石油加工熱加工過程

1、2022-7-7石油加工工程12022-7-7石油加工工程2q熱加工是指利用熱加工是指利用熱熱的作用，使油料起化學(xué)反應(yīng)達(dá)到加的作用，使油料起化學(xué)反應(yīng)達(dá)到加工目的的工藝方法。工目的的工藝方法。q石油餾分及重、殘油在高溫下主要發(fā)生石油餾分及重、殘油在高溫下主要發(fā)生兩類反應(yīng)兩類反應(yīng)： 裂解反應(yīng)裂解反應(yīng) （吸熱）（吸熱）縮合反應(yīng)縮合反應(yīng) （放熱）（放熱）烴類的烴類的異構(gòu)化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)和和烯烴的疊合烯烴的疊合反應(yīng)，在沒有反應(yīng)，在沒有催催化劑化劑的條件下一般很少發(fā)生。的條件下一般很少發(fā)生。q渣油熱轉(zhuǎn)化渣油熱轉(zhuǎn)化所產(chǎn)所產(chǎn)石腦油石腦油已經(jīng)是我國已經(jīng)是我國乙烯生產(chǎn)乙烯生產(chǎn)的重要原的重要原料來源，從而進一步促進

2、了料來源，從而進一步促進了渣油熱加工工藝渣油熱加工工藝的發(fā)展。的發(fā)展。 2022-7-7石油加工工程3 以以減壓餾分油減壓餾分油為原料，生產(chǎn)為原料，生產(chǎn)汽油、柴油和燃料油汽油、柴油和燃料油的熱的熱 裂化裂化（thermal cracking） ； 以以減壓渣油減壓渣油為原料，生產(chǎn)為原料，生產(chǎn)汽油、柴油、餾分油和焦炭汽油、柴油、餾分油和焦炭的的 焦炭化焦炭化（coking）； 以以常壓重油或減壓渣油常壓重油或減壓渣油為原料，生產(chǎn)以為原料，生產(chǎn)以燃料油燃料油為主的減為主的減粘裂化粘裂化（visbreaking）。400550q目前，焦炭化能力將近目前，焦炭化能力將近 4000萬噸萬噸/年年，仍在繼

3、續(xù)增加，仍在繼續(xù)增加受到青受到青睞睞2022-7-7石油加工工程4一、各種烴類的熱反應(yīng)一、各種烴類的熱反應(yīng)1烷烷 烴烴q烷烴的熱反應(yīng)主要有兩類：烷烴的熱反應(yīng)主要有兩類：C-C 鍵斷裂生成較小的鍵斷裂生成較小的烷烴和烯烴烷烴和烯烴；C-H 鍵斷裂生成碳原子數(shù)不變的鍵斷裂生成碳原子數(shù)不變的烯烴及氫烯烴及氫q上述兩類反應(yīng)都是上述兩類反應(yīng)都是強吸熱反應(yīng)強吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)行為與分子中，其反應(yīng)行為與分子中各各鍵能的大小鍵能的大小有密切的關(guān)系有密切的關(guān)系 第一節(jié)第一節(jié) 石油烴類的熱反應(yīng)石油烴類的熱反應(yīng)2022-7-7石油加工工程5 2022-7-7石油加工工程6烷烴的熱分解反應(yīng)遵循以下規(guī)律：烷烴的熱分解反應(yīng)

4、遵循以下規(guī)律： qC-H鍵鍵的鍵能大于的鍵能大于C-C鍵的鍵的，因此，因此C-C鍵鍵更容易斷裂；更容易斷裂；q長鏈烷烴中，越靠近中間處，其長鏈烷烴中，越靠近中間處，其C-C鍵能鍵能越小，也就越容越小，也就越容易斷裂；易斷裂；q隨著分子量的增大，烷烴中的隨著分子量的增大，烷烴中的C-C鍵及鍵及C-H鍵鍵的的鍵能鍵能都呈都呈減小減小的趨勢，也就是說的趨勢，也就是說分子的熱穩(wěn)定性隨分子量的增大而分子的熱穩(wěn)定性隨分子量的增大而逐漸減?。恢饾u減?。?q異構(gòu)烷烴中的異構(gòu)烷烴中的C-C鍵鍵及及C-H鍵鍵的鍵能都小于正構(gòu)烷烴，的鍵能都小于正構(gòu)烷烴，異異構(gòu)烷烴更容易斷鏈和脫氫構(gòu)烷烴更容易斷鏈和脫氫；q烷烴分子中

