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CN102220166A - 一种延迟焦化方法 - Google Patents

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王龙延
李和杰
秦如意
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China Petrochemical Corp
Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
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Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
China Petrochemical Corp
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Abstract

本发明提供了一种延迟焦化方法，延迟焦化原料从加热炉辐射段出来后从焦化塔的顶部或侧面进入焦化塔，在焦化塔内原料油进口处安装原料分配器，使进入焦化塔的原料经过分配器变为小液滴，同时向焦化塔底部吹入一定量的气相介质；该方法可以增加原料油的蒸发面积及蒸气压，有利于原料油及生成油的气化，减少二次反应的发生，从而增加了延迟焦化工艺的液体收率。

Description

一种延迟焦化方法
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，涉及一种提高液体收率的延迟焦化方法。具体地说，涉及一种通过改进焦化塔的进料方式来提高液体收率的延迟焦化方法。
背景技术
延迟焦化技术是石油炼制过程中重要的重油轻质化手段。它的最突出特点是原料适应性强，能够加工其它重油加工工艺无法加工的劣质重油，甚至可以加工污油、油泥。随着原油的持续开采，原油的劣质化和重质化的趋势愈来愈明显，重油和劣质重油的量会愈来愈多，延迟焦化方法就愈来愈重要。
延迟焦化的原料一般是原油经过常减压蒸馏后的渣油，其馏程范围通常大于500℃。渣油通常和延迟焦化循环油一起经过加热炉加热至500℃左右进入延迟焦化的焦化塔，在450～480℃的温度下进行热裂化及缩合反应。裂化产物通常是干气、液化气、石脑油、中间馏分油和焦化蜡油。缩合产物是焦炭。通常把石脑油、中间馏分油和焦化蜡油收率的和，称为延迟焦化方法的液体收率。液体收率是延迟焦化方法最重要的技术经济指标。
另外，在延迟焦化过程中，焦化塔中由于油气化产生泡沫层。泡沫层影响了焦化塔的利用率，严重时可以引起冲塔事故，将焦纷带入焦化分馏塔，造成管线及焦化分馏塔结焦、堵塞，使装置非正常停工。现在普遍使用的方法是往焦化塔中注入消泡剂。
专利CN101638585A公开了一种涉及到上进料的延迟焦化方法，其主要目的是改进除焦方法同时缩短焦化塔的生焦周期。该技术的核心是，当焦炭的温度还相当高时，焦炭是可以流动的，通过向塔内注入一种惰性气体将焦炭压出。该专利没有涉及到液体收率。
专利CN200610106994.0公开了一种提高延迟焦化液体收率的方法。该方法是在延迟焦化过程中加入一种助剂来提高延迟焦化方法的液体收率。该助剂由20～40重量％的烷基硝酸酯、10～30重量％的脂肪醇、10～20重量％的二甲基聚硅氧烷和余量溶剂组成。使用该发明可以明显提高延迟焦化液体的收率，减少焦炭产率。该方法要使用助剂，而且生产助剂的原料都比较贵，还要有注剂设备，会提高延迟焦化的加工成本，还会增加操作的复杂性。
专利CN03133538.1公开了一种提高延迟焦化轻油收率降低焦炭产率的方法。该方法使用煤焦油馏分作为阻焦剂，加入量最高可到10％，提高了轻质油收率，降低了焦炭产率。该方法需要用到煤焦油作为阻焦剂，而且是煤焦油的轻馏分油，切割煤焦油势必增加能耗。而且加入煤焦油后会降低延迟焦化的处理量。
专利CN02139673.6公开的技术是，在焦化过程中加入一种低沸点的烃类，可以提高延迟焦化的液体收率。但是该方法会造成流程复杂，并增加分馏塔的负荷，造成能耗增加。
专利CN99119740.2公开了一种降低焦化塔泡沫层高度的方法。在泡沫层较低时，不注消泡剂，当泡沫层高度较高时，注入消泡剂，可以降低生成油中的硅含量。这会使操作变得复杂。
发明内容
