连接，可以根据需要进行适当地调整。

其中，为了便于从油质物料储存罐1中提取油质物料，可以在油质物料储存罐1前设置输送用的泵来抽取油质物料至其管线中。

其中，所述第一加热单元2可以为便于进行第一加热处理的各种装置，优选采用加热炉的形式。

其中，在采用第二循环油的情况下，所述油气分离单元7与第一加热单元2相连接以使得所述油气分离单元7出来的部分油气分离重组分作为第二循环油被引入至第一加热单元2中以与油质物料和水一起进行所述第一加热处理。

根据本发明，步骤(2)中将第一加热处理后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应，本发明通过控制该预缩合反应在特定的反应条件下，可以使得通过该处理后的物料更有利于焦化成本发明所需的优质石油焦。为了获得更有利于焦化成优质石油焦的直接物料，优选地，所述预缩合反应的条件包括：温度为400-480℃(优选为420-460℃)，停留时间为8-15h(优选为8-12h)。优选地，所述预缩合反应的条件还包括：表压为0.08-0.11MPa，优选为常压。

通过该预缩合反应将得到预缩合轻组分和预缩合重组分，其中，所述预缩合轻组分可以认为是由预缩合反应单元3顶部排出的气相组分，而所述预缩合重组分可以认为是由预缩合反应单元3底部排出的组分。

对于本发明的系统来说，该预缩合反应单元可以为各种适用于本发明的该预缩合反应过程的各种结构，优选采用预缩合反应塔的形式，为此，该预缩合反应塔塔顶排出的组分即为预缩合轻组分，塔釜排出的组分即为预缩合重组分。

其中，第一加热单元2的出料口(可以设置在加热炉的下部)将与预缩合反应单元3的进料口(可以设置在预缩合反应塔的中上部)连通，以便将第一加热单元2的出料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应。

根据本发明，步骤(3)中将所述预缩合重组分和第一循环油送至第二加热单元4中进行第二加热处理，可以将所述预缩合重组分和第一循环油的混合物加热至结焦处理所需的温度。其中，所述第一循环油为来自油气分离单元7的油气分离重组分，也即来自油气分离单元7的塔底油。该预缩合重组分和第一循环油的配比可以进行适当地调整以便与结焦处理得到所需的优质石油焦产品，优选地，所述预缩合重组分和第一循环油的用量的重量比为100：10-100，更优选为100：20-40。

根据本发明，所述加热处理的条件可以根据所述结焦处理的条件进行适当地调整，优选地，所述第二加热处理使得第二加热处理后的物料的温度为440-550℃，优选为470-510℃。

其中，所述第二加热单元4可以为便于进行第二加热处理的各种装置，优选采用加热炉的形式。

对于本发明的系统来说，为了便于对物料进行第二加热处理，该预缩合反应单元3的底部出料口(对于预缩合反应塔来说就是指塔底出料口)与第二加热单元4的进料口连通。也可以在预缩合反应单元3的底部出料口前设置输送泵，以便将预缩合反应单元3的底部排出的预缩合重组分输送至第二加热单元4中。而来自油气分离单元7的第一循环油，可以是将该第一循环油的输送管线独立地连接至第二加热单元4的进料口，或者该第一循环油的输送管线先与输送预缩合重组分的管线汇合后使得汇合的第一循环油和预缩合重组分经过一条管线(与第二加热单元4的进料口相连)进入到第二加热单元4中。

根据本发明，步骤(4)中，通过该结焦处理，便可以使得第二加热处理后的物料结焦化，在结焦单元内收集得到相应的优质石油焦。

根据本发明，优选情况下，所述结焦处理的条件包括：温度为440-550℃，停留时间为5-30h，表压为0-0.3MPa。更优选地，所述结焦处理的条件包括：温度为470-510℃，停留时间为16-25h(优选为18-22h)，表压为0.15-0.2MPa。其中，所述结焦轻组分将以气相形式排出结焦单元，而优质石油焦则保留在结焦单元中，待相应的停留时间后进行收集。

根据本发明，上述结焦处理在结焦单元中进行，该结焦单元可以是单个焦炭塔，也可以是多个焦炭塔并联而成，如图1所示的所述结焦单元可以包括两个并联的焦炭塔，即优选地，所述结焦单元包括并联的第一结焦塔5和第二结焦塔6。在采用并联的第一结焦塔5和第二结焦塔6的情况下，从第二加热单元4的下部出料口分别连接至第一结焦塔5和第二结焦塔6的进料口，以便将第二加热单元4中加热的混合物料各自输送至第一结焦塔5和第二结焦塔6中分别进行结焦处理。