5、烷烴分子中叔碳上的氫叔碳上的氫最容易脫除，其次是最容易脫除，其次是仲碳仲碳上的，而上的，而伯碳伯碳上的氫最難脫除上的氫最難脫除2022-7-7石油加工工程72環(huán)烷烴環(huán)烷烴q 環(huán)烷烴的熱反應(yīng)主要是環(huán)烷烴的熱反應(yīng)主要是烷基側(cè)鏈的斷裂烷基側(cè)鏈的斷裂和和環(huán)烷環(huán)環(huán)烷環(huán)的斷裂的斷裂，前者生成較小分子的烯烴或烷烴，后者，前者生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生成較小分子的烯烴及二烯烴q 單環(huán)環(huán)烷烴的脫氫反應(yīng)須在單環(huán)環(huán)烷烴的脫氫反應(yīng)須在600以上才能進行，以上才能進行，但雙環(huán)環(huán)烷烴在但雙環(huán)環(huán)烷烴在500左右就能進行脫氫反應(yīng)，左右就能進行脫氫反應(yīng)，生成生成環(huán)烯烴環(huán)烯烴 2022-7-7石油

6、加工工程83芳香烴芳香烴2+H22CH3CH2CH2+H22+2 H2帶烷基側(cè)鏈的芳烴在受熱條件下主要是發(fā)生帶烷基側(cè)鏈的芳烴在受熱條件下主要是發(fā)生斷側(cè)鏈或脫烷基斷側(cè)鏈或脫烷基反應(yīng)反應(yīng)脫氫縮合脫氫縮合繼續(xù)脫氫繼續(xù)脫氫生成焦碳生成焦碳芳香環(huán)芳香環(huán)極為穩(wěn)定，一般條件下芳環(huán)不會斷裂，但在極為穩(wěn)定，一般條件下芳環(huán)不會斷裂，但在較高溫度較高溫度下會下會進行脫進行脫氫縮合氫縮合反應(yīng)，生成環(huán)數(shù)較多的芳烴，直至生成反應(yīng)，生成環(huán)數(shù)較多的芳烴，直至生成焦炭焦炭。烴類熱反應(yīng)生成的。烴類熱反應(yīng)生成的焦炭是焦炭是H/ C原子比很低的稠環(huán)芳烴原子比很低的稠環(huán)芳烴，具有，具有類石墨狀類石墨狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 2022-7-7石油

7、加工工程94環(huán)烷芳香烴環(huán)烷芳香烴 環(huán)烷芳香烴應(yīng)按照環(huán)烷環(huán)和芳香環(huán)之間的連接方式不同環(huán)烷芳香烴應(yīng)按照環(huán)烷環(huán)和芳香環(huán)之間的連接方式不同而有所區(qū)別：而有所區(qū)別： 中間斷裂，環(huán)中間斷裂，環(huán)烯烴開環(huán)或脫烯烴開環(huán)或脫氫生成芳烴氫生成芳烴1.環(huán)烷烴斷裂環(huán)烷烴斷裂2.環(huán)烷烴脫氫環(huán)烷烴脫氫3.縮合生成焦碳縮合生成焦碳2022-7-7石油加工工程105烯烴烯烴q烯烴在低溫、高壓下，主要的反應(yīng)是烯烴在低溫、高壓下，主要的反應(yīng)是疊合反應(yīng)疊合反應(yīng) q當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到400以上時，以上時，裂解反應(yīng)裂解反應(yīng)開始變得重要，開始變得重要，碳鏈斷裂的位置一般在烯烴雙鍵的碳鏈斷裂的位置一般在烯烴雙鍵的位置位置 q當(dāng)溫度超過

8、當(dāng)溫度超過600時，烯烴縮合成時，烯烴縮合成環(huán)烷烴、環(huán)烯烴和芳環(huán)烷烴、環(huán)烯烴和芳香烴香烴的反應(yīng)變得重要起來的反應(yīng)變得重要起來 RCH2-CH=CH-CH2R2022-7-7石油加工工程116膠質(zhì)和瀝青質(zhì)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)主要是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)主要是多環(huán)、稠環(huán)化合物多環(huán)、稠環(huán)化合物，分子中也多含，分子中也多含有雜原子。它們是有雜原子。它們是分子量分布范圍分子量分布范圍很寬、環(huán)數(shù)及其稠合很寬、環(huán)數(shù)及其稠合程度差別很大的復(fù)雜混合物。縮合程度不同的分子中也程度差別很大的復(fù)雜混合物。縮合程度不同的分子中也含有不同長度的含有不同長度的側(cè)鏈及環(huán)間的鏈橋側(cè)鏈及環(huán)間的鏈橋；膠質(zhì)及瀝青質(zhì)在熱反應(yīng)中，膠質(zhì)及瀝青質(zhì)

