畢業(yè)設(shè)計煤焦油為原料的延遲焦化工藝流程的設(shè)計

1、摘 要本設(shè)計是以煤焦油為原料的延遲焦化工藝流程的設(shè)計。由于原油價格的不斷上漲，石油資源的日漸枯竭。世界各國以紛紛采取不同的方法，尋找石油的替代品。煤焦油一種原油的替代品，它是從煤中提煉出來的，其中含有大量的燃料油餾份，及其重要有機(jī)化工原料，但由于殘?zhí)贾蹈撸s質(zhì)含量高，不宜采用對原料要求較高的方法加工。而延遲焦化工藝則正好滿足這一要求。故本設(shè)計采取延遲焦化工藝對30萬噸煤焦油進(jìn)行加工。本設(shè)計不僅滿足現(xiàn)代市場形勢的要求，還能滿足加工中的工藝要求，可以說是一舉兩得的方案。本設(shè)計中介紹了延遲焦化工藝改進(jìn)方法；煤焦油的現(xiàn)代化加工方法；分別對延遲焦化分餾塔、焦化加熱爐和焦炭塔進(jìn)行工藝計算。詳盡閱讀了三篇外

2、文生產(chǎn)石油針狀焦的新技術(shù)、延遲焦化的能耗分析和改進(jìn)、重油熱裂化的仿真工藝的計算機(jī)輔助工具。最后還繪制了延遲焦化分餾塔及浮閥塔盤和延遲焦化工藝流程圖。關(guān)鍵詞：延遲焦化；煤焦油；焦化分餾塔；焦化加熱爐；焦炭塔abstractthis design is take the coal-tar oil as raw material delayed coking technical process design. as a result of crude oil price unceasing rise, oil resource day after day depletion. the various

3、 countries by adopts the different method in abundance, seeks the crude oil the substitute. the coal-tar oil - - one kind of crude oil substitute, it is refines from the coal, in which includes the massive bunker oil fraction, and important organic industrial chemicals, but because the carbon residu

4、e value is high, the foreign inclusion is high, uses not suitably to raw material request high method processing. but delayed coking craft then happen to satisfies this request. therefore this design adopts the delayed coking craft to carry on the processing to 300,000 tons coal-tar oil. not only th

5、is design satisfies the modern market situation the request, but also can satisfy in the processing the technological requirement, may say is plan which kills two birds with one stone. in this design introduced the delayed coking craft improvement method; coal-tar oil modernization processing method

6、; separately to the delayed coking fractionating tower, cokes the heating furnace and the coke tower carries on the process design. read three foreign languages - -the new-generation technology for making petroleum needle coke. a computer aided tool for heavy oil thermal cracking process .energy-use

7、 analysis and improvement for delayed coking units. finally also to draw up the delayed coking fractionating tower and the float valve tray of column and the delayed coking flow chart exhaustively. key word: the delayed coking, the coal-tar oil, the coked fractionating tower, coke the heating furnac

8、e, the coke tower目錄1 綜述：延遲焦化的幾點(diǎn)認(rèn)識1.1 前言 .11.2 焦化工藝1.2.3 焦化原理 .11.2.4 渣油熱反應(yīng)的特點(diǎn) 51.2.5 原料 .71.2.6 工藝參數(shù) .71.2.7 工藝流程 .91.2.8 焦化產(chǎn)品 111.3 焦化工藝技術(shù)及進(jìn)展1.3.1 提高焦化過程液收 .131.3.2 焦化塔消泡 .151.4 煤焦油部分 .182 焦化工藝計算部分：30萬噸/年煤焦油延遲焦化工藝計算2.1 煤焦油評論 .242.2 焦化分餾塔的設(shè)計 . 252.3 焦化加熱爐的設(shè)計 .392.4 焦炭塔的設(shè)計 .402.5 附圖 .463參考文獻(xiàn) .49綜述延遲焦

9、化工藝的幾點(diǎn)認(rèn)識前言延遲焦化是一個相當(dāng)成熟的減壓渣油加工工藝，一次投資低，多年來一直被視為一種普通的深加工手段、近年來隨著原油性質(zhì)變差（指含硫量增加）、焦化的蠟油在國內(nèi)一般直接作為催化裂化的原料，但由于其含氮量高，不受催化裂化的歡迎。延遲焦化工藝自30年代開發(fā)成功以來，至今已有70多年的工藝運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的渣油加工工藝。至1998年全世界的焦化總量已達(dá)1.84噸/年，相當(dāng)于原油加工能力的4.7%。焦化能力較大國家美國是焦化能力最大的國家，其焦化能力占全世界總和的一半以上。13焦化工藝1 焦化原理熱加工過包括減粘裂化、熱裂化和焦化等多種工工藝過程，其反應(yīng)機(jī)理基本上是相同的，只是反應(yīng)深

10、度不同而已。熱過程一般包括兩種反應(yīng)：烴分子的鏈斷裂生成小分子烴和鏈斷裂生成的活性分子再縮合生成更大的分子。前者為吸熱反應(yīng)，后者為放熱反應(yīng)。焦化過程是重質(zhì)渣油深度裂化和縮合反應(yīng)的綜合熱過程。重質(zhì)渣油的組成十分復(fù)雜，除了各種烴類之外，還含有較多的膠質(zhì)和少量瀝青質(zhì)以及堿金屬、重金屬、氮化物等雜質(zhì)，所以，其熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜。熱轉(zhuǎn)化機(jī)理可用自由基理論來解釋，烴分子熱裂化是在高溫下鍵能較弱化學(xué)鍵斷裂生成自由基。h 、ch3 和c2h5等較小的自收基可從其他烴分子抽取一個氫自由基而生成氫氣甲烷及一個新的自由基。較大的自由基不穩(wěn)定，會很快再斷裂成為烯烴和小的自由基。這一系列的連鎖反應(yīng)最終生成小分子的烯烴