本发明提供了一种延迟焦化方法，克服了现有技术的不足，在投资和操作费用基本不增加的情况下，提高延迟焦化的液体收率，不增加能耗，还可以降低焦化塔内的泡沫层高度。
另外，使用本发明并不影响其它专利技术的使用。也就是说，即使是使用了其它的增加液收技术，还可以继续使用本发明的技术。本发明可以在现有增加液收技术的基础上，再增加延迟焦化的液体收率。
本发明提供的延迟焦化方法包括如下步骤：
(a)原料油单独或者和循环油混合后经加热炉加热到焦化温度；
(b)从步骤(a)来的原料油从焦化塔(另外的焦化塔处于其它如除焦、暖塔等过程)的顶部或侧面进入焦化塔；
(c)步骤(b)产生的液滴在焦化塔内进行热裂化和缩合反应；
(d)从步骤(b)和(c)产生的焦化生成油气从焦化塔顶部或靠近顶部的侧面流出，进入焦化分馏塔分成气体、石脑油、中间馏分油和焦化蜡油；
(e)从步骤(b)和(c)生成的焦炭则留在焦化塔内；
(f)在以上步骤进行的同时向焦化塔底部吹入一定量的气相介质；
(g)生焦一定时间后，将进料切换至另外已经准备好进料的焦化塔，而已经充焦的焦化塔用常规的除焦方法进行除焦；除焦完成后经密封、暖塔等常规步骤后备用；焦化塔之间循环切换，使过程得以连续。
焦化塔底吹入的气相介质是不和烃类发生化学反应的气体，例如水蒸汽、氮气、二氧化碳、干气、轻烃等，可以是其中的一种或几种的混合物，所述轻烃为碳原子数1～4的烃类。
作为进一步优化的技术方案，也可以在焦化塔内原料油进口处安装至少一个原料分配器对从焦化塔顶部或侧面进入焦化塔的原料油进行分散以达到更好的分散效果。
本发明也可以采用专利CN02139312.5公开的可灵活调节循环比的延迟焦化技术，只是要把焦化塔的进料改为本发明的进料方式，即把加热炉辐射段出来的原料从焦化塔的上部进去，并通过一套分配器将原料分散，并在焦化塔底通入一定量的气相介质即可。
本发明的核心是焦化塔的进料方式。就现有的延迟焦化技术而言，焦化塔的进料都是从焦化塔的底部进料，而且不采用任何特殊的措施；而本发明的进料方式则是分出一部分原料从焦化塔的顶部或侧面进料，在原料进焦化塔前和生成油气进分馏塔后的工艺流程可以采用现有的公知技术或者是已有的专利技术。
采用本发明增加液体收率的原理如下：原料油经原料分散器在焦化塔内形成分散的液滴并下落的过程中，由于原料被分散，增加了液体的蒸发面积，同时由于液滴表面曲率增加，蒸汽压也增加，势必使得原料油在下降过程中的气化量大大增加。同时在焦化塔的底部吹入一定量的气相介质，使气化后的生成油气离开焦化塔进入分馏塔。在焦化塔的底部吹入一定量的气相介质还有助于保留冷焦通道，而可以使用现有的除焦方法。没有气化的液体继续在焦化塔内裂化和缩合。这样不仅可以减少生成油气的二次反应，减少干气的产率，同时由于进入塔内参与缩合反应的原料减少，必将减少焦炭的产率，增加液体的收率。还由于生成油气在液滴的下降过程中气化掉了一部分，使得液体层中逸出的气体量减少，流速降低，必将使得焦化塔内的泡沫层高度下降。
与现有技术相比，在不必改动焦化塔分馏系统和加热炉系统的情况下，只是把进料位置改动并增加原料分配器，就可以提高液体产率和降低焦化塔泡沫层高度，必将产生较大的经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明的延迟焦化方法的工艺流程简图；
图2为中型延迟焦化试验装置流程图；
图3为采用了本发明的延迟焦化方法的中型延迟焦化装置流程图。
具体实施方式
如图1所示，焦化原料油1进入加热炉2的对流段和辐射段。经辐射段加热至480～550℃后，经转油线3进入焦化塔6的上部，经在焦化塔的上部安装的分配器4进入焦化塔，进入焦化塔的焦化原料经过分配器4把焦化原料进行分散，原料油中未气化的液体被分散成液滴甚至雾滴，落入焦化塔的下部，进行热裂化和缩合反应。同时，在焦化塔6的底部吹入一定量的气相介质8，其作用之一是将生成的油气尽快带出焦化塔，减少二次反应的发生；其作用之二是对热裂化的油气进行汽提；其作用之三是保留吹汽和冷焦的通道，以便使用常规的除焦技术进行除焦。焦化塔6的进油时间为6～36小时，然后切换至焦化塔7进油，通过分配器5把焦化原料进行分散，重复上述过程。焦化塔6则经过吹汽、冷焦等常规过程后用常规的方法进行除焦。除焦完毕后准备再进油，如此进行循环。
生成的油气9和常规延迟焦化一样，进入后续的焦化分馏系统按常规的分馏方法分离。
下面的实施例对本发明做进一步说明，但不限制本发明。