9、在熱反應(yīng)中，除經(jīng)縮合反應(yīng)生成除經(jīng)縮合反應(yīng)生成焦炭焦炭外，外，還會發(fā)生還會發(fā)生斷側(cè)鏈、斷鏈橋斷側(cè)鏈、斷鏈橋等反應(yīng)，生成較小的分子；等反應(yīng)，生成較小的分子；對對瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)而言，在而言，在460、45分鐘分鐘的條件下，已轉(zhuǎn)化的的條件下，已轉(zhuǎn)化的原料中約原料中約3/4都轉(zhuǎn)化為都轉(zhuǎn)化為焦炭焦炭。 2022-7-7石油加工工程12q烴類在加熱的條件下，反應(yīng)基本上可以分成烴類在加熱的條件下，反應(yīng)基本上可以分成裂解與縮裂解與縮合（包括疊合）合（包括疊合）兩個方向兩個方向q烴類熱反應(yīng)是一個復(fù)雜的烴類熱反應(yīng)是一個復(fù)雜的平行平行- -順序反應(yīng)順序反應(yīng)，隨著反應(yīng)時，隨著反應(yīng)時間的延長，一方面由于裂解反應(yīng)，生成分子越

10、來越小、間的延長，一方面由于裂解反應(yīng)，生成分子越來越小、沸點越來越低的烴類；另一方面由于縮合反應(yīng)生成分沸點越來越低的烴類；另一方面由于縮合反應(yīng)生成分子越來越大的稠環(huán)芳香烴子越來越大的稠環(huán)芳香烴 q關(guān)于烴類的熱反應(yīng)機理，目前一般都認(rèn)為主要是關(guān)于烴類的熱反應(yīng)機理，目前一般都認(rèn)為主要是自由自由基基反應(yīng)機理反應(yīng)機理 2022-7-7石油加工工程13 以以C16烷烴為例烷烴為例17834162HCHC9484178HCHCHCHHCHCCHHCHCHCHCHC42523639452429422093178433316234163316434163HHHHCCHHCCHHCHHCHHCHHCCHHCCH連

11、鎖反應(yīng)終止自由基結(jié)合生成烷烴，可以看出可以看出 遵循自由基遵循自由基機 理 反 應(yīng) 的機 理 反 應(yīng) 的結(jié) 果 是 ： 液結(jié) 果 是 ： 液體 產(chǎn) 品 中體 產(chǎn) 品 中 烯烯烴 含 量 高烴 含 量 高 ，異 構(gòu) 產(chǎn) 物 很異 構(gòu) 產(chǎn) 物 很少 ； 氣 體 產(chǎn)少 ； 氣 體 產(chǎn)品中，品中，C1、C2多多2022-7-7石油加工工程14二、渣油熱反應(yīng)的特點二、渣油熱反應(yīng)的特點1.1.渣油的熱反應(yīng)比單體烴更明顯地表現(xiàn)出平行渣油的熱反應(yīng)比單體烴更明顯地表現(xiàn)出平行- -順序反應(yīng)的順序反應(yīng)的特征特征；q汽油和中間餾分油的產(chǎn)率會出現(xiàn)最大值汽油和中間餾分油的產(chǎn)率會出現(xiàn)最大值 q氣體和焦炭隨著反應(yīng)深度的增大而

12、單調(diào)的增大氣體和焦炭隨著反應(yīng)深度的增大而單調(diào)的增大 2.渣油熱反應(yīng)時容易生焦；渣油熱反應(yīng)時容易生焦；除由于渣油含有較多的膠質(zhì)和瀝除由于渣油含有較多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)外，不同族烴類之間的相互作用也促進了生焦反應(yīng)；青質(zhì)外，不同族烴類之間的相互作用也促進了生焦反應(yīng)； 3.渣油在熱過程中可發(fā)生相分離渣油在熱過程中可發(fā)生相分離q渣油是一種膠體分散體系渣油是一種膠體分散體系 分散相：瀝青質(zhì)膠束分散相：瀝青質(zhì)膠束分散介質(zhì)：飽和份等分散介質(zhì)：飽和份等指導(dǎo)生產(chǎn)指導(dǎo)生產(chǎn)2022-7-7石油加工工程152022-7-7石油加工工程16渣油熱反應(yīng)產(chǎn)物分布隨時間的變化渣油熱反應(yīng)產(chǎn)物分布隨時間的變化 1-原料；原料； 2-中

13、間餾分；中間餾分； 3-汽油；汽油； 4-裂化氣；裂化氣； 5-殘油；殘油； 6-焦炭焦炭2022-7-7石油加工工程17飽和烴飽和烴膠膠 質(zhì)質(zhì)喹喹 啉啉不溶物不溶物苯不溶苯不溶喹啉可喹啉可溶物溶物裂裂 化化產(chǎn)產(chǎn) 物物斷斷側(cè)側(cè)鏈鏈 脫脫 氫氫 斷斷 側(cè)側(cè) 鏈鏈脫脫氫氫裂裂化化瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)芳香芳香烴烴焦焦 炭炭縮縮聚聚縮縮合合 裂裂化化縮縮聚聚縮縮聚聚縮縮聚聚第二相（液相）第二相（液相）2022-7-7石油加工工程18三、反應(yīng)熱和反應(yīng)速度三、反應(yīng)熱和反應(yīng)速度 1反應(yīng)熱反應(yīng)熱F烴類的熱反應(yīng)通常表現(xiàn)為烴類的熱反應(yīng)通常表現(xiàn)為吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)，渣油的熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)的渣油的熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱通常是以生