11、和烷烴。除了甲基自由基外，其他自由基雖然也能從烴類中抽取氫自由基（或甲基自由基）生成烷烴，但是速度很慢。約只有10%的自由基互相結(jié)合終止反應(yīng)，生成烷烴。以下分別說明渣油中各種組成熱轉(zhuǎn)化的分應(yīng)機(jī)理：21.1 烴的熱反應(yīng)渣油熱加工過程的反應(yīng)溫度一般在400450范圍。烴類在熱的作用下主要發(fā)生兩類反應(yīng)：一類是裂解反應(yīng)，它是吸熱反應(yīng)；別一類是縮合反應(yīng)，它是放熱反應(yīng)。至于烴類的相對分子質(zhì)量不變而僅僅是分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變是異構(gòu)化反應(yīng)，則在不使用催化劑的條件下一般是很少發(fā)生的。1.1.1 烷烴烷烴的熱反應(yīng)主要有兩類： c-c鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴。 c-h鍵斷裂生成碳原子數(shù)保持不變的烯烴及氫。上述兩類

12、反應(yīng)都是強(qiáng)吸熱反應(yīng)。烷烴的熱反應(yīng)行為與其分子中的各鍵能大小有密切的關(guān)系。烷烴熱淚盈眶分解反應(yīng)的某些規(guī)律性： c-h鍵的鍵能大于c-c鍵的，因此c-c鍵更易于斷裂。 長鏈烷烴中，越靠近中間處，其c-c鍵能越小，也就越容易斷裂。 隨著分子量的增大，烷烴中的c-c鍵及c-h鍵的鍵能都呈減少的趨勢，也就是說它們的熱穩(wěn)定性逐漸下降。 異構(gòu)烷烴中的c-c鍵及c-h鍵的鍵能都小于正構(gòu)烷烴，說明異構(gòu)烷烴更易于斷鏈和脫氫。 烷烴分子中叔碳上的氫最容易脫除，其次是仲碳上的，而伯碳上氫最難脫除。從熱力學(xué)判斷，在500左右，烷烴脫氫反應(yīng)進(jìn)行的程度不大。(2) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴的熱反應(yīng)主要是烷基側(cè)鏈斷裂和環(huán)烷環(huán)斷裂，前者生

13、成較小分子的烯烴或烷烴，后者生成較小分子的烯烴及二烯烴。單環(huán)環(huán)烷烴的脫氫反應(yīng)須在600以上才能進(jìn)行，但雙環(huán)環(huán)烷在500左右就能進(jìn)行脫氫反應(yīng)，生成環(huán)烯烴。(3) 芳香烴芳香環(huán)極為不穩(wěn)定，一般條件下芳環(huán)不會斷裂，但在較高濁度下會進(jìn)行脫氫縮合反應(yīng)，生成環(huán)數(shù)較多的芳烴，直到生成焦炭。烴類熱反應(yīng)生成焦炭是h/c原子比很低的稠環(huán)芳烴，具有類石墨狀結(jié)構(gòu)。帶烷基側(cè)鏈的芳烴在受熱條件下主要是發(fā)生側(cè)鏈斷裂或脫烷基反應(yīng)。至于側(cè)鏈的脫氫反應(yīng)則須在更高的溫度（650700）時才能發(fā)生。(4) 環(huán)烷芳香烴環(huán)烷芳香烴的反應(yīng)按照環(huán)烷環(huán)和芳香環(huán)之間的連接方式不同而有區(qū)別。(5) 烯烴雖然在直餾餾分油和渣油中幾乎不含有烯烴，但是

14、從各種烴類熱反應(yīng)中都可能產(chǎn)生烯烴。這些烯烴在加熱的條件下進(jìn)一步裂解，同時與其他烴類交叉地進(jìn)行反應(yīng)，于是使反應(yīng)變得極其復(fù)雜。在不高的溫度下，烯烴裂解成氣體的反應(yīng)遠(yuǎn)不及縮合成高分子疊合物的反應(yīng)來的快。但是，由于縮合作用所生成的高分子疊合物也會發(fā)生裂部分裂解，這樣，縮合物的反應(yīng)來得快。介是，由于縮合作用所生成的高分子疊合物也會發(fā)生部分裂解，這樣，縮合反應(yīng)和裂解反應(yīng)就交叉地進(jìn)行，使烯烴的熱反應(yīng)產(chǎn)物的餾程范圍變得很寬，而且在反應(yīng)產(chǎn)物中存在有飽和烴、環(huán)烷烴和芳香烴。烯烴在低溫、高壓下，主要的反應(yīng)是疊合反應(yīng)。當(dāng)溫度升高到400以上是裂解反應(yīng)開始變得重要，碳鏈斷裂的位置一般在烯烴雙鍵的位置。烯烴分子的斷裂的位

15、置一般在烯烴雙鍵的位置。烯烴分子的斷裂反應(yīng)也有與烷烴相似的規(guī)律。當(dāng)溫度超過600時，烯烴縮合成芳香烴、環(huán)烷烴和環(huán)烯烴的反應(yīng)變得重要起來了。(6) 膠質(zhì)和瀝青質(zhì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)主要是多環(huán)、稠環(huán)化合物，分子中也多含有雜原子。他們是相對分子質(zhì)量分布范圍很寬，環(huán)數(shù)及其稠合程度差別很大的復(fù)雜化合物。縮合程度不同的分子中也含有不同長度的側(cè)鏈及環(huán)間的鏈橋。因此，膠質(zhì)及瀝青質(zhì)在熱反應(yīng)中，除了經(jīng)縮合反應(yīng)生成焦炭外，還會發(fā)生斷側(cè)鏈、斷鏈橋等反應(yīng)，生成較小的分子。由以上的討倫可知，烴類在加熱的條件下，反應(yīng)基本上可以分成裂解與縮合（包括疊合）兩個方向。裂解方向產(chǎn)生較小的分子，而縮合方向則生成較大的分子。烴類的熱反應(yīng)是一種