根据本发明，步骤(5)中，将通过油气分离处理以对所述结焦轻组分和预缩合轻组分进行分离，以便可以获得油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分。其中，油气分离重组分可以如上所描述的，作为第一循环油和第二循环油而循环使用，而油气分离轻组分可以理解为是焦化气体和焦化石脑油，焦化气体可以作为气体燃料，焦化石脑油作为重整装置原料之一；油气分离中间组分可以分为焦化轻油和焦化蜡油，其中，焦化轻油可以理解为焦化柴油，可以进加氢精制装置；焦化蜡油可以作为催化裂化的原料之一。

其中，油气分离单元7可以是分馏塔，为此该油气分离处理可以理解为是采用分馏的方式完成，只要能够通过该分馏方式分离所述结焦轻组分和预缩合轻组分得到油气分离重组分来循环利用即可。优选地，所述油气分离处理的条件包括：采用分馏的方式下，塔顶温度为80-130℃，塔顶压力为0.05-0.20MPa，塔底温度为320-390℃。为此，作为油气分离轻组分的焦化气体可以从该分馏塔的塔顶排出；作为油气分离中间组分的焦化轻油可以是馏程为170-355℃的分馏油；作为油气分离中间组分的焦化蜡油可以是馏程为320-500℃的分馏油；而油气分离重组分则从分馏塔的塔底排出即可。

对于本发明的系统来说，输送从所述预缩合反应单元3的顶部出料口排出的预缩合轻组分的管线和输送从结焦单元的顶部出料口排出的结焦轻组分的管线可以汇合成一条管线后再连接至油气分离单元7，优选该输送从所述预缩合反应单元3的顶部出料口排出的预缩合轻组分的管线和输送从结焦单元的顶部出料口排出的结焦轻组分的管线各自独立地连接至油气分离单元7的进料口，更优选地，输送从所述预缩合反应单元3的顶部出料口排出的预缩合轻组分的管线连接至油气分离单元7的上部进料口，而输送从结焦单元的顶部出料口排出的结焦轻组分的管线连接至油气分离单元7的下部进料口。

其中，为了便于油气分离单元7底部排出的油气分离重组分作为循环油使用，可以在油气分离单元7底部出料口前设置一个输送泵，以便将油气分离重组分抽出，而后各自连接至第一循环油输送管线和第二循环油输送管线，如图1所示的。

根据本发明，上述方法可以是连续处理工艺，为此，步骤(1)中，可以将油质物料、水和任选的第二循环油连续地送至第一加热单元2中；步骤(2)中，可以将第一加热处理后的物料连续地送至预缩合反应单元3中；步骤(3)中，可以将所述预缩合重组分和第一循环油连续地送至第二加热单元4中；步骤(5)中，可以将所述结焦轻组分和预缩合轻组分连续地送至油气分离单元7中。

本发明第二方面提供了由上述方法制得的优质石油焦，优选为针状焦。

本发明提供的该优质石油焦的制备方法，能够对整个优质石油焦(尤其是针状焦)的生产过程进行更为合理的调控，能够更为稳定地生产得到质量一致性更好的优质石油焦。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下例子中：

图1所示的系统包括：油质物料储存罐1、第一加热单元2、预缩合反应单元3、第二加热单元4、第一结焦塔5、第二结焦塔6和油气分离单元7；其中，第一加热单元2为加热炉，预缩合反应单元3为预缩合反应塔，第二加热单元4为加热炉，油气分离单元7为分馏塔；油质物料储存罐1的出料口前设置有输送泵，预缩合反应单元3的底部出料口前设置有输送泵，油气分离单元7的底部出料口前设置有输送泵；它们具体的连接方式如图1所示的。

针状焦的产率是指获得针状焦的质量与原料的质量比值。

热膨胀系数测定采用石科院方法，即将石油焦经1300℃煅烧制样，在室温-600℃用石英示差膨胀仪测定热膨胀系数。

富芳烃原料油的品质见表1所示。

表1

实施例1

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

以下过程采用图1所示的系统进行。

(1)将由富芳烃原料油1#经分馏得到的380-500℃区间的馏分油作为油质物料放入油质物料储存罐1中，并预热至80℃；而后以10kg/h的速率泵送至第一加热单元2(即为加热炉)中与水和第二循环油(来自油气分离单元7的部分塔底油)一起进行加热处理并控制出料温度为440℃，其中，油质物料、水和第二循环油的用量的重量比为100：1：20；