14、成通常是以生成每公斤汽油每公斤汽油或或每公斤（汽油每公斤（汽油+ +氣體）氣體）為計算基準(zhǔn)。為計算基準(zhǔn)。 F反應(yīng)熱反應(yīng)熱的大小隨的大小隨原料油原料油的性質(zhì)、的性質(zhì)、反應(yīng)深度反應(yīng)深度等因素的變化而有較大等因素的變化而有較大范圍的變化范圍的變化，其范圍大約在其范圍大約在5002000kJ/kg之間之間F在緩和熱反應(yīng)條件下，重質(zhì)原料油比輕質(zhì)原料油有較大的在緩和熱反應(yīng)條件下，重質(zhì)原料油比輕質(zhì)原料油有較大的反應(yīng)熱反應(yīng)熱（指吸熱效應(yīng)），而在反應(yīng)深度增大時則（指吸熱效應(yīng)），而在反應(yīng)深度增大時則吸熱效應(yīng)降低吸熱效應(yīng)降低。 2反應(yīng)速率反應(yīng)速率q烴類在反應(yīng)深度不大時，烴類在反應(yīng)深度不大時，熱反應(yīng)的速率熱反應(yīng)的速率

15、服從一級反應(yīng)的規(guī)律服從一級反應(yīng)的規(guī)律 ，其其反應(yīng)速率可用以下方程表示：反應(yīng)速率可用以下方程表示： 2022-7-7石油加工工程19 dx/dt = k( a - x ) 式中式中 a - 單位反應(yīng)容積內(nèi)原始反應(yīng)物的摩爾數(shù)；單位反應(yīng)容積內(nèi)原始反應(yīng)物的摩爾數(shù)； x - 在在t 秒鐘內(nèi)反應(yīng)了的摩爾數(shù)；秒鐘內(nèi)反應(yīng)了的摩爾數(shù)； k - 反應(yīng)速率常數(shù)，秒反應(yīng)速率常數(shù)，秒-1 k t = ln a/(a - x ) x/a = y，y 為裂化深度為裂化深度 k t = ln 1/(1 - y) 當(dāng)裂化深度增大時，在溫度一定的條件下當(dāng)裂化深度增大時，在溫度一定的條件下k不再保持為常數(shù)，一般不再保持為常數(shù)，一般

16、是是 k 值隨裂化深度的增大而下降。值隨裂化深度的增大而下降。 未反應(yīng)的原料與新鮮原料相比有較高的穩(wěn)定性未反應(yīng)的原料與新鮮原料相比有較高的穩(wěn)定性； 其次是反應(yīng)產(chǎn)物可能對反應(yīng)有一定的阻滯作用其次是反應(yīng)產(chǎn)物可能對反應(yīng)有一定的阻滯作用。p 在反應(yīng)深度較大時，烴類的熱裂化反應(yīng)在反應(yīng)深度較大時，烴類的熱裂化反應(yīng)不再服從一級反應(yīng)不再服從一級反應(yīng)的規(guī)律的規(guī)律。 2022-7-7石油加工工程20烴類熱分解反應(yīng)速率隨反應(yīng)溫度的升高而增加很快，反烴類熱分解反應(yīng)速率隨反應(yīng)溫度的升高而增加很快，反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)溫度的關(guān)系服從應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)溫度的關(guān)系服從阿累尼烏斯阿累尼烏斯方程；方程；在實際計算中，使用反應(yīng)速率常數(shù)

17、的溫度系數(shù)在實際計算中，使用反應(yīng)速率常數(shù)的溫度系數(shù) kt 有時更有時更為方便。為方便。Kt 的定義是：的定義是： 對于烴類熱裂解反應(yīng)而言，對于烴類熱裂解反應(yīng)而言， Kt 值約在值約在1.5 - 2.0之間，即之間，即反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度每升高每升高10則反應(yīng)速率約提高到原反應(yīng)速率的則反應(yīng)速率約提高到原反應(yīng)速率的1.5 - 2.0倍倍。 2022-7-7石油加工工程21第二節(jié)第二節(jié) 焦炭化過程焦炭化過程q焦炭化過程焦炭化過程(簡稱焦化簡稱焦化)是以是以貧氫的重油貧氫的重油，如減渣、裂化渣，如減渣、裂化渣油等為原料，在高溫油等為原料，在高溫(500550)下進行深度的熱裂化和下進行深度的熱裂化和縮合反