16、復(fù)雜的閏行順序反應(yīng)。這些平行的反應(yīng)不會停留在某一階段上，而是繼續(xù)不斷的進(jìn)行下（如氣體烴）；另一方面由于縮合反應(yīng)生成分子越來越大的稠環(huán)芳香烴。高度縮合的結(jié)果就產(chǎn)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，最后生成碳?xì)浔群芨叩慕固?。關(guān)于烴類熱反應(yīng)的機(jī)理，目前一般都認(rèn)為主要是自由基反應(yīng)機(jī)理。根據(jù)此機(jī)理，可以解釋許多烴類反應(yīng)的現(xiàn)象。例如，正構(gòu)烷烴熱分解時，裂化氣中含c1 、c2低分子烴較多，也很難生成異構(gòu)烷烴和異構(gòu)烯等。2 渣油熱反應(yīng)的特點(diǎn)渣油是多種烴類化合物組成的極為復(fù)雜的混合物，其組成的反應(yīng)行為自然遵循各族烴類的熱反應(yīng)規(guī)律。但作為一種復(fù)雜混合物，渣油的熱反應(yīng)行為也還有一些自已的特點(diǎn)。2.1渣油熱反應(yīng)比單體烴更明顯地表現(xiàn)出平行

17、-順序反應(yīng)的特征。隨著反應(yīng)深度的增大，反應(yīng)產(chǎn)物的分布也在變化。作為中間產(chǎn)物的汽油和中間餾分油的產(chǎn)率，在反應(yīng)進(jìn)行到某個深度時會出現(xiàn)最大值，而作為最終產(chǎn)物的氣體和焦炭則在某個反應(yīng)濃度時開始產(chǎn)生，并隨著反應(yīng)深度的增大而單調(diào)地增大。2.2 渣油熱反應(yīng)時容易生焦，除了由于渣油自身含有蔣多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)外，還因?yàn)椴煌宓臒N類之間的相互作用促進(jìn)了生焦反應(yīng)。芳香烴的熱穩(wěn)定性高，在單獨(dú)進(jìn)行反應(yīng)時，不僅裂解反應(yīng)速度低，而且生焦速也低含膠質(zhì)甚多的原料油，如將它用不含膠質(zhì)且對熱很穩(wěn)定的油品稀釋，可以使生焦量減少。2.3 渣油在熱過程中的相分離問題。減壓渣油是一種膠體分散體系，其分散相是以瀝青質(zhì)為核心并吸附以膠質(zhì)開成的

18、膠束。由于膠質(zhì)的膠溶作用，在受熱之前渣油膠體體系是比較穩(wěn)定的。在熱轉(zhuǎn)化過程中，由于體系的化學(xué)組成發(fā)生變化，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定深度后，渣油的膠體性質(zhì)就會愛到破壞。由于縮合反應(yīng)，渣油中作分散相的瀝青質(zhì)的含量逐漸增多，而裂解反應(yīng)不僅使分散介質(zhì)的粘度變小，還使其芳香性減弱，同時，作為膠溶組分的膠質(zhì)含量是逐漸減少。這些變化都會導(dǎo)致分散相和分散介質(zhì)之間的相容性變差。這種變化趨勢發(fā)展到一定程度后，就會導(dǎo)致瀝青質(zhì)不能全部在體系中穩(wěn)定地膠溶而發(fā)生部分瀝青質(zhì)聚，在渣油中出現(xiàn)了第二相（液相）。第二相中的瀝青質(zhì)濃度很高，促進(jìn)了縮合生焦反應(yīng)。渣油受熱過程中的相分離問題在實(shí)際產(chǎn)中也有很重要的意義。例如，渣油熱加工過程中，渣

19、油要通過加熱爐管，由于受熱及反應(yīng)，在某段爐管中可能會出現(xiàn)相分離現(xiàn)象而導(dǎo)致生焦。如何避免出現(xiàn)相分離現(xiàn)象或縮短渣油在這段爐管內(nèi)的停留時間對減少爐管內(nèi)結(jié)焦、延長開工周期是十分得要的。又如在降低燃料油粘度的減粘裂化化過程中，若反應(yīng)深度控制不當(dāng)，引起分相、分層現(xiàn)象，對生產(chǎn)合格燃料油也是不允許的。12原料焦化原料油根據(jù)煉油廠的總流程，即下游裝置可供的渣油，重油種類和數(shù)量，后繼裝置對焦化液體產(chǎn)品的質(zhì)量要求和煉油廠對焦炭的質(zhì)量要求來確定。常用的焦化原料油有以下幾種：1 減壓渣油，有時也可以使用常壓重油；2 減粘裂化渣油；3 溶劑脫瀝青裝置的脫油瀝青也可作焦化原料；4 熱裂化焦油、催化裂化澄清和裂解渣油作焦化原

20、料時，可以生產(chǎn)持量很好的針狀焦；5 煉廠的廢渣；6 煤焦油瀝青作焦化原料。所得的焦炭中硫、灰分和重金屬含量很低，焦炭質(zhì)量也很好。一般來說，隨著原料油的密度增大，焦炭產(chǎn)率增大。原料油的殘?zhí)贾档拇笮∈窃嫌统山箖A向的指標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)證明，在一般情況下焦炭產(chǎn)北約為原料油殘?zhí)贾档?5-2倍。對于來自同一種原油的而拔出深度不同的減壓渣油，隨著減壓渣油產(chǎn)率的下降，焦化原料由輕變重，焦化產(chǎn)物中蠟油產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率增加，而輕質(zhì)油產(chǎn)率則下降。23 工藝參數(shù)3.1 循環(huán)比影響延遲焦化過程的獨(dú)立參數(shù)包括工藝參數(shù)、原料參數(shù)和工程數(shù)。對延遲焦化產(chǎn)品產(chǎn)率與性質(zhì)有影響的三個主要工藝參數(shù)為操作溫度、操作壓力和循環(huán)比。原料油性質(zhì)對選擇

