技术好文@延迟焦化工艺技术探索

石化咖2020-08-02 10:17:51



 摘要:我国大部分原油具有重质渣油多、沥青质、残炭量少的特点,采用延迟焦化工艺加工重质渣油,可以得到高达78%的馏分油收率。所得馏出油中,汽油馏分较少,柴油与汽油的产量比值可达2.3左右,经加氢精制后,产品质量可达到规格要求,比较适合我国市场对中间馏分日益增长的需求状况。

 焦炭化过程(简称焦化)是以渣油为原料,在高温(500-550℃)下进行深度热裂化反应的一种热加工过程,包括延迟焦化、流化焦化和灵活焦化等多种工艺过程。反应产物有气体、汽油、柴油、蜡油(重馏分油)和焦炭。焦化工艺自20世纪30年代开发成功以来,已成为燃料型炼油厂主要的渣油转化过程。
 

 1.延迟焦化产品主要特点

  焦化汽油的特点是烯烃含量高,安定性差,马达法辛烷值较低。汽油中的硫、氮和氧的含量较高(与原料性质有关),经过稳定后的焦化汽油只能作为半成品,必须进行精制脱除硫化氢和硫醇后才能作为成品汽油的调和组分。焦化重汽油组分经过加氢处理后可作为催化重整的原料,以进一步提高质量。表15-1为阿拉伯重质原料的减压渣油进行焦化时,所得焦化汽油的加氢精制数据以及加氢精制前后的汽油质量比较。
  焦化柴油的十六烷值较高,含有一定量的硫、氮和金属杂质;含有一定量的烯烃,性质不安定,必须进行精制脱除硫、氮杂质,使烯烃、芳烃饱和才能作为合格的柴油组分。焦化过程中,转化为焦炭的烃类所释放的氢转移至蜡油、柴油、汽油和气体之中。由于原料中的氢转移方向与催化裂化不同,使焦化柴油的质量明显优于催化裂化柴油。

  焦化蜡油是指350-500℃的焦化馏出油,也称焦化瓦斯油(CGO)。焦化蜡油性质不稳定,它与焦化原料油性质和焦化的操作条件有关。焦化蜡油可作为加氢裂化或催化裂化的原料,有时也用于调和燃料油。
  焦炭,即石油焦,是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品,带有金属光泽,呈多孔性,是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物,含碳90% -97%,含氢1.5%'-8环,还含有氮、氯、硫及重金属化合物。延迟焦化过程生产的石油焦称为原焦,又称为生焦。由于焦化原料油性质不同,生焦在性质和外形上也有差异。生焦经过燃烧除去挥发分和水分后即称为燃烧焦,又称为熟焦。生焦硬度小,易粉碎,水分和挥发分含量高。焦炭除了可作为普通固体燃料外,还可用作高炉炼铁之用。如果焦化原料及生产方法选择适当,石油焦经燃烧及石墨化后,可用于制造炼铝、炼钢的电极等。
  

2.影响延迟焦化工艺的主要因素 

 2.1原料油性质

  焦化过程的产品产率在很大程度上取决于原料油的件质。对于不同原料油,随着原料油的密度增大,焦炭产率增大;对于同种原油而拔出深度不同的减压渣油,随着减压渣油产率的下降,焦化产物中蜡油产率和焦炭产率增加,而轻质油产率则下降。不同原料油所得产品的性质各不相同。
  原料油性质与加热炉炉管内结焦的情况有关。性质不同的原料油具有不同的最容易结焦的温度范围,此温度范围称为临界分解温度范围。原料油的特性因数值越大,则临界分解温度范围的起始温度越低。在加热炉加热时,原料油应以高流速通过处于临界分解温度范围的炉管段,缩短在此温度范围的停留时间,从而抑制结焦反应。原料油性质对选择适宜的单程裂化深度和循环比也有重要影响。 


