石油加工工艺学

1、焦化工艺流程（1 1）：工艺流程）：工艺流程 延迟焦化过程即原料油以很高的流速在延迟焦化过程即原料油以很高的流速在高热强度下通过加热炉管，在短时间内高热强度下通过加热炉管，在短时间内加热到焦化反应所需的温度，并迅速离加热到焦化反应所需的温度，并迅速离开炉管进到焦炭塔，使原料的裂化、缩开炉管进到焦炭塔，使原料的裂化、缩合等反应延迟到焦炭塔中进行，以避免合等反应延迟到焦炭塔中进行，以避免在炉管内大量结焦，影响装置的开工周在炉管内大量结焦，影响装置的开工周期。期。延迟焦化延迟焦化装置主要装置主要有一炉两有一炉两塔和两炉塔和两炉四塔。典四塔。典型的延迟型的延迟焦化流程焦化流程如图如图5151所示所示。

2、什么是四通阀？什么是四通阀？定义：定义：工作原理：工作原理： 具有四个油口的控制阀。具有四个油口的控制阀。 当电磁阀线圈处于断当电磁阀线圈处于断电状态，先导滑阀在右侧压缩电状态，先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，高压气体进弹簧驱动下左移，高压气体进入毛细管后进入右端活塞腔，入毛细管后进入右端活塞腔，另一方面，左端活塞腔的气体另一方面，左端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀左移，使排气管活塞及主滑阀左移，使排气管与室外机接管相通，另两根接与室外机接管相通，另两根接管相通，形成制冷循环。管相通，形成制冷循环。 原料油（减压渣油）经换热及加热炉对流管原料

3、油（减压渣油）经换热及加热炉对流管加热到加热到340350340350，进入分馏塔底部的缓冲断，进入分馏塔底部的缓冲断，与来自焦炭塔顶部的高温油气（与来自焦炭塔顶部的高温油气（430440430440）换换热，一方面把原料油中的轻质油蒸发出来，同时热，一方面把原料油中的轻质油蒸发出来，同时又加热了原料（约又加热了原料（约390390）及淋洗下高温油气中夹及淋洗下高温油气中夹带的焦末。原料油和循环油（混合原料）一起从带的焦末。原料油和循环油（混合原料）一起从分馏塔底抽出，用热油泵送进加热炉辐射室炉管，分馏塔底抽出，用热油泵送进加热炉辐射室炉管，快速升温约至快速升温约至500500后后，分别经过两

4、个四通阀进入，分别经过两个四通阀进入焦炭焦炭塔底部。塔底部。 为为了防止油在炉管内反应结焦，需向炉管注了防止油在炉管内反应结焦，需向炉管注水，以加大流速（一般为水，以加大流速（一般为2m/s2m/s以上），减少在炉以上），减少在炉管中的停留时间，注水量约为原料油的管中的停留时间，注水量约为原料油的2%2%左右。左右。油蒸汽在焦炭塔内发生热裂化反应，重质液体则油蒸汽在焦炭塔内发生热裂化反应，重质液体则连续发生裂化和缩合反应，最终转化为轻烃和焦连续发生裂化和缩合反应，最终转化为轻烃和焦炭。炭。 焦炭塔是一个空筒，为焦化反应过程提供空间。焦炭塔是一个空筒，为焦化反应过程提供空间。焦炭聚结在焦炭塔内，

5、而反应产生的油气自焦炭塔顶焦炭聚结在焦炭塔内，而反应产生的油气自焦炭塔顶逸出，进入分馏塔，与原料换热后，经过分馏得到气逸出，进入分馏塔，与原料换热后，经过分馏得到气体、粗汽油、柴油、蜡油和循环油（与原料一起再次体、粗汽油、柴油、蜡油和循环油（与原料一起再次进行焦化）。进行焦化）。 焦焦化生成的焦炭留在焦炭塔内，焦炭塔的焦层及化生成的焦炭留在焦炭塔内，焦炭塔的焦层及泡沫层料位逐渐增高，当达到全塔总高的泡沫层料位逐渐增高，当达到全塔总高的2/32/3左右时左右时停止进料，通过四通阀将炉出口油料切换到另一焦炭停止进料，通过四通阀将炉出口油料切换到另一焦炭塔。切换下来的焦炭塔立即吹出残留的油气，然后水

