專利名稱：一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是石油煉化領域的石油產品焦化方法，具體地說是一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法。
背景技術：
針狀焦是一種優(yōu)質炭素材料，由于粉碎后呈細長的針狀顆粒而得名。針狀焦外觀具有金屬光澤、內部具有層狀結構，它取向性好，導電、導熱性能好，是制造煉鋼用超高功率電極的主要原料。采用超高功率電極煉鋼，冶煉時間可縮短2/3，電耗可減少50%。國內外針狀焦根據(jù)原料來源，分為油系針狀焦和煤系針狀焦兩種。不管原料來源于石油還是煤焦油，在生產針狀焦過程中，都必須采用不同于普通延遲焦化的大循環(huán)比針狀焦焦化工藝，才能獲得適合生產針狀焦的生焦。目前通常采用延遲焦化工藝，延遲焦化工藝是石油化工行業(yè)深度加工重質渣油的主要手段，在石油化工領域普遍應用。石油加工行業(yè)的延遲焦化，其主要目的產品為汽柴油，工藝操作上要盡可能減少焦炭的生成，而針狀焦焦化工藝卻正好相反，需要盡可能的多生產針狀焦。目的產品的不同，決定了其工藝雖相近，但卻有存在本質的區(qū)別。針狀焦的成焦機理與普通石油焦相差較大，操作參數(shù)和設備結構的選擇是本項目能否成功的關鍵。在原料條件基本相同的前提下，不同的操作條件，質量差異很明顯。這說明，在原料條件基本相同的情況下，針狀焦質量的關鍵是工藝條件的優(yōu)化選擇。在針狀焦焦化生產中，要綜合考慮溫度、壓力、循環(huán)比、升溫速率等諸因素對生焦質量的影響及塔內氣速對焦結構的定向作用等。通常在焦化反應初期，以相對高的壓力操作，反應后期以一定速率降低焦化塔壓力比在后期恒壓下生產的針狀焦質量要好，且焦炭收率高。焦化初期塔中保持較高壓力，對中間相各向異性發(fā)展有利，在此條件下，揮發(fā)性物質在焦化塔中留存較多，并通過溶解或氫轉移來緩和焦化反應，使焦化物料保持較低的粘度，利于中間相小球充分地長大，融并。在焦化后期，以一定速率降壓，會驅使大的中間相分子在固化時按一定途徑放出氣體，以均勻氣速“拉焦”，可以形成結晶度好的針狀焦。另外焦炭塔高徑比的不同，造成塔內“拉焦”氣速不同，對針狀焦的質量也有一定的影響。而且，焦化循環(huán)油夾帶焦化粉末對針狀焦產品質量有較大的負面的影響。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有針狀焦焦化方法所存在的不足，本發(fā)明提出了一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法，該方法以多環(huán)芳烴混合物為原料，在焦炭塔內進行大循環(huán)比焦炭化獲得針狀焦，解決針狀焦生產的技術問題。發(fā)明解決技術問題所采用的方案是
本發(fā)明以多環(huán)芳烴混合物為原料，經過反應、分餾和放空過程，制成針狀焦產品。
1、反應過程原料180°C直接進入原料油緩沖罐，然后由原料油泵抽出，送經焦化重油-原料油換熱器，換熱到245°C后進入焦化加熱爐的對流段加熱升溫到330°C，然后進入分餾塔塔底換熱板上下，在此與來自焦炭塔，并經焦化油氣脫液塔脫液后的420°C熱油氣接觸換熱，原料油中重餾分與熱油氣中的被冷凝的循環(huán)油一起流入塔底，在365°C下，用加熱爐輻射進料泵抽出分兩路打入焦化加熱爐的對流段，在爐管內三點注水以提高管內流速，防止結焦；流經輻射段被快速升溫到505°C，然后經過加熱的焦化油經四通閥進入焦炭塔底部，在適當溫度、 壓力條件下，發(fā)生裂解和縮合化學反應，焦化油轉化為較輕的油氣和較重的焦炭。當焦炭在焦炭塔內達到一定高度后，加熱爐出口物料通過四通閥切換進入另一焦炭塔繼續(xù)生焦； 切換后，老塔用1.3MI^蒸汽進行小吹汽，將塔內殘留油氣吹至分餾塔、保護中心孔、維持延續(xù)焦碳塔內的反應；然后再改為大吹汽、給水進行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量彡180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔；
焦炭塔在大吹汽完畢后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔進行冷焦；當焦炭塔頂溫度降至80°C以下，冷焦完畢，停冷焦水泵，塔內存水經放水線放凈，塔內保證微正壓，焦炭塔開始除焦；
