畢業(yè)設(shè)計(jì)-延遲焦化工藝計(jì)算書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是以煤焦油為原料的延遲焦化工藝流程的設(shè)計(jì)。由于原油價(jià)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?，雜質(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

2、一要求。故本設(shè)計(jì)采取延遲焦化工藝對30萬噸煤焦油進(jìn)行加工。本設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算。詳盡閱讀了三篇外文——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(jì)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。</p&g

3、t;<p>　　關(guān)鍵詞：延遲焦化；煤焦油；焦化分餾塔；焦化加熱爐；焦炭塔</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is take the coal-tar oil as raw material delayed coking technical process design. as a resul

4、t of crude oil price unceasing rise, oil resource day after day depletion. The various countries by adopts the different method in abundance, seeks the crude oil the substitute. The coal-tar oil - - one kind of crude oil

5、 substitute, it is refines from the coal, in which includes the massive bunker oil fraction, and important organic industrial chemicals, but because the carbon residue value is</p><p>　　Key word: The delayed

6、 coking, the coal-tar oil, the coked fractionating tower, coke the heating furnace, the coke tower</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 綜述：延遲焦化的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)</p><p>　　1.1 前言 ………………………

7、………………………………………….1</p><p>　　1.2 焦化工藝</p><p>　　1.2.3 焦化原理 …………………………………………………………….1</p><p>　　1.2.4 渣油熱反應(yīng)的特點(diǎn) …………………………………………………5</p><p>　　1.2.5 原料 ……………………………………………………

8、………….....7</p><p>　　1.2.6 工藝參數(shù) …………………………………………………………….7</p><p>　　1.2.7 工藝流程 …………………………………………………………….9</p><p>　　1.2.8 焦化產(chǎn)品 ……………………………………………………………11</p><p>　　1.3 焦化工藝技

9、術(shù)及進(jìn)展</p><p>　　1.3.1 提高焦化過程液收 ………………………………………………..13</p><p>　　1.3.2 焦化塔消泡 ..…………………………………………………..…..15</p><p>　　1.4 煤焦油部分 …………………………………………………….……18</p><p>　　2 焦化工藝計(jì)算部分：3

10、0萬噸/年煤焦油延遲焦化工藝計(jì)算</p><p>　　2.1 煤焦油評論 …………………………………………………………..24</p><p>　　2.2 焦化分餾塔的設(shè)計(jì) ……………………………………………....... 25</p><p>　　2.3 焦化加熱爐的設(shè)計(jì) …………………………………………...……..39</p><p>

11、　　2.4 焦炭塔的設(shè)計(jì) ………………………………………………………..40</p><p>　　2.5 附圖 …………………………………………………………….……..46</p><p>　　3參考文獻(xiàn) …………………………………………………………….…..49</p><p><b>　　綜述</b></p><p>

12、;　　延遲焦化工藝的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　延遲焦化是一個(gè)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。</p><p>　　延遲焦化工藝自30

13、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。[1~3]</p><p><b>　　焦化工藝</b></p><p><b>　　1 焦化原理</b>&l

14、t;/p><p>　　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。</p><p>　　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

15、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。</p><p>　　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(gè)氫自由基而生成氫氣甲烷及一個(gè)新的自由基。較大的自由基不穩(wěn)定，會(huì)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和烷烴。除了甲基自由基

16、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：[2]</p><p><b>　　1.1 烴的熱反應(yīng)</b></p><p>　　渣油熱加工過程的反應(yīng)溫度一般在400~450℃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

17、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。</p><p><b>　　1.1.1 烷烴</b></p><p>　　烷烴的熱反應(yīng)主要有兩類：</p><p>　?、?C-C鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴。</p><p>

18、;　　② C-H鍵斷裂生成碳原子數(shù)保持不變的烯烴及氫。</p><p>　　上述兩類反應(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。</p><p>　　烷烴熱淚盈眶分解反應(yīng)的某些規(guī)律性：</p><p>　?、?C-H鍵的鍵能大于C-C鍵的，因此C-C鍵更易于斷裂。</p><p>　?、?長鏈烷烴中，越靠近中間處，

19、其C-C鍵能越小，也就越容易斷裂。</p><p>　　③ 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。</p><p>　?、?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。</p><p>　?、?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)

20、判斷，在500℃左右，烷烴脫氫反應(yīng)進(jìn)行的程度不大。</p><p><b>　　(2) 環(huán)烷烴</b></p><p>　　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。</p><p>　　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

21、環(huán)烯烴。</p><p><b>　　(3) 芳香烴</b></p><p>　　芳香環(huán)極為不穩(wěn)定，一般條件下芳環(huán)不會(huì)斷裂，但在較高濁度下會(huì)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)。</p><p>　　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)

22、鏈的脫氫反應(yīng)則須在更高的溫度（650~700℃）時(shí)才能發(fā)生。</p><p><b>　　(4) 環(huán)烷芳香烴</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　(5) 烯烴</b></p><p>　　雖然在直餾餾分油和渣油中幾乎

23、不含有烯烴，但是從各種烴類熱反應(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(shí)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。</p><p>　　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(huì)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(huì)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