6、塔。切换下来的焦炭塔立即吹出残留的油气，然后水冷出焦。延迟焦化的出焦采用水力出焦，使用大约冷出焦。延迟焦化的出焦采用水力出焦，使用大约10MPa10MPa以上的高压水通过切焦器进行出焦，切下的焦以上的高压水通过切焦器进行出焦，切下的焦炭塔落入焦池后送出装置。炭塔落入焦池后送出装置。 A A: : 原料性质。焦化过程的产品产率及性质原料性质。焦化过程的产品产率及性质在很大程度上取决于原料油的性质，不同原在很大程度上取决于原料油的性质，不同原料所得产品的性质各不相同。由下图料所得产品的性质各不相同。由下图5454可可以看出，对于同一种原油，随着减压蒸馏拔以看出，对于同一种原油，随着减压蒸馏拔出率增

7、加，渣油的密度增大，残炭增加，汽出率增加，渣油的密度增大，残炭增加，汽油产率和焦炭产率增加，馏分油产率和轻质油产率和焦炭产率增加，馏分油产率和轻质油（汽油油（汽油+ +馏分油）产率降低。对于不同的馏分油）产率降低。对于不同的原油，原料的密度越大或芳烃性越强，则焦原油，原料的密度越大或芳烃性越强，则焦炭产率越大，见表炭产率越大，见表5555。减压渣油减压渣油对原油的对原油的产率产率/%/%减压渣油性质减压渣油性质催化产品产率催化产品产率/%/%密度密度(20(20)/)/（kg/mkg/m3 3）残炭残炭/%/% 气体及损失气体及损失 汽油汽油 馏分油馏分油 焦炭焦炭 36 36 40 40 3

8、3 33 960 960 965 965 990 990 9 9 13 13 16 16 9.5 9.5 10.0 10.0 11.0 11.0 7.57.5 12.012.0 16.016.0 68 68 56 56 49 49 15 15 22 22 24 24 焦焦 化化 原原 料料大庆减压渣油大庆减压渣油胜利减压渣油胜利减压渣油辽河减压渣油辽河减压渣油原料性质原料性质2020密度密度残炭值残炭值/%/%硫含量硫含量/%/% 0.922 0.922 7.55 7.55 0.17 0.17 0.9698 0.9698 13.9 13.9 1.29 1.29 0.9717 0.9717 14

9、.0 14.0 0.31 0.31 产物产率产物产率/%/% 气体气体汽油汽油柴油柴油蜡油蜡油焦油焦油液体收率液体收率 8.3 8.3 15.7 15.7 36.3 36.3 25.7 25.7 14.0 14.0 77.7 77.7 6.8 6.8 14.7 14.7 35.6 35.6 19.0 19.0 23.9 23.9 69.36 69.36 9.9 9.9 15.0 15.0 25.3 25.3 25.2 25.2 24.6 24.6 65.5 65.5汽油性质汽油性质溴价溴价/g(Br)/100g/g(Br)/100g硫含量硫含量/ /（g/gg/g）MONMON 41.4 41

10、.4 100 100 58.5 58.5 57.0 57.0 61.8 61.8 58.0 58.0 1100 1100 60.8 60.8柴油性质柴油性质溴价溴价/g(Br)/100g/g(Br)/100g硫含量硫含量/ /（g/gg/g）凝点凝点/十六烷值十六烷值 37.8 37.8 1500 1500 -12 -12 56 56 39.0 39.0 -11 -11 48 48 35.0 35.0 1900 1900 -15 -15 49 49蜡油性质蜡油性质硫含量硫含量/%/%凝点凝点/残炭值残炭值/%/% 0.29 0.29 35 35 0.31 0.31 1.12 1.12 32 3