对比实施例1
如图2所示，在中型延迟焦化试验装置上对某减压渣油进行了单程常规延迟焦化实验。原料油从原料油罐1中经泵3抽出和水蒸汽发生炉6产生的水蒸汽混合后泵入加热炉5中，同时去离子水从水罐2中经泵4抽出泵入水蒸汽发生炉6，产生的蒸汽和泵3出来的原料油混合。原料油和水蒸汽的混合物经加热炉5加热到焦化温度后从焦化塔7的底部进入焦化塔进行裂化和缩合反应。焦化生成油气从焦化塔7的顶部流出，经冷凝器8冷凝后进入生成油接收罐9，未冷凝的气体经冷井10进一步冷凝冷却后经湿式气体流量计计量后采样放空。接收罐9和冷井10收集到的焦化生成油经FY-III型实沸点装置蒸馏后得到石脑油、中间馏分油、焦化蜡油。原料油的性质见表1，操作条件见表2，物料平衡见表3。
对比实施例2
如图2所示，在中型延迟焦化试验装置上对某减压渣油进行了常规带循环延迟焦化实验。原料油和循环油按一定比例预先配好装入原料油罐1中。其后的过程同对比实施例1。原料油的性质见表1，操作条件见表2，物料平衡见表3。
实施例1
如图3所示，在采用本发明的延迟焦化方法的中型延迟焦化装置上对某减压渣油进行了单程延迟焦化实验。原料油从原料油罐1中经泵3抽出和水蒸汽发生炉6产生的水蒸汽的一部分混合后泵入加热炉5中，同时去离子水从水罐2中经泵4抽出泵入水蒸汽发生炉6，产生的蒸汽分成两部分，一部分和泵3出来的原料油混合；另一部分进入焦化塔7的底部。原料油和水蒸汽的混合物经加热炉5加热到焦化温度从从焦化塔7的顶部经分配器分散后进入焦化塔，并在焦化塔7中进行裂化和缩合反应。焦化生成油气从焦化塔7的顶部流出，经冷凝器8冷凝后进入生成油接收罐9，未冷凝的气体经冷井10进一步冷凝冷却后经湿式气体流量计计量后采样放空。接收罐9和冷井10收集到的焦化生成油经FY-III型实沸点装置蒸馏后得到石脑油、中间馏分油、焦化蜡油。原料油的性质见表1，操作条件见表2，物料平衡见表3。
实施例2
如图3所示，在采用本发明的延迟焦化方法的中型延迟焦化装置上对某减压渣油进行了循环延迟焦化实验。原料油和循环油按一定比例预先配好装入原料油罐1中。其后的过程同实施例1，只不过在蒸馏时把循环油切割出来。原料油的性质见表1，操作条件见表2，物料平衡见表3。
由表1、表2和表3可见，原料油的密度为990.9kg/m3，残炭为16.6％。对比实施例1和实施例1的操作条件相同，对比实施例2和实施例2的操作条件相同。采用本发明的技术后，对于单程通过来说(循环比为0，实施例1和对比实施例1)，液体收率增加了1.98个百分点，泡沫层高度降低了25％；采用本发明的技术后，对于循环焦化来说(循环比为0.3，实施例2和对比实施例2)，液体收率增加了2.56个百分点，泡沫层高度降低了22.3％。表4～8分别列出了各实施例中焦化气体、焦化石脑油、焦化中间馏分油、焦化蜡油和焦炭的组成和性质。
表1 原料油性质
  密度(20℃)，kg/m3   991.1
  残炭，％   16.8
  硫含量，％   2.25
  饱和烃，％   17.1
  芳烃，％   56.1
  胶质+沥青质   26.8
表2 操作条件
  焦化反应条件   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  加热炉出口温度，℃   497  497   497  497
  焦化塔底温度，℃   490  490   490  490
  焦化塔顶压力，MPa   0.17  0.17   0.17  0.17
  注水量，％   2.1  2.1   2.1  2.1
  循环比   0  0   0.32  0.31
表3 产品分布
  项目   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  气体   6.37  6.92   7.59  8.37
  石脑油(C5～180℃)   7.75  8.18   12.67  13.23
  中间馏分油(180～360℃)   24.77  26.41   30.51  31.09
  焦化蜡油   39.28  35.23   24.47  20.77
  焦炭   21.30  22.67   24.14  25.98
  损失   0.51  0.59   0.62  0.56
  液体收率，％   71.80  69.82   67.65  65.09