以高壓水將焦炭塔內焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力經斜坡通道流入儲焦池，除焦完畢，將空塔上好頂、底蓋后，再對焦炭塔進行趕空氣、蒸汽試壓，預熱，當焦炭塔底溫度預熱至330°C左右時，恒溫1小時左右；預熱產生的甩油至甩油罐。焦炭塔則可轉入下一輪生焦生產。2、分餾過程
焦炭塔頂420°C高溫油氣經焦化重油餾分急冷后，進入焦化分餾塔底換熱段下，用回流油洗滌其中焦粉，同時把循環(huán)油冷凝下來；循環(huán)油混入焦化原料并一起用加熱爐輻射進料泵送至焦化加熱爐；焦化油氣在分餾塔內蒸餾，分出焦化煤氣、焦化輕油及焦化重油餾份； 分餾塔焦化重油集油箱326°C的重油由焦化重油泵抽出送經焦化重油-原料油換熱器，再與軟化水換熱后降至220°C后分為三股，其中一股分兩路返回焦化重油集油箱下部和第23層塔盤上回流，第二股作為急冷油打入焦炭塔頂油氣線使得油氣快速降溫，終止反應。第三股經焦化重油-燃料氣換熱器和焦化重油水冷器冷卻到90°C后分兩股，一股送到封油罐作為機泵封油，另一股出裝置送往罐區(qū)；
焦化輕油由焦化輕油泵自分餾塔第八層塔盤抽出，送經焦化輕油-軟化水換熱器和焦化輕油水冷器冷卻到50°C后，出裝置送往罐區(qū)；
分餾塔頂油氣經分餾塔頂空冷器及分餾塔頂后冷器冷卻到40°C流入分餾塔頂氣液分離罐，輕油由分餾塔頂回流泵打入塔頂回流，焦化煤氣送往廠外。3、放空過程
焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量> 180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔，放空塔產生的塔底油用放空塔底泵抽出，經放空塔底油冷卻器冷卻到90°C，部分打入放空塔頂做洗滌油，部分并入甩油出裝置；放空塔頂蒸汽及輕質油氣經放空塔頂空冷器、放空塔頂后冷器冷卻后進入放空塔頂氣液分離罐分離，分離出的污油送出裝置，污水排入冷焦水罐，不凝氣進入火炬系統(tǒng)。加熱爐進料-進裝置原料/進裝置原料的循環(huán)比控制在0. 6 1. 2之間。焦炭塔操作壓力控制在0· 35 0. 6(a)MPa。
針狀焦焦化用的焦炭塔高徑比控制在4. 5 5. 5長度單位。積極效果，采用本發(fā)明方法通過大循環(huán)比能夠快速生產合格針狀焦產品，并且保證質量，提高產量，減少環(huán)境污染，延長設備使用壽命。適宜以多環(huán)芳烴混合物為原料生產針狀焦產品應用。
具體實施例方式本發(fā)明以多環(huán)芳烴混合物為原料，經過反應、分餾和放空過程，制成針狀焦產品。其中 1、反應過程
原料180°c直接進入原料油緩沖罐，然后由原料油泵抽出，送經焦化重油-原料油換熱器，換熱到245°C后進入焦化加熱爐的對流段加熱升溫到330°C，然后進入分餾塔塔底換熱板上下，在此與來自焦炭塔，并經焦化油氣脫液塔脫液后的420°C熱油氣接觸換熱，原料油中重餾分與熱油氣中的被冷凝的循環(huán)油一起流入塔底，在365°C下，用加熱爐輻射進料泵抽出分兩路打入焦化加熱爐的對流段，在爐管內三點注水以提高管內流速，防止結焦；流經輻射段被快速升溫到505°C，然后經過加熱的焦化油經四通閥進入焦炭塔底部，在適當溫度、 壓力條件下，發(fā)生裂解和縮合化學反應，焦化油轉化為較輕的油氣和較重的焦炭。當焦炭在焦炭塔內達到一定高度后，加熱爐出口物料通過四通閥切換進入另一焦炭塔繼續(xù)生焦； 切換后，老塔用1.3MI^蒸汽進行小吹汽，將塔內殘留油氣吹至分餾塔、保護中心孔、維持延續(xù)焦碳塔內的反應；然后再改為大吹汽、給水進行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量彡180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔；
焦炭塔在大吹汽完畢后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔進行冷焦；當焦炭塔頂溫度降至80°C以下，冷焦完畢，停冷焦水泵，塔內存水經放水線放凈，塔內保證微正壓，焦炭塔開始除焦；