21、適宜的單程裂化深度和循環(huán)比有重要影響。循環(huán)比是反應(yīng)產(chǎn)物在分餾塔底循環(huán)油與新鮮原料油的流量之比。通常循環(huán)油與原料油在塔底混合一起送入加熱爐子的輻射管。而新鮮原料油則進(jìn)入流管中預(yù)熱。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，循環(huán)油流量可由輻射管進(jìn)料流量與對流管進(jìn)料量之差來求得。對于較重的、易結(jié)焦的原料，由于單程裂化深度受到限制，應(yīng)要采用較大的循環(huán)比。通常對于一般原料，循環(huán)比為0.1-0.5；對于重質(zhì)、易強(qiáng)焦原料，循環(huán)比較大，有時達(dá)1.0左右。原料油性質(zhì)還與加熱爐爐管內(nèi)結(jié)焦的情況有關(guān)。有的研究工作者認(rèn)為性質(zhì)不同的原料油具有不同的最容易結(jié)焦的溫度范圍稱為臨界分解溫度范圍。原普油的uop k值越大，則臨界分解溫度范圍的起始溫

22、度越低。在加熱爐加熱時原料油應(yīng)以高流速通過外于臨界分解溫度范圍的爐管段，縮短在此溫度范圍中的停留時間，從而抑制結(jié)焦反應(yīng)。原油中所含的鹽類幾乎全部集中到減壓渣油中。在焦化爐管里，由于原料油的分解、汽化，使其中的鹽類沉積在管壁上。因此。焦化爐管內(nèi)結(jié)的焦實(shí)際上是縮合反應(yīng)產(chǎn)生的焦炭與鹽垢的混合物。為了延長開工周期，必須限制原料油的含鹽量。232 加熱爐出口溫度加熱爐出口溫度是延遲焦化裝置的重要操作指標(biāo)，他的變化直接影響到爐管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度，從而影響到焦化產(chǎn)物的產(chǎn)率和性質(zhì)。對于同一種原料。加熱爐出口溫度升高，反應(yīng)速度和反應(yīng)深度增大，氣體汽油和柴油的產(chǎn)率增大。而蠟油的產(chǎn)率減小。焦炭中的揮發(fā)分由于加

23、熱爐出口溫度升高而降低，因此使焦炭的產(chǎn)北有所減小。加熱爐出口溫度對焦炭塔內(nèi)的泡沫層高度也有影響。泡沫層本身是反應(yīng)不徹底的產(chǎn)物，揮發(fā)分高。因此，泡沫層高度除了與原產(chǎn)起泡沫性能有關(guān)外，還與加熱爐出口溫度直接有關(guān)，提高加熱爐出口溫度?？梢允古菽瓕釉诟邷叵鲁浞址磻?yīng)和生成焦炭，從而降低泡沫層在高溫下充分反應(yīng)和生成焦炭，從而降低泡沫層的高度。加熱爐出口溫度的提高受到加熱爐熱負(fù)荷的限制，同時，提高加熱爐出口溫度會使?fàn)t管內(nèi)結(jié)焦速度加快及造爐管局問過熱而發(fā)生變形，縮短了裝置的開工周期。因此，必須選擇合適的加熱爐出口溫度。對于容易發(fā)生裂化和縮合反應(yīng)的重原料和殘?zhí)贾递^高的原料，加熱爐出口溫度可以低一些。33 系統(tǒng)壓

24、力系統(tǒng)壓力直接影響到焦炭塔的操作壓力。焦炭塔的壓力下降使液相油品易于蒸發(fā)，也縮短了氣相油品在塔內(nèi)的停留時間，從而降低了反應(yīng)深度。一般來說，壓力降低會使蠟油產(chǎn)率增大而使柴油產(chǎn)率降低。為了取得較高的柴油產(chǎn)率，應(yīng)采用較高的壓力；為了取是較高的蠟油產(chǎn)率則應(yīng)則應(yīng)采用較低的壓力。一般焦炭塔的操作壓力在0.180.28mpa之間，但在生產(chǎn)針狀焦時，為了使富芳烴的油品進(jìn)行深度反應(yīng)，采用約0.7mpa的操作壓力。4 工藝流程延遲焦化裝置的工藝流程有不同的類型。就生產(chǎn)規(guī)模而言。有一爐兩塔（焦炭塔）流程、兩爐四塔流程等。原料油（減壓渣油）經(jīng)換熱及加熱爐對流管加管加熱到340350，進(jìn)入分餾塔下部，與來自焦炭塔頂問的

25、高溫油氣（430440）換熱，一方面把原料油中的輕質(zhì)油蒸發(fā)出來，同進(jìn)又加熱了原料（約390）及淋洗下高溫油氣中夾帶的焦末。原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵送進(jìn)加熱爐輻射室爐管，快速升溫到約500后，分別經(jīng)過兩面?zhèn)€四通閥進(jìn)入焦炭塔底抽出，用熱油泵卷宗是加熱爐輻射室爐管，快速升溫到約500后，分別經(jīng)過兩個四通閥進(jìn)入焦炭塔底部。熱渣油在伙炭塔內(nèi)進(jìn)行裂解、縮合等反應(yīng)，最后生成焦炭。焦炭聚結(jié)在焦炭塔內(nèi)，而反應(yīng)產(chǎn)生的油氣自焦炭塔頂逸出，進(jìn)入分餾塔，與原料油換熱后，經(jīng)過分餾得到氣體，汽油，柴油，蠟油和循環(huán)油。15 主要設(shè)備在延遲焦化的工藝流程中，加熱爐、焦炭塔和分餾塔是最主要的設(shè)備：5.1 加熱爐