 2.2操作温度

  操作温度一般是指焦化加热炉出口温度或焦炭塔温度,是延迟焦化装置的重要操作指标,它的变化直接影响到炉管内和焦炭塔内的反应深度,从而影响到焦化产物的产率和性质。当操作压力和循环比固定后,提高焦炭塔温度,将使气体和石脑油收率增加,瓦斯油收率降低,焦炭产率将下降,并将使焦炭中挥发分下降。但是,焦炭塔温度过高,容易造成泡沫带并使焦炭硬度增大,造成除焦困难。焦炭塔温度过高还会使加热炉炉管和转油线的结焦倾向增大,影响操作周期。如焦炭塔温度过低,则焦化反应不完全,将生成软焦或沥青。
  

2.3操作压力

  操作压力是指焦炭塔塔顶压力。焦炭塔塔顶最低压力是为克服焦化分馏塔及后继系统压降所需的压力。操作温度和循环比固定之后,提高操作压力将使塔内焦炭中滞留的重质烃量增多和气体产物在塔内停留时间延长,增加了二次裂化反应的概率,从而使焦炭产率增加和气体产率略有增加,1-s以上液体产品产率下降,焦炭的挥发分含量也会略有增加。延迟焦化工艺的发展趋势之一是尽量降低操作压力,以提高液体产品的收率。焦炭塔的操作压力控制在0. 1~ 0. 28MPa,但在生产针状焦时,为了使富芳烃的油品进行深度反应,采用0. 7MPa的操作压力。 

 2.4循环比

  降低循环比也是延迟焦化工艺发展趋向之一,其目的是通过增产焦化蜡油来扩大催化裂化和加氢裂化的原料油量,然后,通过加大裂化装置处理量来提高成品汽、柴油的产量。另外,在加热炉能力确定的情况下,低循环比还可以增加装置的处理能力。降低循环比的办法是减少分馏塔下部重瓦斯油回流量,提高蒸发段和塔底温度。这将引起塔底和炉管结焦,开工周期缩短。因此塔底温度不宜超过4000C。

  3延迟焦化工艺技术探索  

2.1除焦技术

  水力除焦是间断性操作,每一次由热渣油进入焦炭塔进行焦化到打开焦炭塔进行水力除焦,再到重新封闭焦炭塔,进行预热和进料,都要切换大最的阀门和进行一系列的操作。为了减轻劳动强度,避免误动作,提高自动化水平,保证人员和设备的安全,提高出焦过程的自动控制水平至关重要。在消化吸收引进技术的基础上,国产的水力除焦程序控制系统,已经具有国外类似产品的功能,能够对全部除焦设备的操作,实现显示、白动控制和安全联锁。钻具位移模拟显示系统,可以以米为单位显示钻具在焦炭塔内的位置。除焦控制阀,钻机绞车和高压水泵的工况得到了完整的显示,安全联锁防止了误操作的发生,只有在塔位选择正确、钻机选择正确,各相关阀门开关位置正确,除焦控制阀工况正确的情况下,高压水泵才能具备启动条件,避免可能发生的事故。国产的变频钻机和大型化的钻杆及自动切换联合切焦器在焦炭塔直径为9.4m的扬子1.60Mt/a延迟焦化装置上取得了很好的效果。 

 3.2环境保护技术

  通过采用旋液分离器将冷焦水中所含的油和焦粉回收后,整个冷焦水系统可以处于全密闭的状态。由焦炭塔排出的冷焦水进入冷焦水缓冲罐,然后用泵送至旋液分离器,分离出油和焦粉,进入空冷器冷却后循环使用。由于冷焦水处于全密闭状态,冷焦水缓冲罐和冷焦水沉降罐的罐顶设置有脱硫剂,将这几个罐由于呼吸而排放出的大最有害气体进行吸收。冷焦水密闭循环流程的成功设计和运行,彻底解决了过去存在的冷焦水污染问题。同时山于冷焦水密闭循环系统内的旋液分离器具有除油作用,冷焦水的补充水可以使用延迟焦化装置自身所产的含油污水,这样,既减少了装置的污水排放量,又节约了新鲜水的用量。  

结语

  近年来,随着原油重质化、劣质化趋势的加剧,原油加工难度加大,轻质油品收率降低,而市场对优质轻质油品的需求又在不断增加,环保法规也越来越趋向严格。炼油工业面临更加严峻的挑战,重油加工和充分利用正成为全球炼油业关注的主要话题。
 文章来源:网络侵权请联系删除