18、應(yīng)的熱加工過程縮合反應(yīng)的熱加工過程q焦化過程的產(chǎn)物有焦化過程的產(chǎn)物有氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭(現(xiàn)主現(xiàn)主要用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油焦要用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油焦)，減渣經(jīng)焦化過程可得到，減渣經(jīng)焦化過程可得到70%80%的餾分油的餾分油q焦化汽油焦化汽油和和焦化柴油焦化柴油中中不飽和烴不飽和烴的含量高，而且的含量高，而且含硫、含硫、氮等氮等非烴類化合物也高，因此，產(chǎn)品的非烴類化合物也高，因此，產(chǎn)品的安定性很差安定性很差2022-7-7石油加工工程22 大慶減壓渣油大慶減壓渣油 勝利減壓渣油勝利減壓渣油 密度，密度，20 0.9239 0.9882 殘?zhí)?，殘?zhí)?，m % 7.55 13

19、.65 產(chǎn)品分布，產(chǎn)品分布，m % ： 氣體氣體 8.3 6.8 汽油汽油 15.7 14.7 柴油柴油 36.3 35.6 蠟油蠟油 25.7 19.0 焦炭焦炭 14.0 23.9 液體收率液體收率 77.7 69.3表表74 延遲焦化的產(chǎn)品產(chǎn)率延遲焦化的產(chǎn)品產(chǎn)率2022-7-7石油加工工程23 組組 分分 含量，含量，v % 組組 分分 含量，含量，v % 氫氫 5.40 戊烷戊烷 2.66 甲烷甲烷 47.80 戊烯戊烯 2.20 乙烷乙烷 13.60 六碳烴六碳烴 0.58 乙烯乙烯 1.82 硫化氫硫化氫 4.14 丙烷丙烷 8.26 二氧化碳二氧化碳 0.32 丙烯丙烯 4.00

20、 一氧化碳一氧化碳 0.81 丁烷丁烷 3.44 氮氮 + 氧氧 0.25表表 焦化氣體組成焦化氣體組成 是目前加工是目前加工高金屬、高殘?zhí)苛淤|(zhì)渣油高金屬、高殘?zhí)苛淤|(zhì)渣油的最有效手段，為催化的最有效手段，為催化裂化、加氫裂化和裂化、加氫裂化和乙烯乙烯生產(chǎn)提供原料，目前是一個十分重要的提生產(chǎn)提供原料，目前是一個十分重要的提高輕質(zhì)油收率的途徑，處理能力占渣油加工總量的比例相當(dāng)大，高輕質(zhì)油收率的途徑，處理能力占渣油加工總量的比例相當(dāng)大，目前是第一位的。目前是第一位的。 2022-7-7石油加工工程24焦炭化過程的主要優(yōu)點是：焦炭化過程的主要優(yōu)點是：（1）它可以加工）它可以加工殘?zhí)恐导爸亟饘俸亢芨邭?/p>

21、炭值及重金屬含量很高的各種劣質(zhì)渣的各種劣質(zhì)渣 油，油，而且過程比較簡單、投資和操作費用較低；而且過程比較簡單、投資和操作費用較低；（2）所產(chǎn)餾分油）所產(chǎn)餾分油柴汽比柴汽比較高；柴油餾分較高；柴油餾分十六烷值十六烷值比較高；比較高；（3）為乙烯生產(chǎn)提供）為乙烯生產(chǎn)提供石腦油石腦油原料；原料；（4）優(yōu)質(zhì)）優(yōu)質(zhì)石油焦石油焦的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。焦炭化過程的主要缺點是：焦炭化過程的主要缺點是：（1） 焦炭產(chǎn)率高及液體產(chǎn)物的質(zhì)量差，需要進一步加氫焦炭產(chǎn)率高及液體產(chǎn)物的質(zhì)量差，需要進一步加氫 精制；精制；（2） 焦炭產(chǎn)率一般為原料殘?zhí)恐档慕固慨a(chǎn)率一般為原料殘?zhí)恐档?.5 - 2倍倍，數(shù)量較大，數(shù)量較大，多數(shù)情況

22、下只能作為普通石油焦。多數(shù)情況下只能作為普通石油焦。 2022-7-7石油加工工程25一、工藝流程一、工藝流程q目前世界上焦化的主要形式是目前世界上焦化的主要形式是延遲焦化延遲焦化和和流化焦化流化焦化q世界上世界上85%以上以上的焦化處理能力都屬的焦化處理能力都屬延遲焦化延遲焦化類型，只有類型，只有少數(shù)國家（如美國）的部分煉油廠采用少數(shù)國家（如美國）的部分煉油廠采用流化焦化流化焦化。 q延遲延遲焦化，是指控制原料油在焦化加熱爐管內(nèi)的反應(yīng)深度、焦化，是指控制原料油在焦化加熱爐管內(nèi)的反應(yīng)深度、盡量減少爐管內(nèi)的結(jié)焦，使反應(yīng)主要在盡量減少爐管內(nèi)的結(jié)焦，使反應(yīng)主要在焦炭塔內(nèi)焦炭塔內(nèi)進行進行 q延遲焦化裝