26、加熱爐是延遲焦化的心臟設(shè)備，它為整個裝置提供熱量，也是影響焦化裝置操作的閏穩(wěn)性和生產(chǎn)周期的關(guān)鍵設(shè)備。一般采用底燒的箱形立式加熱爐，斷管水平置于斷的兩側(cè)，爐底均勻布置油氣聯(lián)合燃燒器。5.2 焦炭塔延遲焦化的化學(xué)反應(yīng)，主要在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行，生成的焦炭也都積存在此塔內(nèi)。600800kt/a和延遲焦化裝置，采用4臺焦炭塔時，焦炭塔的內(nèi)徑為5。4m，切線高度為20m，總高約為30m容積約為5.3 分餾塔延遲焦化的分餾塔是分餾焦化產(chǎn)品的設(shè)備；但設(shè)計中還考慮了原料油的換熱和循環(huán)油的調(diào)整功能。在采油槽以上部分，主要起分餾作用，百下部則主要起換熱和切取循環(huán)油的作用。分餾塔在運(yùn)轉(zhuǎn)中。有進(jìn)也會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，這主要是焦

27、炭塔到分餾塔來的油氣溫度太高和油氣中帶有少量泡沫物質(zhì)所致。為此，通常在焦炭塔出口管線的水平段打入急汽油來控制油氣的入塔溫度；同進(jìn)在分餾塔底用塔底循環(huán)泵將塔底油抽出，經(jīng)過濾器將油氣中帶來的焦粉濾去，然后再送回分餾塔下部。這樣對防止分餾塔底結(jié)焦和防止加熱爐輻射爐管的結(jié)焦，都能起到良好的作用。36 焦化產(chǎn)品延遲焦化產(chǎn)品主要性質(zhì)如下61 焦化汽油焦化氣油的手點(diǎn)是烯烴含量較高，安定性較差，馬達(dá)法辛烷值較低（約5060左右）。汽油中的硫、氮和氧的含量較高（與原料油性質(zhì)有關(guān)），細(xì)過穩(wěn)定后的焦化汽油只能作為半成品，必須進(jìn)行精制脫除硫化氫和硫醇后才能作為成品汽油的調(diào)合組分。焦化重汽油組分經(jīng)過加氫外理后可做為催化

28、重整的原料，以進(jìn)一步提高質(zhì)量。62 焦化柴油焦化柴油的十六烷值較高，含有一定量的硫、氮和金屬雜質(zhì)；其含量與焦化原料油種類有關(guān)?；锘裼途幸欢肯N，性質(zhì)不安定，必須進(jìn)行精制（加氫精制或電化學(xué)精制）增加其安定性，才能作為柴油均含有一定量烯烴，懷質(zhì)不安定，才能作為柴油調(diào)合組分。焦化過程中，轉(zhuǎn)化為焦炭的烴類所釋 放的氫轉(zhuǎn)移至蠟油、柴油、汽油和氣體之中。由于原料中的氫轉(zhuǎn)移方向與催化方向與催化裂化不同，使焦化柴油的質(zhì)量明顯優(yōu)于催化裂化柴油。63 焦化蠟油焦化瓦斯油（cgo）一般指350500的焦化餾出油，國內(nèi)通常稱為焦化蠟油，焦化蠟油性質(zhì)不穩(wěn)定，與焦化原料油性質(zhì)和焦化的操作條件有關(guān)。焦化蠟油和直餾v

29、go的混合油可作為催化裂化或加氫裂化的原料油，是否需要進(jìn)行加氫精制，需要根據(jù)伙化蠟油的質(zhì)量和催化裂化裝置的情況而定。為了擴(kuò)大催化裂化原料量，有時需要改變焦化裝置的操作條件以提高焦化蠟油；但是焦化蠟油的質(zhì)量也相應(yīng)變差了。6.4 焦炭焦炭的質(zhì)量隨原料油的性質(zhì)和裝置的操作條件而異。由于我國的原油以石蠟基原油居多，渣油中的瀝青質(zhì)和硫含均較低，所以焦炭質(zhì)量好。6.5 焦化氣體焦化氣中含有一定量的硫化氫氣體，與減壓渣油的硫含量有關(guān)。焦化氣體中含一定量的烯烴。焦化氣在輕組分回收過程中分離為焦化干氣和液化石油氣。焦化干氣送至燃料氣管網(wǎng)作為燃料；液化石油氣可做為成品。焦化氣體的收率約為焦化處理量的7%左右，焦化

30、氣的化工利用以分離單體烯烴作化工原料為主。延遲焦化的生產(chǎn)能力大，焦化氣體化工利用是有可為的。2焦化工藝技術(shù)及進(jìn)展延遲焦化存在的問題是液體產(chǎn)物的收率低和焦炭價值不高而且銷路有時不暢。延遲焦化工藝的液體主物收率一般可達(dá)70%左右，但在處理劣質(zhì)渣油時，其液收只50%60%，而焦炭產(chǎn)率則可高達(dá)30%以上。因此世界各大石油公司一直沒有停止對延遲焦化技術(shù)的研究和改進(jìn)。研究和改進(jìn)的方向主要集中在提高液收和減少焦炭及氣體產(chǎn)率，優(yōu)化操作和提高焦炭質(zhì)量等。本文對優(yōu)化操作和提高液收方面有代表性的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了分析和歸納，分別介紹如下1 提高焦化過程的液收提高延遲焦化工藝的液體產(chǎn)手收率一直截了是研的主要目標(biāo)，因?yàn)檠舆t

