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【工程观察】告诉你什么叫延迟焦化~

【工程观察】告诉你什么叫延迟焦化~ 西北化工研究院
2016-07-12
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导读:什么是延迟焦化延迟焦化 delayed coking 是一种石油二次加工技术,一种热裂化工艺。其主要目的是将

什么是

延迟焦化




延迟焦化 delayed coking 是一种石油二次加工技术,一种热裂化工艺。

其主要目的是将高残碳的残油(渣油)转化为轻质油。它是目前世界上渣油深度加工的主要方法。所用装置可进行循环操作,即将重油的焦化馏出油中较重的馏分作为循环油,且在装置中停留时间较长。


指以贫氢的重质油为原料,在高温(约500℃)进行深度的热裂化和缩合反应,生产富气、粗汽油、柴油、蜡油和焦炭的技术。它是世界渣油深度加工的主要方法之一,处理能力占渣油处理能力的三分之一


石油成分复杂,其中有的很轻,有的很重,最重的部分叫渣油。当渣油受热时会两极分化,一方面分解为气体和轻质的产物,另一方面又缩合生成焦炭。这种称为焦炭化的过程在大约500摄氏度高温下进行。要把渣油加热到这么高的温度当然得经过加热炉。可是,假如渣油在炉管里面就结上了焦,那么炉管很快就堵了,根本没法运转。于是,人们设法大大提高渣油在炉管中的流动速度,使它来不及结焦就从炉管中流出去了,而使焦结在炉管后面进行的过程,称之为延迟焦化。所谓延迟是指将焦化油(原料油和循环油)经过加热炉加热迅速升温至焦化反应温度,在反应炉管内不生焦,而进入焦炭塔再进行焦化反应,故有延迟作用,称为延迟焦化技术。


焦化过程按其焦化方法可分为釜式焦化、平炉焦化、延迟焦化、接触焦化和流化焦化等。目前,主要的工业形式是延迟焦化和流化焦化。世界上85%以上的焦化处理能力属于延迟焦化类型。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化的主要产品。但两种油品的烯烃含量高,硫、氮、氧等杂质含量高,稳定性差,只能做半成品或中间产品,经过精制处理后,才能作为汽油和柴油的调和组分。焦化蜡油由于硫、氮化合物、胶质、残炭等含量高,目前通常掺炼到催化或加氢裂化作为原料。石油焦是延迟焦化过程的重要产品之一,根据质量不同可用做电极、冶金及燃料等。


所谓延迟是指将焦化油(原料油和循环油)经过加热炉加热迅速升温至焦化反应温度,在反应炉管内不生焦,而进入焦炭塔再进行焦化反应,故有延迟作用,称为延迟焦化技术。一般都是一炉(加热炉)二塔(焦化塔)或二炉四塔,加热炉连续进料,焦化塔轮换操作,是一种半连续工艺过程。原料油(减压渣油或其他重质油如脱油沥青、澄清油甚至污油)经加热到495~505℃进入焦炭塔,热原料油在焦炭塔内进行焦化反应,生成的轻质产物从顶部出来进入分馏塔,分馏出富气、粗汽油、柴油和重馏分油。重馏分油可以送去进一步加工(如作催化裂化、加氢裂化原料)也可以全部或部分循环回原料油系统。待焦炭陆续装满(留一定的空间)后,原料改进入另一焦炭塔,残留在焦炭塔中的焦炭以水力除焦卸出。焦炭塔恢复空塔后再进热原料。该过程焦炭的收率一般随原料油康氏残炭(CCR)的改变而变化,富气产量一般10%(质量)左右(气体产率%=7.8+0.144×CCR),其余因循环比不同而异,但柴/汽比大于1。


延迟焦化原料可以是重油、渣油、甚至是沥青。延迟焦化产物分为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。对于国产渣油,其气体收率为7.0~10%,粗汽油收率为8.2~16.0%,柴油收率为22.0~28.66%,蜡油收率为23.0~33.0%,焦炭收率为15.0~24.6%,外甩油为1~3.0%。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化的主要产品,但其质量较差。焦化汽油的辛烷值很低,一般为51~64(MON),柴油的十六烷值较高,一般为50~58。但两种油品的烯烃含量高,硫、氮、氧等杂质含量高,安定性差,只能作半成品或中间产品,经过精制处理后,才能作为汽油和柴油的调和组分。焦化蜡油由于硫、氮化合物、胶质、残炭等含量高,是二次加工的劣质蜡油,截至2014年通常掺炼到催化或加氢裂化作为原料。石油焦是延迟焦化过程的重要产品之一,根据质量不同可用做电极、冶金及燃料等。焦化气体经脱硫处理后可作为制氢原料或送燃料管网做燃料使用。


延迟焦化可处理残碳和金属含量很高的劣质原料,提高轻质油的收率和脱碳效率;有操作连续化、处理量大、灵活性强、脱碳效率高、投资和操作费用低的优点。

缺点是低价值产品焦炭产率高,液体产品性质差。


延迟焦化与热裂化相似,只是在短时间内加热到焦化反应所需温度,控制原料在炉管中基本上不发生裂化反应,而延缓到专设的焦炭塔中进行裂化反应,“延迟焦化”也正是因此得名。