23、置的工藝流程有不同的類型，就生產(chǎn)規(guī)模而言，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，有有一爐兩塔（焦炭塔）流程、兩爐四塔流程一爐兩塔（焦炭塔）流程、兩爐四塔流程等。等。 2022-7-7石油加工工程26新鮮原料新鮮原料+ +循環(huán)油循環(huán)油340 - 350 380 500 2022-7-7石油加工工程27工藝流程說明：工藝流程說明：焦炭塔焦炭塔是循環(huán)使用，間隙操作，當(dāng)一個塔內(nèi)的焦炭聚結(jié)到塔的是循環(huán)使用，間隙操作，當(dāng)一個塔內(nèi)的焦炭聚結(jié)到塔的2/3高度時，進行切換，通過四通閥將原料切換進另一個焦炭塔。高度時，進行切換，通過四通閥將原料切換進另一個焦炭塔。每個塔的每個塔的切換周期切換周期包括

24、包括生焦時間和除焦及輔助操作生焦時間和除焦及輔助操作所需的時間），所需的時間），一般約一般約24小時小時。生焦時間與原料的性質(zhì)，特別是原料的殘?zhí)恐?，。生焦時間與原料的性質(zhì)，特別是原料的殘?zhí)恐?，及焦炭質(zhì)量的要求有關(guān)（特別是焦炭的揮發(fā)分含量及焦炭質(zhì)量的要求有關(guān)（特別是焦炭的揮發(fā)分含量)。1. 為了使處于高溫的原料油在爐管內(nèi)不要發(fā)生過多的裂化反應(yīng)以致為了使處于高溫的原料油在爐管內(nèi)不要發(fā)生過多的裂化反應(yīng)以致造成爐管內(nèi)結(jié)焦，就要設(shè)法縮短原料油在爐管內(nèi)的停留時間，采造成爐管內(nèi)結(jié)焦，就要設(shè)法縮短原料油在爐管內(nèi)的停留時間，采用向爐管內(nèi)用向爐管內(nèi)注水注水（或（或水蒸氣水蒸氣）以加快爐管內(nèi)的流速，注水量通常）以加

25、快爐管內(nèi)的流速，注水量通常約為處理量的約為處理量的2左右。左右。2022-7-7石油加工工程28 對加熱爐最重要的要求是爐膛的對加熱爐最重要的要求是爐膛的熱分布良好、各部分爐管熱分布良好、各部分爐管的表面熱強度均勻、而且爐管環(huán)向熱分布良好的表面熱強度均勻、而且爐管環(huán)向熱分布良好，避免，避免局部局部過熱過熱的現(xiàn)象發(fā)生的現(xiàn)象發(fā)生 延遲焦化裝置常用的爐型是延遲焦化裝置常用的爐型是雙面加熱無焰燃燒爐雙面加熱無焰燃燒爐 延遲焦化裝置采用延遲焦化裝置采用水力除焦水力除焦，利用高壓水（約，利用高壓水（約120巴）從水巴）從水力切焦器噴嘴噴出的強大沖擊力，將焦炭切割下來。力切焦器噴嘴噴出的強大沖擊力，將焦炭切

26、割下來。 延遲焦化雖然目前是最廣泛采用的一種焦化流程，但是它延遲焦化雖然目前是最廣泛采用的一種焦化流程，但是它改進空間改進空間仍然很大仍然很大。 2022-7-7石油加工工程298. 最近國內(nèi)新建裝置常采用最近國內(nèi)新建裝置常采用對流串輻射對流串輻射工藝，原料油經(jīng)換熱后先進原工藝，原料油經(jīng)換熱后先進原料緩沖罐，然后泵送進加熱爐料緩沖罐，然后泵送進加熱爐對流段與輻射段連續(xù)加熱對流段與輻射段連續(xù)加熱，不再由對流，不再由對流段后抽出進分餾塔換熱，這樣可以段后抽出進分餾塔換熱，這樣可以靈活調(diào)控循環(huán)比靈活調(diào)控循環(huán)比。 9. 由于延遲焦化的操作是由于延遲焦化的操作是循環(huán)式操作循環(huán)式操作，帶來許多操作連鎖影響

27、問題，帶來許多操作連鎖影響問題，例如例如壓力變動、溫度變動、操作不穩(wěn)壓力變動、溫度變動、操作不穩(wěn)等，又如焦炭塔塔頂?shù)?，又如焦炭塔塔頂油氣攜帶焦油氣攜帶焦粉粉會促使大油氣管線和分餾塔塔底結(jié)焦，加熱爐進料中含有會促使大油氣管線和分餾塔塔底結(jié)焦，加熱爐進料中含有焦粉焦粉會促會促進爐管結(jié)焦，在炭化過程中這些焦粉促進縮合使焦炭產(chǎn)率增大，使焦進爐管結(jié)焦，在炭化過程中這些焦粉促進縮合使焦炭產(chǎn)率增大，使焦炭的機械強度降低，容易產(chǎn)生粉焦等。炭的機械強度降低，容易產(chǎn)生粉焦等。 2022-7-7石油加工工程30 反應(yīng)產(chǎn)物在分餾塔中進行分餾。與一般油品分餾塔比反應(yīng)產(chǎn)物在分餾塔中進行分餾。與一般油品分餾塔比較，焦化分餾