31、焦化裝置的噸位較大，液體心率哪怕只提高1%,也能給煉廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益。各公司提出了許多提高液收的技術(shù)措施，本文將主要技術(shù)總結(jié)如下。1.1 加劑抑制不飽和烴的進(jìn)一步縮合渣油原料在焦化干革命中同時發(fā)生裂解和縮合反應(yīng)。熱裂解產(chǎn)生的不飽和烴或含有雜原子的非烴以游離基式存在，極不穩(wěn)定，它們繼續(xù)發(fā)生再裂解和縮合反應(yīng)，直至生成焦炭。為了使裂解反應(yīng)適可而止，不產(chǎn)生過多的焦炭和氣體，人們試圖加入一定數(shù)量的游離基來“吃掉”要進(jìn)一步裂解和縮合的不穩(wěn)定的戲類大分子，使其穩(wěn)定，texaca公司提出在熱裂解反應(yīng)過和中加入0.5%左右的硫醇，四氯化碳等鏈反應(yīng)傳遞劑和0.1%左右的傳統(tǒng)的自由基反應(yīng)鏈引發(fā)劑。引發(fā)劑和硫醇等

32、反應(yīng)使其成為自由基，這些作為鏈傳遞劑的自由基和熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生的不穩(wěn)定的烴類或非烴類分子反應(yīng)，從而避免了進(jìn)一步縮合。通過控制加劑量和反應(yīng)停留時間。焦炭的產(chǎn)率可以顯著減少。1.2 加重芳烴或富芳油提高焦化液收有許多發(fā)明申請?zhí)岬皆诮够M(jìn)料中加入高芳油（芳炭含量60）后焦炭產(chǎn)率下降而液體產(chǎn)物收率增加。通常加入量在5%20%。因?yàn)檫^多的高芳油會導(dǎo)致焦炭產(chǎn)經(jīng)增加anoco公司用催化裂化油漿（含催化劑粉末=1時，焦炭硫含量即可以低于原料硫含量?；诖耍瑃exaco公司提出在焦化原料渣油在調(diào)入部分脫油瀝青，以增加原料的戊不溶物含量從而提高原料k值。渣油原料和脫油瀝青混合后進(jìn)入系統(tǒng)，混合后進(jìn)分餾塔底部換熱并與循

33、環(huán)油混合。通過調(diào)整進(jìn)料組成可使焦炭硫含量只是進(jìn)料硫含量的0.50.9倍。3煤焦油部分煤氣化廠在生產(chǎn)煤氣的同時，副產(chǎn)煤焦油，我國煤焦油數(shù)量可觀，約占煤氣化總量的2%9%。就其性質(zhì)、規(guī)模和數(shù)量，足以作為工業(yè)得用的資源。為充分利用該資源，探索技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的加工方案，對煤焦油進(jìn)行了延遲焦化工藝設(shè)計研究結(jié)果表明：在常規(guī)延遲焦化工藝條件下處理煤焦油(與高壓下操作相比)，輕質(zhì)油收率略高，氣體和焦炭產(chǎn)率較低；在較高壓力下操作時，不但液體收率下降，而且氣體和焦炭產(chǎn)率大幅上。兩種工藝條件下生產(chǎn)的汽油餾分、柴油餾分的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不能滿足規(guī)格要求，需進(jìn)一步處理。該原料油來自煤干餾工藝，是熱裂化產(chǎn)物，因此性質(zhì)非常復(fù)雜。

34、其化學(xué)組成主要是芳香族化合物，烷烴和烯烴含量較少，還有少量含氧、含氮、含硫化合物。含氧化合物主要是具有弱酸性的各種相應(yīng)的酚類，含氮化合物主要是具有弱堿性的吡啶、喹啉及其衍生物，含硫化合物主要是噻吩、硫酚、硫雜茚等。1 煤焦油雖然輕質(zhì)餾分含量高，但氫含量很低，芳烴含量較高，而且膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量也很高，故導(dǎo)致其裂化性能差。在常規(guī)延遲焦化條件下，轉(zhuǎn)化深度較低，焦炭產(chǎn)率很低，輕質(zhì)油收率增加不多；在較高壓力下操作，轉(zhuǎn)化率高，但輕質(zhì)油收率明顯下降，氣體和焦炭產(chǎn)率大幅上升。通過探索主要試驗(yàn)研究，了解和掌握了煤焦油焦化后的各種性能。在高壓條件下操作時，汽油餾分中芳烴含量損失較大，造成辛烷值大幅下降，其它各項(xiàng)指

35、標(biāo)相差不大(與常規(guī)延遲焦化相比)；柴油餾分性質(zhì)均較差，不能直接作為商品出售2 以生產(chǎn)燃料油為目的對煤焦油進(jìn)行延遲焦化處理時，如果將全餾分作為焦化進(jìn)料，則增加裝置處理量，增加能耗。另外，全餾分通過焦化對改善汽、柴油餾分性質(zhì)效果不明顯，還將導(dǎo)致部分較輕原料進(jìn)一步裂解成氣體和焦炭。如果按常規(guī)石油原料考慮，只將大于35o餾分作為焦化進(jìn)料更趨合理，但從該油性質(zhì)看，也不適合單獨(dú)作為焦化進(jìn)料，建議摻兌部分其它性質(zhì)較好的原料。3 在延遲焦化過程中選擇適宜的工藝條件加工煤焦油，對裝置操作影響不大，可以進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在發(fā)達(dá)國家，由于日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，許多焦化企業(yè)不得不縮小在本國的生產(chǎn)規(guī)模。據(jù)報道，前幾年，德國煤