延迟焦化装置主要由8个部分组成

焦化部分

主要设备是加热炉和焦炭塔。有一炉两塔、两炉四塔,也有与其它装置直接联合的。

分馏部分

主要设备是分馏塔,在延迟焦化中一般需添加消泡剂/抑焦剂/液收增加剂等化学品。

焦化气体回收和脱硫

主要设备是吸收塔、解吸塔、稳定塔、再吸收塔等。

水力除焦部分

考虑到重残油的碳氢比高,非常容易结焦的这一特点,将原料油快速加热到比较高的温度(480~500℃),使重残油在管式加热炉中,来不及发生反应就被送到一个中空的容器(称焦炭塔),让加热的油品在其中进行裂化缩合反应,加热和焦化不同时发生,故称为延迟焦化。焦炭塔内裂解反应生成的415℃高温油气自焦炭塔顶逸出进入主分馏塔下段进料段,经过洗涤板(人字挡板)洗涤所携带的焦炭颗粒后,从蒸发段上升进入蜡油集油箱以上蒸馏分离,分馏出富气、汽油、柴油和轻重蜡油馏分,而焦炭塔内缩合反应所生成焦炭留在焦炭塔内,当焦炭塔中结焦达一定程度后,就切换到另一个焦炭塔中继续焦化成焦,原先的焦炭塔则进行清焦作业。通常一个焦化装置中常常要用2~4个焦炭塔。清焦采用水力除焦法,先在焦层中央用钻机打一个洞,从顶部一直打到底,然后自下而上通入压力为12~30MPa的高压水,利用水的冲击力,把焦炭打下来,并由底部排出。

由高压水泵输送的高压水,经上水线,水龙带,钻杆到水力切焦器喷嘴,由切焦器喷嘴喷出的高压水,形成高压射流,利用高压射流强大的冲击力,将石油焦切割下来。钻杆不断地升降和转动,直到把焦除完为止

水力除焦主要设备

(高压水泵)、(除焦控制阀)、润滑油系统、气动阀、绞车及滑轮组、 (新型除焦胶管)、(水涡轮减速器)、(自动切换联合钻孔切焦器)、(塔顶盖自动装卸机)、(塔底盖装卸机)、(电梯)、(钻杆组件)和(抓斗起重机)。

焦炭的脱水和储运

焦炭的脱水和储运。

吹气放空系统

吹气放空系统。

蒸汽发生部分

发生蒸汽的热源一般采用分馏塔侧线柴油、重蜡油、塔底循环油。

焦炭焙烧部分

焦炭焙烧部分。国内选定炉出口温度为495~500℃,焦炭塔顶压力为0.15~0.2 Mpa。





延迟焦化在中国得到了迅速的发展,这主要是因为:

延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾的有效手段。这是由于中国原油普遍偏重,且含蜡量高,柴油的收率低,国内原油的柴油馏分收率比国外原油平均低5~7百分点。因此至今2014年中国每年大约进口80×104t柴油,同时不得不出口30×104t汽油,以求国内供需平衡。其次是由于中国炼油企业二次加工均以催化裂化为主,柴汽比低(延迟焦化为1.94,催化裂化为0.56),因此发展延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾,增产柴油的有效办法。⑵延迟焦化与加氢裂化相比,延迟焦化尽管存在轻质油产品安定性差、操作费用低(加工费约为加氢裂化操作费用的1/2~1/3),使其具有较强的竞争力。

由于延迟焦化具有投资少,操作费用低,转化深度高等优点,延迟焦化已发展成为渣油轻质化最主要的加工方法之一。

延迟焦化装置对原料的适应性特别强,是劣质重油加工不可或缺的手段之一。对于加工高硫(高酸)原油、重质渣油及非常规原油的炼厂,因渣油性质差,无法作为渣油加氢装置的进料,为此该类型的炼厂需以延迟焦化装置为主要加工手段。另外,对于加工原料油性质较好,渣油主要走加氢路线的炼厂,延迟焦化装置也能起到改善渣油加氢装置的进料性质,延长渣油加氢装置的运行周期。

随着我国轻质油品市场快速增长和炼油企业提高经济效益的需要,延迟焦化成为重油加工的首选工艺之一,发展速度加快。(资料来源网络,由马后炮化工整理编辑。如需转载请标注来源:马后炮化工。)


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西北化工研究院是原化工部属重点科研单位,现为延长石油集团科研板块重要成员,是全国煤化工工程技术研究中心、石化行业固体催化净化工程研究中心依托单位,“精细化工催化产业技术创新战略联盟”核心成员,主营业务涉及煤化工、催化净化剂及精细化工等领域。
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西北化工研究院 西北化工研究院是原化工部属重点科研单位,现为延长石油集团科研板块重要成员,是全国煤化工工程技术研究中心、石化行业固体催化净化工程研究中心依托单位,“精细化工催化产业技术创新战略联盟”核心成员,主营业务涉及煤化工、催化净化剂及精细化工等领域。
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