(2)将从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3(也即预缩合反应塔)中在常压下、温度为430-460℃间进行预缩合反应，停留时间为10h，从塔顶排出预缩合轻组分，从塔釜排出预缩合重组分；

(3)将从预缩合反应单元3的塔釜排出的预缩合重组分以10kg/h的速率泵出并与第一循环油(来自油气分离单元7的部分塔底油)汇合后送至第二加热单元4(即为加热炉)中进行加热处理，并控制出料温度为490℃，其中，预缩合重组分与第一循环油的用量的重量比为100：25；

(4)将从第二加热单元4出来的加热后的物料分为两股各自送至第一焦炭塔5和第二焦炭塔6中同时在表压为0.2MPa、温度为490℃下进行结焦处理，结焦周期为20h；其中，从焦炭塔的塔顶得到结焦轻组分，塔内收集得到针状优质石油焦；

(5)将从焦炭塔排出的结焦轻组分送至油气分离单元7(即为分馏塔)的下部进料口，将从预缩合反应单元3的塔顶排出预缩合轻组分送至油气分离单元7的上部进料口，并在油气分离单元7中进行分馏处理，其中，该分馏处理的条件包括：塔顶温度为80℃，塔顶压力为0.08MPa，塔底温度为360℃；从而分馏得到塔顶排出的焦化气体和焦化石脑油，馏程为175-342℃的焦化轻油，馏程为338-473℃的焦化蜡油，以及塔釜的油气分离重组分；该油气分离重组分被泵出并作为第一循环油和第二循环油如上循环。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

以下过程采用图1所示的系统进行。

(1)将由富芳烃原料油2#经分馏得到的380-500℃区间的馏分油作为油质物料放入油质物料储存罐1中，并预热至80℃；而后以10kg/h的速率泵送至第一加热单元2(即为加热炉)中与水和第二循环油(来自油气分离单元7的部分塔底油)一起进行加热处理并控制出料温度为420℃，其中，油质物料、水和第二循环油的用量的重量比为100：2：10；

(2)将从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3(也即预缩合反应塔)中在常压下、温度为410-440℃间进行预缩合反应，停留时间为8h，从塔顶排出预缩合轻组分，从塔釜排出预缩合重组分；

(3)将从预缩合反应单元3的塔釜排出的预缩合重组分以10kg/h的速率泵出并与第一循环油(来自油气分离单元7的部分塔底油)汇合后送至第二加热单元4(即为加热炉)中进行加热处理，并控制出料温度为485℃，其中，预缩合重组分与第一循环油的用量的重量比为100：20；

(4)将从第二加热单元4出来的加热后的物料分为两股各自送至第一焦炭塔5和第二焦炭塔6中同时在表压为0.2MPa、温度为485℃下进行结焦处理，结焦周期为20h；其中，从焦炭塔的塔顶得到结焦轻组分，塔内收集得到针状优质石油焦；

(5)将从焦炭塔排出的结焦轻组分送至油气分离单元7(即为分馏塔)的下部进料口，将从预缩合反应单元3的塔顶排出预缩合轻组分送至油气分离单元7的上部进料口，并在油气分离单元7中进行分馏处理，其中，该分馏处理的条件包括：塔顶温度为95℃，塔顶压力为0.06MPa，塔底温度为340℃；从而分馏得到塔顶排出的焦化气体和焦化石脑油，馏程为195-351℃的焦化轻油，馏程为358-490℃的焦化蜡油，以及塔釜的油气分离重组分；该油气分离重组分被泵出并作为第一循环油和第二循环油如上循环。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中控制第一加热处理使得出料温度为400℃，以及步骤(2)中使得从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应的温度为380-400℃，停留时间为18h；最终制得针状焦。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

实施例4

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中控制第一加热处理使得出料温度为480℃，以及步骤(2)中使得从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应的温度为440-470℃，停留时间为5h；最终制得针状焦。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

实施例5

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中油质物料和第二循环油的用量的重量比为100：40；步骤(3)中，预缩合重组分与第一循环油的用量的重量比为100：10；最终制得针状焦。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

实施例6

本实施例用于说明本发明的优质石油焦的制备方法。

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中油质物料和第二循环油的用量的重量比为100：10；步骤(3)中，预缩合重组分与第一循环油的用量的重量比为100：100；最终制得针状焦。

其中，计算针状焦产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集针状焦，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

对比例1

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中控制第一加热处理使得出料温度为350℃，以及步骤(2)中使得从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应的温度为330-360℃；最终制得焦炭。