11、2 0.47 0.47 0.26 0.26 27 27 0.21 0.21焦炭性质焦炭性质硫含量硫含量/%/%挥发分挥发分/%/% 0.38 0.38 8.9 8.9 1.66 1.66 8.8 8.8 0.38 0.38 9.0 9.0 加加热炉炉管内结焦的情况与原料油热炉炉管内结焦的情况与原料油的性质有关。性质不同的原料油具有不同的的性质有关。性质不同的原料油具有不同的最容易结焦的温度范围，此温度范围成为临最容易结焦的温度范围，此温度范围成为临界分解温度范围。原料油的特性因数界分解温度范围。原料油的特性因数K K值越大，值越大，则临界分解温度范围的起始温度越低。在加则临界分解温度范围的起始

12、温度越低。在加热炉加热时，原料油应以高流速通过处于临热炉加热时，原料油应以高流速通过处于临界分解温度范围的炉管段，缩短在临界分解界分解温度范围的炉管段，缩短在临界分解温度范围中的停留时间，从而抑制结焦反应。温度范围中的停留时间，从而抑制结焦反应。B: B: 反反应温度。焦化反应温度是由加热炉出口温应温度。焦化反应温度是由加热炉出口温度控制的，当压力和循环比一定时，相对于新鲜度控制的，当压力和循环比一定时，相对于新鲜原料，温度每增加原料，温度每增加5.65.6，柴油收率增加柴油收率增加1.1%.1.1%.反反应温度高，反应速度和反应深度增加，气体、柴应温度高，反应速度和反应深度增加，气体、柴油、

13、汽油的产率增加，而石蜡产率降低，焦炭也油、汽油的产率增加，而石蜡产率降低，焦炭也因其挥发分降低产率下降。反应温度高，可使泡因其挥发分降低产率下降。反应温度高，可使泡沫层在高温下充分反应生成焦炭，从而降低泡沫沫层在高温下充分反应生成焦炭，从而降低泡沫层高度。反应温度过高，反应深度和速度加大，层高度。反应温度过高，反应深度和速度加大，气体、汽油、柴油产率上升，蜡油和焦炭产率下气体、汽油、柴油产率上升，蜡油和焦炭产率下降，焦炭的挥发分减少，质量提高，但焦炭变硬，降，焦炭的挥发分减少，质量提高，但焦炭变硬，除焦困难，炉管结焦趋势越大，开工周期缩短。除焦困难，炉管结焦趋势越大，开工周期缩短。反应温度过低

14、，反应深度和速度降低，使焦炭塔反应温度过低，反应深度和速度降低，使焦炭塔泡沫层增加，易引起冲塔、挥发线结焦、焦炭的泡沫层增加，易引起冲塔、挥发线结焦、焦炭的挥发增大，质量下降。反应温度的影响见表挥发增大，质量下降。反应温度的影响见表5656。 项项 目目加热炉出口温度加热炉出口温度/ /493493495495497497500500处理量处理量循环比循环比焦炭塔进口温度焦炭塔进口温度焦炭塔出口温度焦炭塔出口温度8598590.800.804824824324328108100.910.914844844354358038030.950.954874874404408758750.720.72

15、492492440440产品产率产品产率/%(/%(质质量分数量分数) )气体气体汽油汽油柴油柴油蜡油蜡油输出有输出有焦炭焦炭损失损失6.46.415.915.926.226.220.120.13.13.1250425040.40.47.57.516.816.828.828.817.817.83.13.125.625.60.40.47.77.717.017.020.220.217.517.53.23.224.924.90.50.58.18.117.017.030.230.216.416.43.03.024.824.80.50.5C: 反应压力。反应压力。焦化反应压力一般指焦炭塔塔顶的操作压力。

16、压力升高，可以延长裂解产品在气相的停留时间，减少重质油的汽化而增加反应深度。反应深度加大气体和焦炭收率增加，液体收率下降。压力太低，不能克服分馏塔及后路系统的阻力。因此，原则上在克服系统阻力的条件下，尽可能采用低的反应压力，通常为0.150.17MPa（表）。一般认为，焦炭塔压力每降低0.05MPa，液体体积收率增加1.3%，焦炭产率下降1%，延迟焦化通常采用低压操作。通过调节焦化分馏塔顶分离器的压力控制焦炭塔顶压力，从而达到低压操作。一般降压缩机入口处压力设定压力为714kpa(表压)，焦炭塔典型低压操作的压力为105kpa(表压)。反应压力对产品产率的影响见表57。焦炭压力焦炭压力/MPa