以高壓水將焦炭塔內焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力經斜坡通道流入儲焦池，除焦完畢，將空塔上好頂、底蓋后，再對焦炭塔進行趕空氣、蒸汽試壓，預熱，當焦炭塔底溫度預熱至330°C左右時，恒溫1小時左右；預熱產生的甩油至甩油罐。焦炭塔則可轉入下一輪生焦生產。2、分餾過程
焦炭塔頂420°C高溫油氣經焦化重油餾分急冷后，進入焦化分餾塔底換熱段下，用回流油洗滌其中焦粉，同時把循環(huán)油冷凝下來；循環(huán)油混入焦化原料并一起用加熱爐輻射進料泵送至焦化加熱爐；焦化油氣在分餾塔內蒸餾，分出焦化煤氣、焦化輕油及焦化重油餾份； 分餾塔焦化重油集油箱326°C的重油由焦化重油泵抽出送經焦化重油-原料油換熱器，再與軟化水換熱后降至220°C后分為三股，其中一股分兩路返回焦化重油集油箱下部和第23層塔盤上回流，第二股作為急冷油打入焦炭塔頂油氣線使得油氣快速降溫，終止反應。第三股經焦化重油-燃料氣換熱器和焦化重油水冷器冷卻到90°C后分兩股，一股送到封油罐作為機泵封油，另一股出裝置送往罐區(qū)；
焦化輕油由焦化輕油泵自分餾塔第八層塔盤抽出，送經焦化輕油-軟化水換熱器和焦化輕油水冷器冷卻到50°C后，出裝置送往罐區(qū)；
分餾塔頂油氣經分餾塔頂空冷器及分餾塔頂后冷器冷卻到40°C流入分餾塔頂氣液分離罐，輕油由分餾塔頂回流泵打入塔頂回流，焦化煤氣送往廠外。3、放空過程
焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量> 180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔，放空塔產生的塔底油用放空塔底泵抽出，經放空塔底油冷卻器冷卻到90°C，部分打入放空塔頂做洗滌油，部分并入甩油出裝置；放空塔頂蒸汽及輕質油氣經放空塔頂空冷器、放空塔頂后冷器冷卻后進入放空塔頂氣液分離罐分離，分離出的污油送出裝置，污水排入冷焦水罐，不凝氣進入火炬系統(tǒng)。加熱爐進料-進裝置原料/進裝置原料的循環(huán)比控制在0. 6 1. 2之間。焦炭塔操作壓力控制在0· 35 0. 6(a)MPa。針狀焦焦化用的焦炭塔高徑比控制在4. 5 5. 5長度單位。為了保證生產過程的連續(xù)性和節(jié)能與生產效率，采用如下保證措施
1)采用“一爐兩塔”的工藝技術，焦炭塔頂設計采用橢圓型封頭，在焦炭塔高度不變情況下，可增加塔的有效容積。焦炭塔錐體段采用整體鍛件設計，可以有效降低該部位冷熱變換頻繁及應力集中造成的疲勞損傷，大大地延長焦炭塔使用壽命。2)加熱爐采用注水、高流速等技術，以延長加熱爐開工周期，同時采用空氣預熱器預熱空氣，提高加熱爐的熱效率；設置加熱爐進料量和爐膛溫度檢測與燃料氣控制聯(lián)鎖控制，保證加熱爐系統(tǒng)的安全操作；火嘴采用偏平焰低NOx火嘴，以減少環(huán)境污染。3)分餾塔采用高效浮閥塔板，塔板操作彈性大，對液體流動具有導向作用，避免塔板死區(qū)，能夠減少霧沫夾帶，優(yōu)化分餾塔操作工況。4)采用循環(huán)油汽液相錯流接觸洗滌技術，以減少焦粉夾帶和靈活調節(jié)循環(huán)比。分餾塔內采用焦炭塔頂油氣與渣油直接換熱，提高有效熱利用率。5)采用塔式油吸收密閉放空技術，減少焦炭塔吹汽對環(huán)境的污染，以利于油氣分離，污油回煉。6)焦炭塔的油氣預熱由中進上下出的預熱方式改為上進下出的油氣預熱方式， 該技術縮短了焦炭塔油氣預熱時間，避免過去由于焦炭塔中部開口預熱的老方式所造成局部應力集中而造成的焦炭塔開裂。同時配設甩油罐，避免預熱甩油拿不凈，切換四通閥而引起突沸的問題。7)冷焦水處理采用罐式隔油分離，過濾和水力旋流分離，密閉冷卻工藝技術，減少占地和環(huán)境污染，冷焦后熱水采用空冷器冷卻。8)切焦水采用一級二級沉淀、水力旋流分離、罐式貯存等技術，減少占地和環(huán)境污染。
權利要求
1. 一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法，以多環(huán)芳烴混合物為原料，經過反應、分餾和放空過程，制成針狀焦產品； 其特征是1)、反應過程原料180°c直接進入原料油緩沖罐，然后由原料油泵抽出，送經焦化重油-原料油換熱器，換熱到245°C后進入焦化加熱爐的對流段加熱升溫到330°C，然后進入分餾塔塔底換熱板上下，在此與來自焦炭塔，并經焦化油氣脫液塔脫液后的420°C熱油氣接觸換熱，原料油中重餾分與熱油氣中的被冷凝的循環(huán)油一起流入塔底，在365°C下，用加熱爐輻射進料泵抽出分兩路打入焦化加熱爐的對流段，在爐管內三點注水以提高管內流速，防止結焦；流經輻射段被快速升溫到505°C，然后經過加熱的焦化油經四通閥進入焦炭塔底部，在適當溫度、 