36、焦油產(chǎn)量從150萬噸減少為50萬噸，法國20個焦化廠只保留一個，僅保持20萬噸焦油生產(chǎn)能力，日本也僅保留100萬噸油生產(chǎn)能力。并且在煤焦油加工方面，逐步淘汰粗加工，即關(guān)閉焦化廠的焦油加工裝置，而進(jìn)口煤化工粗加工產(chǎn)品，在國內(nèi)使用高技術(shù)深加工為精細(xì)化工產(chǎn)品后再出口，以獲得高額利潤。例如日本的新日鐵公司從中國進(jìn)口粗吡啶，深加工為精吡啶，再制成高效農(nóng)藥“敵草快”，市場價格高達(dá)12萬美元噸。但是，2002年以來，由于全球鋼鐵業(yè)的快速發(fā)展，焦炭開始變得緊俏，價格迅速上漲。鑒于此，各發(fā)達(dá)國家為了降低對進(jìn)口焦炭構(gòu)依存度，又紛紛恢復(fù)、改擴(kuò)建焦?fàn)t，并仍保持著將生產(chǎn)逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的趨勢。4 煤焦油的綜合利用煤

37、焦油是煤在于餾和氣化過程中得到的液態(tài)產(chǎn)物。干餾溫度在450600 可以得到低溫焦油；干餾溫度在700900c得到中溫焦油；高溫焦油的干餾溫度在1 000 左右。中溫焦油和高溫焦油是低溫焦油在高溫下經(jīng)過二次分解的產(chǎn)物，目前煤焦油中，來自煉焦的高溫焦油占80 ，20 來自煤氣發(fā)生爐和土法煉焦，屬于低溫焦油。低溫焦油和高溫焦油組成上有很大差別，低溫焦油中酚類化合物以低級酚(苯酚、甲酚)為主，中性化合物為多烷基芳烴衍生物、脂肪族鏈狀烷烴和烯烴。因此，可以從焦油提取酚類化工原料或?qū)⑵浼庸こ筛鞣N燃料油。煤焦油化工在化學(xué)工業(yè)中有重要地位，在提供多環(huán)芳烴和高碳原料方面具有不可替代的作用。我國煤焦油資源豐富，年

38、產(chǎn)量已超過250萬t，但存在著加工點(diǎn)分散、技術(shù)陳舊、加工深度不夠、環(huán)境較差等問題。4.1 煤焦油的蒸餾技術(shù)煤焦油的蒸餾分為間歇式和連續(xù)式兩種蒸餾方式，現(xiàn)代焦油蒸餾均選擇連續(xù)式蒸餾， 目前以發(fā)展到連續(xù)常減壓多塔蒸餾。4.2 特殊精餾技術(shù)在煤焦油中有不少沸點(diǎn)十分接近的成對組分，如苯和噻吩，萘和硫茚及蒽和咔唑等，用普通精餾難以分離或幾乎不能分離。特殊精餾技術(shù)，如萃取精餾、共沸精餾和反應(yīng)精餾等在焦油深加工中用得還不多，值得重視。4.3 瀝青深加工瀝青是煤焦油蒸餾中的殘渣，蒸餾條件不同，其產(chǎn)率一般為50 60 。煤焦油瀝青是十分復(fù)雜的多相體系，含碳92 94 ，含氫僅為4 5 ，所以它是制取各種炭素材料

39、不可替代的原料。目前煤焦油瀝青在國外的主要用途：(1) 生產(chǎn)各種炭素電極的粘結(jié)劑和浸漬劑，即電極瀝青；(2) 針狀焦和碳纖維等高技術(shù)產(chǎn)品，產(chǎn)量不大，但附加值很高；(3) 其他如防水防腐涂料和筑路材料等。3 低溫焦油的綜合利用低溫焦油中的酚類化合物以低級酚為主，主要集中在170210c、210230c的兩種餾分中，大約占焦油總量的l37 ，可以采用化學(xué)萃取法提取低級酚作為化工原料。芳烴組成分散，且多為芳烴烷基取代衍生物。脂肪族長鏈烷烴、烯烴含量較高大約134 ，是低溫焦油的主要特征，提取低級酚后的餾分將是加氫制取高十六烷值柴油的優(yōu)良原料。低溫煤焦油的綜合利用，一般包括轉(zhuǎn)入煉焦配煤、生產(chǎn)低溫瀝青、

40、制作防腐防水用的環(huán)氧煤焦油和油毛氈、代替重油煉鋼。還有報道，將精煉的煤焦油與水，和乳化劑混合而配制成柴油。中冶建筑研究總院環(huán)保所，以低溫煤焦油、土焦油、洗油等為原料，采用常壓分餾方法，切取105310 餾分，分餾得到的煤焦油經(jīng)過酸堿洗滌，或者用活性白土吸附脫色，在其中加入煤油和添加劑硝基化合物組合而成的柴油，性能與普通柴油一樣，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。太原理工大學(xué)煤化所，對低溫焦油采用常、減壓蒸餾法、蒸餾焦化法、回流焦化法和酸堿精制，得到的柴油經(jīng)實(shí)際行車使用證明，添加適量十六烷值添加劑后，可基本達(dá)0號柴油的性能要求。哈爾濱氣化廠科實(shí)公司，對低溫煤焦油進(jìn)行了加氫精制試驗(yàn)，即用fh一98新型催化劑進(jìn)行催化加

41、氫精制。其原料油為低溫煤焦油370c前的餾分。在氫壓80mpa，反應(yīng)溫度350360c生產(chǎn)出柴油，經(jīng)添加十六烷值添加劑后，可滿足0號柴油國標(biāo)。煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所對氣化焦油，加氫制汽油、柴油進(jìn)行了系統(tǒng)研究，針對氣化焦油機(jī)械雜質(zhì)含量高，雜原子多、稠環(huán)芳香烴含量高的特點(diǎn)，提出了原料油預(yù)處理、預(yù)飽和加氫、加氫精制和加氫裂化的加氫工藝，汽、柴油產(chǎn)品全部符合國家標(biāo)準(zhǔn)。低溫煤焦油有巨大的經(jīng)濟(jì)價值，在我國還沒有被充分利用，反而造成環(huán)境污染。所以，低溫煤焦油的綜合利用應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?。由于低溫煤焦油的組分與一般高溫煤焦油明顯不同，故不能與現(xiàn)有的高溫煤焦油一起加工。4 結(jié)論(1) 高溫焦油和低溫焦油