28、塔主要有兩個特點：較，焦化分餾塔主要有兩個特點：分餾塔的特點：分餾塔的特點： 塔的下部是塔的下部是換熱段換熱段，新鮮原料油與高溫油氣換熱，同時起，新鮮原料油與高溫油氣換熱，同時起到洗滌的作用，將反應(yīng)油氣中攜帶的焦沫到洗滌的作用，將反應(yīng)油氣中攜帶的焦沫淋洗淋洗下來；下來；1. 部分部分塔底油進行循環(huán)塔底油進行循環(huán)，為了避免塔底結(jié)焦和堵塞。，為了避免塔底結(jié)焦和堵塞。2022-7-7石油加工工程312022-7-7石油加工工程32三、延遲焦化的原料和反應(yīng)條件三、延遲焦化的原料和反應(yīng)條件1. 原原 料料 原油、常壓重油、減壓渣油、燃料油、瀝青等原油、常壓重油、減壓渣油、燃料油、瀝青等（1）原料油性質(zhì)對

29、選擇適宜的）原料油性質(zhì)對選擇適宜的單程裂化深度和循環(huán)油和循環(huán)比單程裂化深度和循環(huán)油和循環(huán)比有重要影響有重要影響 循環(huán)比循環(huán)比是反應(yīng)產(chǎn)物在分餾塔分出的塔底循環(huán)油與新鮮原料是反應(yīng)產(chǎn)物在分餾塔分出的塔底循環(huán)油與新鮮原料油的流量之比。油的流量之比。對于對于較重的、易結(jié)焦較重的、易結(jié)焦的原料，由于其粘度大、瀝青質(zhì)含量的原料，由于其粘度大、瀝青質(zhì)含量高、殘?zhí)恐荡?，單程裂化深度受到限制，就要采用高、殘?zhí)恐荡螅瑔纬塘鸦疃仁艿较拗?，就要采用較大的較大的循環(huán)比循環(huán)比。通常對于一般原料，。通常對于一般原料，循環(huán)比為循環(huán)比為0.10.5；對于重質(zhì)、；對于重質(zhì)、易結(jié)焦原料，循環(huán)比較大，有時達(dá)易結(jié)焦原料，循環(huán)比較大，有

30、時達(dá)1.0左右。左右。2022-7-7石油加工工程33（2）原料油性質(zhì)還與）原料油性質(zhì)還與加熱爐爐管內(nèi)結(jié)焦加熱爐爐管內(nèi)結(jié)焦的情況有關(guān)的情況有關(guān) 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，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，此溫度范圍稱為此溫度范圍稱為臨界分解溫度范圍臨界分解溫度范圍 原料油的原料油的UOP K值越大值越大，則臨界分解溫度范圍的，則臨界分解溫度范圍的起始溫起始溫度越低度越低 原油中所含的原油中所含的鹽類鹽類幾乎全部集中到減壓渣油中。在焦化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，使其中的鹽類沉積爐管里，由于原料油的分解、汽化，使其中的鹽類沉

31、積在管壁上在管壁上有些重金屬鹽類的存在會有些重金屬鹽類的存在會促進脫氫促進脫氫反應(yīng)，進而促進縮合反應(yīng)，進而促進縮合生焦，為了延長開工周期，必須限制原料油的生焦，為了延長開工周期，必須限制原料油的含鹽量含鹽量。 2022-7-7石油加工工程34 2. 加熱爐出口溫度加熱爐出口溫度p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)，直接是延遲焦化裝置的重要操作指標(biāo)，直接影響到影響到爐管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度爐管內(nèi)和焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)深度，從而影響到焦化，從而影響到焦化產(chǎn)物的產(chǎn)率和性質(zhì)。產(chǎn)物的產(chǎn)率和性質(zhì)。p對于同一種原料，加熱爐對于同一種原料，加熱爐出口溫度升高出口溫度升高，反應(yīng)速度和反，反應(yīng)速

32、度和反應(yīng)深度增大，氣體、汽油和柴油的產(chǎn)率應(yīng)深度增大，氣體、汽油和柴油的產(chǎn)率增大增大，而焦化蠟，而焦化蠟油的產(chǎn)率油的產(chǎn)率減小減小 p焦炭中的揮發(fā)分由于加熱爐出口溫度升高而降低，因此焦炭中的揮發(fā)分由于加熱爐出口溫度升高而降低，因此使使焦炭的產(chǎn)率有所減小焦炭的產(chǎn)率有所減小 p提高加熱爐出口溫度，可以使泡沫層在高溫下充分反應(yīng)提高加熱爐出口溫度，可以使泡沫層在高溫下充分反應(yīng)和生成焦炭，從而和生成焦炭，從而降低泡沫層的高度降低泡沫層的高度 p加熱爐出口溫度的提高受到加熱爐出口溫度的提高受到加熱爐熱負(fù)荷加熱爐熱負(fù)荷的限制，提高的限制，提高加熱爐出口溫度會使?fàn)t管內(nèi)結(jié)焦速度加快及造成爐管局加熱爐出口溫度會使?fàn)t管