壓力條件下，發(fā)生裂解和縮合化學反應，焦化油轉化為較輕的油氣和較重的焦炭；當焦炭在焦炭塔內達到一定高度后，加熱爐出口物料通過四通閥切換進入另一焦炭塔繼續(xù)生焦；切換后，老塔用1.3MI^蒸汽進行小吹汽，將塔內殘留油氣吹至分餾塔、保護中心孔、維持延續(xù)焦碳塔內的反應；然后再改為大吹汽、給水進行冷焦；焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量> 180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔；焦炭塔在大吹汽完畢后，由冷焦水泵抽冷焦水送至焦炭塔進行冷焦；當焦炭塔頂溫度降至80°C以下，冷焦完畢，停冷焦水泵，塔內存水經放水線放凈，塔內保證微正壓，焦炭塔開始除焦；以高壓水將焦炭塔內焦炭清除出焦炭塔，焦炭靠重力經斜坡通道流入儲焦池，除焦完畢，將空塔上好頂、底蓋后，再對焦炭塔進行趕空氣、蒸汽試壓，預熱，當焦炭塔底溫度預熱至330°C左右時，恒溫1小時左右；預熱產生的甩油至甩油罐； 焦炭塔則可轉入下一輪生焦生產；2)、分餾過程焦炭塔頂420°C高溫油氣經焦化重油餾分急冷后，進入焦化分餾塔底換熱段下，用回流油洗滌其中焦粉，同時把循環(huán)油冷凝下來；循環(huán)油混入焦化原料并一起用加熱爐輻射進料泵送至焦化加熱爐；焦化油氣在分餾塔內蒸餾，分出焦化煤氣、焦化輕油及焦化重油餾份； 分餾塔焦化重油集油箱326°C的重油由焦化重油泵抽出送經焦化重油-原料油換熱器，再與軟化水換熱后降至220°C后分為三股，其中一股分兩路返回焦化重油集油箱下部和第23層塔盤上回流，第二股作為急冷油打入焦炭塔頂油氣線使得油氣快速降溫，終止反應；第三股經焦化重油-燃料氣換熱器和焦化重油水冷器冷卻到90°C后分兩股，一股送到封油罐作為機泵封油，另一股出裝置送往罐區(qū)；焦化輕油由焦化輕油泵自分餾塔第八層塔盤抽出，送經焦化輕油-軟化水換熱器和焦化輕油水冷器冷卻到50°C后，出裝置送往罐區(qū)；分餾塔頂油氣經分餾塔頂空冷器及分餾塔頂后冷器冷卻到40°C流入分餾塔頂氣液分離罐，輕油由分餾塔頂回流泵打入塔頂回流，焦化煤氣送往廠外；3)、放空過程焦炭塔吹汽、冷焦時產生的大量> 180°C高溫蒸汽及少量油氣進入放空塔，放空塔產生的塔底油用放空塔底泵抽出，經放空塔底油冷卻器冷卻到90°C，部分打入放空塔頂做洗滌油，部分并入甩油出裝置；放空塔頂蒸汽及輕質油氣經放空塔頂空冷器、放空塔頂后冷器冷卻后進入放空塔頂氣液分離罐分離，分離出的污油送出裝置，污水排入冷焦水罐，不凝氣進入火炬系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法，其特征是加熱爐進料-進裝置原料/進裝置原料的循環(huán)比控制在0. 6 1. 2之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法，其特征是焦炭塔操作壓力控制在0. 35 0. 6 (a) MPaο
4.根據(jù)權利要求1所述的一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化的方法，其特征是針狀焦焦化用的焦炭塔高徑比控制在4. 5 5. 5長度單位。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種大循環(huán)比油系針狀焦焦化方法。以多環(huán)芳烴混合物為原料，在原料進出大循環(huán)比的條件下，經過反應、分餾和放空過程，制成針狀焦產品。采用本發(fā)明方法通過原料進出大循環(huán)比能夠快速生產合格針狀焦產品，并且保證質量，提高產量，減少環(huán)境污染，延長設備使用壽命。適宜以多環(huán)芳烴混合物為原料生產針狀焦產品應用。
文檔編號C10B55/00GK102295943SQ20111023100
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2011年8月12日
發(fā)明者何印紅, 張沖, 張宏利, 朱燕玲, 郭小宇 申請人:中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院