42、的性質(zhì)及元素組成，有明顯差別。高溫焦油是經(jīng)過低溫焦油深度芳構(gòu)化的產(chǎn)物。低溫焦油和高溫焦油相比具有較低的密度和殘?zhí)己恳约拜^高的氫碳原子比和凝固點(diǎn)。(2) 由低溫焦油可以生產(chǎn)液體燃料及酚類、烷烴和芳烴等有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品及耐火材料粘結(jié)劑、瀝青。(3) 高溫焦油主要生產(chǎn)萘、蒽等有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品及瀝青、高級碳素制品。參考文獻(xiàn)（1）林世雄 石油煉制工程 焦炭化過程 2000。7（2）李春年 渣油加工工藝 焦化工藝 2002。4（3）程之光 重油加工工藝 延遲焦化 1994。6（4）黎元生 延遲焦化工藝的改進(jìn)和發(fā)展 1999第二篇計算部分30萬噸/年煤焦油延遲焦化工藝設(shè)計延遲焦化年處理量為30104t/a煤焦油，

43、年開工時間8760小時。一煤焦油的評價煤焦油是煤在干餾和氣化過程得到的液態(tài)產(chǎn)物，根據(jù)干餾溫度和過程方法不同可分為得到以下幾種焦油：低溫焦油干餾溫度在 450600中溫焦油干餾溫度在 700900高溫焦油干餾溫度在 1000 6在常溫下煤焦油的比重為1.171.19的黑褐色粘稠液體，具有酚和萘的特臭味，懸浮在煤焦油中的一定數(shù)量的炭黑一樣的物質(zhì)和高分子樹脂，決定了焦油常有深暗的顏色，它們是由高分子的物另是多炭少氫的烴類所組成。在現(xiàn)代化的管式爐連續(xù)蒸餾煤焦油的工藝流程中，煤焦油可以被蒸餾切割成為：輕 油： 360 7工藝計算過程及結(jié)果如下二焦化分餾塔的設(shè)計1油品的性質(zhì)參數(shù)煤焦油常減壓切割方案及產(chǎn)品性

44、質(zhì)實(shí)沸點(diǎn)沸程收率%（m/m）密度（20）kg/m3餾程0%10%30%50%70%90%100%hk28019.30.967720421021422424127830728036020.70.978726227429331133036036053.21延遲焦化液體產(chǎn)物分餾及寬餾分性質(zhì)hk28022.20.966911020321422524427630528036025.10.992226027329230832536036536030.712產(chǎn)品的收率和物料平衡.物料平衡產(chǎn)品產(chǎn)率%處理量或產(chǎn)量104t/at/dkg/hkmol/h氣體8.82.6472.33013107.6燃燒油36034.

45、510.352841168614.6焦炭9.162.7487531702.6煤焦油（原料油）100308133387532.263汽提蒸汽用量側(cè)線輕柴油需要用水蒸氣汽提，使用溫度是420，壓力為0 .3mpa的過熱水蒸氣汽提蒸汽用量取側(cè)線抽出量的2%7520kg/h2%=150.405kg/h4塔板形式和塔板數(shù)選用浮閥塔板該段的塔板采用人字型擋板、圓盤環(huán)型檔板或缺圓檔板開孔面積大的塔盤。取經(jīng)驗(yàn)塔板數(shù)如下表1塔頂一線柴油蠟油蠟油段以下總板數(shù)108425上述的上部兩個塔段的板數(shù)中包括3塊循環(huán)回流換熱板15分餾塔計算草圖 見附圖6操作壓力由于焦炭塔的扣作壓力略高于常壓，故焦化分餾塔塔頂壓力通常為0.

46、3mpa（絕）塔頂至油氣分離器的壓降約為35kpa；塔底至塔頂?shù)膲航狄泊髲垶?5kpa1設(shè)每層浮閥塔板壓力降為0.5kpa（4mmhg），則推算得，常壓塔各關(guān)鍵部分的壓力如下：1 塔頂壓力為： 0.3kpa2第一側(cè)線抽出板： 0.3+0.510-3mpa10=0.305mpa3第二側(cè)線抽出板： 0.3+0.510-3mpa18=0.309mpa4第三側(cè)線抽出板： 0.3+0.510-3mpa22=0.311mpa5取轉(zhuǎn)油線壓力為 0.035mpa則: 加熱爐出口壓力=0.311+0.035=0.346mpa7汽化段溫度由于來自于焦炭塔的油氣全部氣化：ef=100%故其溫度為4808塔板工藝尺寸

47、的計算（1）塔徑的計算汽化段體積流率計算氣相流量：vs=1.75 m2/s 氣相平均密度：v=5.38 kg/m3液相流量：ls=0.0094 m2/s 液相平均密度：l=1004 kg/m3由： umax=c(l-v)/v0.5式中c由式5-5計算，其中的c20由圖5-1查取，查取c20值為： 0.13c=c20(l/20)0.2=0.13(20.41/20)0.2=0.14取板間距ht=0.80 m，板上液層高度hl=0.08 mumax=0.13(1004-5.38)/5.380.5=1.77 m/s取安全系數(shù)為0.6,則空塔氣速為：u=0.6umax=0.61.77=1.06 m/sd=(4vs/u)0.5=(41.75/3.141.06)0.5=1.45 m按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為d=1.6m塔截面積為：at=d2/4=3.1411.62/4=2.01實(shí)際空塔氣速為：u=9.486/3.141=3.020m/s（2） 溢流裝置 選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計算如下：1 堰長lw=0.66d，即lw=0.661.6=1.056 m2 出口