17、/MPa0.1080.1080.1450.1450.1810.1810.2170.217产品产产品产率率增加值增加值干气干气(FOE)(FOE)液化气液化气/%(/%(体体) )液体产品液体产品/%(/%(体体) )焦炭焦炭/%/%0.250.250.380.38+1.12+1.120.990.990.120.120.140.14+0.53+0.530.460.46基准基准基准基准基准基准基准基准+0.11+0.11+0.11+0.110.490.49+0.41+0.41C: C: 循环比。循环比是循环油量与新鲜原料油量之比。循环比。循环比是循环油量与新鲜原料油量之比。 在生产过程中，分馏塔下

18、部脱过热段因反应油气在生产过程中，分馏塔下部脱过热段因反应油气的温度降低，重组分由气相转入液相，冷凝后进入的温度降低，重组分由气相转入液相，冷凝后进入塔底，这部分油成为循环油，它与原料油在塔底混塔底，这部分油成为循环油，它与原料油在塔底混合后一起送入加热炉的辐射管，而新鲜原料油则进合后一起送入加热炉的辐射管，而新鲜原料油则进入对流管中预热。因此，在生产实际中，循环油流入对流管中预热。因此，在生产实际中，循环油流量可由辐射管进料量与对流管进料流量之差来求得。量可由辐射管进料量与对流管进料流量之差来求得。对于较重的、易结焦的原料，由于单程裂化深度受对于较重的、易结焦的原料，由于单程裂化深度受限制，

19、就要采用较大的循环比，有时达限制，就要采用较大的循环比，有时达1.01.0左右；对左右；对于一般原料，循环比为于一般原料，循环比为0.10.5.0.10.5.循环比增大，可使循环比增大，可使焦化汽油，柴油收率增加，焦化蜡油收率减少，焦焦化汽油，柴油收率增加，焦化蜡油收率减少，焦炭和焦化气体的收率增加。循环比的影响见表炭和焦化气体的收率增加。循环比的影响见表55.55.原料油原料油大庆减渣大庆减渣胜利减渣胜利减渣管输减渣管输减渣辽河减渣辽河减渣操作方式操作方式操作条件操作条件 加热炉出口温度加热炉出口温度 焦炭塔顶压力焦炭塔顶压力 循环比循环比产品收率产品收率/%/% C4 C4气体气体+ +损

20、失损失 焦化汽油焦化汽油 焦化柴油焦化柴油 交换蜡油交换蜡油 焦炭焦炭轻油收率轻油收率/ /% %总液收率总液收率/%/%循环循环5005000.110.110.30.38.38.315.715.736.336.32507250714.014.052.052.077.777.7单程单程5005000.110.110.00.05.05.012.912.930.130.14040121243438383循环循环5005000.120.120.450.456.86.814.714.735.635.6191923.923.950.350.369.369.3单程单程5005000.110.110 05.

21、75.712.112.125.325.3373719.919.937.437.474.474.4循环循环5005000.110.110.430.438.38.315.915.932.332.320.720.722.822.848.248.268.268.2单程单程5005000.110.110 05.95.913.613.624.424.437.237.218.918.9383875.275.2循环循环5005000.110.110.430.439.99.9151525.325.325.225.224.624.640.340.365.565.5单程单程5005000.110.110 08.88.812.412.422.522.534.934.921.421.434.934.969.869.8 延迟焦化工艺的发展方向是追求最大的夜收和最延迟焦化工艺的发展方向是追求最大的夜收和最小焦炭产率，通过降低循环比可以达到。目前，国小焦炭产率，通过降低循环比可以达到。目前，国内延迟焦化装置循环比较高（约内延迟焦化装置循环比较高（约0.40.4）。国外循环比）。国