其中，计算焦炭产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集焦炭，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

对比例2

根据实施例1所述的方法，不同的是，步骤(1)中控制第一加热处理使得出料温度为490℃，以及步骤(2)中使得从第一加热单元2出来的加热后的物料送至预缩合反应单元3中进行预缩合反应的温度为480-520℃；最终制得焦炭。

其中，计算焦炭产率，并分别在焦炭塔的上部、中部和底部收集焦炭，且分别对它们的热膨胀系数(CTE)和硫含量进行测量，结果见表2所示。

表2

通过表2可以看出，本发明的方法能够更为合理且稳定的调控整个优质石油焦生产过程，所得的优质石油焦质量一致性更好。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种优质石油焦的制备方法，其特征在于，该方法包括：

(1)将油质物料和水送至第一加热单元(2)中进行第一加热处理；

(2)将第一加热处理后的物料送至预缩合反应单元(3)中进行预缩合反应，得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

(3)将所述预缩合重组分和第一循环油送至第二加热单元(4)中进行第二加热处理；

(4)将第二加热处理后的物料送至结焦单元中进行结焦处理，得到优质石油焦和结焦轻组分；

(5)将所述结焦轻组分和预缩合轻组分送至油气分离单元(7)进行油气分离处理，得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，将部分的油气分离重组分作为第一循环油；

所述预缩合反应的条件包括：温度为380-480℃，停留时间为1-20h。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述油质物料和水的用量的重量比为100：0.1-10。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述油质物料和水的用量的重量比为100：1-5。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(1)还包括将第二循环油引入至第一加热单元(2)中与油质物料和水一起进行所述第一加热处理，所述第二循环油为部分的油气分离重组分。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述油质物料和第二循环油的用量的重量比为100：1-50。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述油质物料和第二循环油的用量的重量比为100：10-30。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述油质物料为富芳烃原料油在380-500℃的馏分油。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述富芳烃原料油中，芳香烃的含量为30重量％以上，硫含量为0.5重量％以下。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述预缩合反应的条件包括：温度为400-480℃；停留时间为8-15h。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预缩合反应的条件包括：温度为420-460℃；停留时间为8-12h。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预缩合反应的条件还包括：表压为0.08-0.11MPa。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，表压为常压。

13.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述结焦处理的条件包括：温度为440-550℃，停留时间为5-30h，表压为0-0.3MPa。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述结焦处理的条件包括：温度为470-510℃，停留时间为16-25h，表压为0.15-0.2MPa。

15.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一加热处理使得第一加热处理后的物料的温度为380-480℃。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一加热处理使得第一加热处理后的物料的温度为400-480℃。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一加热处理使得第一加热处理后的物料的温度为420-460℃。

18.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第二加热处理使得第二加热处理后的物料的温度为440-550℃。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二加热处理使得第二加热处理后的物料的温度为470-510℃。

20.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述预缩合重组分和第一循环油的用量的重量比为100：10-100。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述预缩合重组分和第一循环油的用量的重量比为100：20-40。

22.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述优质石油焦为针状焦，其热膨胀系数CTE值为2.35×10^-6-2.60×10^-6/℃。

23.由权利要求1-22中任意一项所述的方法制得的优质石油焦。

24.一种制备优质石油焦的系统，其特征在于，该系统包括：第一加热单元(2)、预缩合反应单元(3)、第二加热单元(4)、结焦单元和油气分离单元(7)；

其中，所述第一加热单元(2)用于将油质物料和水进行第一加热处理；

所述预缩合反应单元(3)用于对第一加热处理后的物料进行预缩合反应以得到预缩合轻组分和预缩合重组分；

所述第二加热单元(4)用于对所述预缩合重组分和第一循环油进行第二加热处理；

所述结焦单元用于对第二加热处理后的物料进行结焦处理以得到优质石油焦和结焦轻组分；

所述油气分离单元(7)用于对所述结焦轻组分和预缩合轻组分进行油气分离处理以得到油气分离轻组分、油气分离中间组分和油气分离重组分；

其中，所述油气分离单元(7)与第二加热单元(4)相连接以使得所述油气分离单元(7)出来的部分油气分离重组分作为第一循环油。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述油气分离单元(7)与第一加热单元(2)相连接以使得所述油气分离单元(7)出来的部分油气分离重组分作为第二循环油被引入至第一加热单元(2)中以与油质物料和水一起进行所述第一加热处理。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述结焦单元包括并联的第一结焦塔(5)和第二结焦塔(6)。

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