  液收增加，百分点   1.98   2.56
  泡沫层高度，相对   75  100   70  90
表4 焦化气体的组成
  组分，m％   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  H2SH2C1 0C2 0C2 ＝C3 0C3 ＝i-C4 0n-C4 0n-C4 ＝i-C4 ＝t-C4 ＝c-C4 ＝C4 ＝＝∑   8.570.5924.8318.443.2718.238.611.708.691.053.141.591.160.13100.00  8.900.7025.9118.483.1517.588.421.708.540.783.021.611.060.15100.00   8.840.6926.5219.313.1517.248.101.688.250.682.971.520.950.10100.00  9.010.7228.9320.183.3215.467.711.657.860.622.391.260.850.04100.00
表5 焦化石脑油性质
  项目名称   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  密度(20℃)，kg/m3酸度，mgKOH/100ml硫含量，μg/g氮含量，μg/g烃族组成，m％饱和烃烯烃芳烃   737.53.6248649647.6744.617.72  738.74.1549008546.5345.208.27   739.23.9948039545.1446.098.77  740.13.7152117742.0248.169.82
表6 焦化中间馏分油性质
  分析项目   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  密度(20℃)，kg/m3酸度，mgKOH/100ml硫含量，m％氮含量，μg/g十六烷指数   854.13.731.2599748  854.74.131.1995347   855.03.921.34102947  855.13.781.2698746
表7 焦化蜡油性质
  项目名称   实施例1  对比实施例1   实施例2  对比实施例2
  密度(20℃)，kg/m3凝点，℃酸值，mgKOH/g硫含量，m％氮含量，μg/g   934.3300.041.854450  934.5300.061.824364   934.8300.051.754876  934.6290.051.734390
表8 焦炭性质
  项目名称   实施例1  对比实施例1   实施例2   对比实施例2
  硫含量，m％挥发分，m％灰分，m％   2.798.640.80  2.798.880.78   2.799.020.72   2.799.260.69

Claims (4)

1.一种延迟焦化方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)原料油单独或者和循环油混合后经加热炉加热到焦化温度；
(b)从步骤(a)来的原料油从焦化塔的顶部或侧面进入焦化塔；
(c)步骤(b)产生的液滴在焦化塔内进行热裂化和缩合反应；
(d)从步骤(b)和(c)产生的焦化生成油气从焦化塔顶部或靠近顶部的侧面流出，进入焦化分馏塔分成气体、石脑油、中间馏分油和焦化蜡油；
(e)从步骤(b)和(c)生成的焦炭则留在焦化塔内；
(f)在以上步骤进行的同时向焦化塔底部吹入一定量的气相介质；
(g)生焦一定时间后，将进料切换至另外已经准备好进料的焦化塔，而已经充焦的焦化塔用常规的除焦方法进行除焦；除焦完成后经密封、暖塔等常规步骤后备用；焦化塔之间循环切换，使过程得以连续。
2.根据权利要求1所述的延迟焦化方法，其特征在于在焦化塔内原料油进口处安装至少一个原料分配器对从焦化塔顶部或侧面进入焦化塔的原料油进行分散。
3.根据权利要求1或2所述的延迟焦化方法，其特征在于所述的向焦化塔底吹入的气相介质是水蒸汽、氮气、二氧化碳、干气和轻烃中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的延迟焦化方法，其特征在于所述轻烃为碳原子数1～4的烃类。
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