33、內(nèi)結(jié)焦速度加快及造成爐管局部過熱而發(fā)生變形，縮短了裝置的開工周期。部過熱而發(fā)生變形，縮短了裝置的開工周期。2022-7-7石油加工工程353. 系統(tǒng)壓力系統(tǒng)壓力系統(tǒng)壓力一般制焦炭塔的系統(tǒng)壓力一般制焦炭塔的操作壓力操作壓力。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。油品在塔內(nèi)的停留時間，從而降低了反應(yīng)深度。壓力降低會使壓力降低會使蠟油產(chǎn)率增大而使柴油產(chǎn)率降低蠟油產(chǎn)率增大而使柴油產(chǎn)率降低。為了取。為了取得較高的柴油產(chǎn)率，應(yīng)采用較高的壓力；為了取得較高得較高的柴油產(chǎn)率，應(yīng)采用較高的壓力；為了取得較高的蠟油

34、產(chǎn)率則應(yīng)采用較低的壓力。的蠟油產(chǎn)率則應(yīng)采用較低的壓力。一般焦炭塔的操作壓力在一般焦炭塔的操作壓力在 1.22.8 大氣壓之間，但在生大氣壓之間，但在生產(chǎn)針狀焦時，為了使富芳烴的油品進行深度反應(yīng)，采用產(chǎn)針狀焦時，為了使富芳烴的油品進行深度反應(yīng)，采用約約7大氣壓的操作壓力。大氣壓的操作壓力。 2022-7-7石油加工工程36三、石油焦三、石油焦石油焦的質(zhì)量和售價對焦化過程的經(jīng)濟效益有重要的影響。石石油焦的質(zhì)量和售價對焦化過程的經(jīng)濟效益有重要的影響。石油焦按其外形及性質(zhì)可以分為油焦按其外形及性質(zhì)可以分為普通焦和優(yōu)質(zhì)焦（針狀焦），普通焦和優(yōu)質(zhì)焦（針狀焦），具具體地可以分為體地可以分為海綿狀焦、蜂窩狀焦

35、、彈丸焦和針狀焦海綿狀焦、蜂窩狀焦、彈丸焦和針狀焦。海綿狀焦海綿狀焦-亦即亦即無定形焦無定形焦，是由，是由較高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量的原料的原料生成的石油焦，主要作為普通固體燃料生成的石油焦，主要作為普通固體燃料 。蜂窩狀焦蜂窩狀焦-是由是由低或中等膠質(zhì)低或中等膠質(zhì)-瀝青質(zhì)含量的原料瀝青質(zhì)含量的原料生成的石油焦，生成的石油焦，其最大的用途是作為煉鋁工業(yè)中的陽極其最大的用途是作為煉鋁工業(yè)中的陽極 。 彈丸焦彈丸焦是由是由高瀝青質(zhì)、高金屬和高殘?zhí)苛淤|(zhì)原料高瀝青質(zhì)、高金屬和高殘?zhí)苛淤|(zhì)原料時容易生成時容易生成彈丸焦彈丸焦 ，只能用作發(fā)電、水泥等工業(yè)燃料，只能用作發(fā)電、水泥等工業(yè)燃料 。針狀焦

36、針狀焦-是由是由含芳香烴多的裂解渣油或催化裂化澄清油含芳香烴多的裂解渣油或催化裂化澄清油作原料作原料生成的石油焦，針狀焦經(jīng)石墨化后可制造出高級的電極，具有生成的石油焦，針狀焦經(jīng)石墨化后可制造出高級的電極，具有結(jié)晶程度高、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電率高等特性。針狀焦的另一結(jié)晶程度高、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電率高等特性。針狀焦的另一要求是要求是含硫較低含硫較低，一般在，一般在0.5%以下。以下。 2022-7-7石油加工工程37（a）海綿焦、蜂窩焦）海綿焦、蜂窩焦 （b）針狀焦；）針狀焦； （c）彈丸焦）彈丸焦2022-7-7石油加工工程38第三節(jié)第三節(jié) 減粘裂化減粘裂化q減粘裂化減粘裂化(簡稱減粘簡稱減粘)實質(zhì)上是一種以渣油為原料的淺度熱實質(zhì)上是一種以渣油為原料的淺度熱裂化裂化（轉(zhuǎn)化率小于（轉(zhuǎn)化率小于10%）q減粘的目的是將重質(zhì)高粘度石油原料通過淺度熱裂化轉(zhuǎn)