24、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β位置。</p><p>　　烯烴分子的斷裂的位置一般在烯烴雙鍵的β位置。</p><p>　　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(shí)，烯烴縮合成芳香烴、環(huán)烷烴和環(huán)烯烴的

25、反應(yīng)變得重要起來了。</p><p>　　(6) 膠質(zhì)和瀝青質(zhì)</p><p>　　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?？s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(huì)發(fā)生斷側(cè)鏈、斷鏈橋等反應(yīng)，生成較小的分子。</p>

26、<p>　　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(gè)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)是一種復(fù)雜的閏行順序反應(yīng)。這些平行的反應(yīng)不會(huì)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)浔群芨叩慕固俊?lt;/p><p>　　關(guān)于烴類熱反應(yīng)

27、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(shí)，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。</p><p>　　2 渣油熱反應(yīng)的特點(diǎn)</p><p>　　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)。&l

28、t;/p><p>　　2.1渣油熱反應(yīng)比單體烴更明顯地表現(xiàn)出平行-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(gè)深度時(shí)會(huì)出現(xiàn)最大值，而作為最終產(chǎn)物的氣體和焦炭則在某個(gè)反應(yīng)濃度時(shí)開始產(chǎn)生，并隨著反應(yīng)深度的增大而單調(diào)地增大。</p><p>　　2.2 渣油熱反應(yīng)時(shí)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?/p>

29、烴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(shí)，不僅裂解反應(yīng)速度低，而且生焦速也低</p><p>　　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。</p><p>　　2.3 渣油在熱過程中的相分離問題。</p><p>　　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)開成的膠束。由于膠

30、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(huì)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(shí)，作為膠溶組分的膠質(zhì)含量是逐漸減少。這些變化都會(huì)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(huì)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

31、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)。</p><p>　　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(huì)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(shí)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、

32、分層現(xiàn)象，對生產(chǎn)合格燃料油也是不允許的。[1]</p><p><b>　　2原料</b></p><p>　　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：</p><p>　　1 減壓渣油，有時(shí)也可以使用常壓重油；</p&

33、gt;<p><b>　　2 減粘裂化渣油；</b></p><p>　　3 溶劑脫瀝青裝置的脫油瀝青也可作焦化原料；</p><p>　　4 熱裂化焦油、催化裂化澄清和裂解渣油作焦化原料時(shí)，可以生產(chǎn)持量很好的針狀焦；</p><p><b>　　5 煉廠的廢渣；</b></p><p&g

34、t;　　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。</p><p>　　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。[2]<

35、;/p><p><b>　　3 工藝參數(shù)</b></p><p><b>　　3.1 循環(huán)比</b></p><p>　　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(gè)主要工藝參數(shù)為操作溫度、操作壓力和循環(huán)比。</p><p>　　原料油性質(zhì)對選擇適宜的單

36、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(shí)達(dá)1.0左右。</p>&l

37、t;p>　　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度越低。在加熱爐加熱時(shí)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(shí)間，從而抑制結(jié)焦反應(yīng)。</p><p>　　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

38、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。[2]</p><p>　　3．2 加熱爐出口溫度</p><p>　　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

39、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)分由于加熱爐出口溫度升高而降低，因此使焦炭的產(chǎn)北有所減小。</p><p>　　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。

40、</p><p>　　加熱爐出口溫度的提高受到加熱爐熱負(fù)荷的限制，同時(shí)，提高加熱爐出口溫度會(huì)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。</p><p><b>　　3．3 系統(tǒng)壓力</b></p><p&g

41、t;　　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(shí)間，從而降低了反應(yīng)深度。一般來說，壓力降低會(huì)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0.18~0.28Mpa之間，但在生產(chǎn)針狀焦時(shí)，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。</p><p

42、><b>　　4 工藝流程</b></p><p>　　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。</p><p>　　原料油（減壓渣油）經(jīng)換熱及加熱爐對流管加管加熱到340~350℃，進(jìn)入分餾塔下部，與來自焦炭塔頂問的高溫油氣（430~440℃）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39

43、0℃）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(gè)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。[1]<

44、;/p><p><b>　　5 主要設(shè)備</b></p><p>　　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：</p><p><b>　　5.1 加熱爐</b></p><p>　　加熱爐是延遲焦化的心臟設(shè)備，它為整個(gè)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

45、。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。</p><p><b>　　5.2 焦炭塔</b></p><p>　　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)。600~800Kt/a和延遲焦化裝置，采用4臺(tái)焦炭塔時(shí)，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</p>&

46、lt;p><b>　　5.3 分餾塔</b></p><p>　　延遲焦化的分餾塔是分餾焦化產(chǎn)品的設(shè)備；但設(shè)計(jì)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(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，這主要是焦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

47、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。[3]</p><p><b>　　6 焦化產(chǎn)品</b></p><p>　　延遲焦化產(chǎn)品主要性質(zhì)如下</p><p><b>　　6．1 焦化汽油</b&g

48、t;</p><p>　　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50~60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重整的原料，以進(jìn)一步提高質(zhì)量。</p><p><b>　　6．2 焦化柴油</b>

49、;</p><p>　　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。</p><p>　　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

50、裂化不同，使焦化柴油的質(zhì)量明顯優(yōu)于催化裂化柴油。</p><p><b>　　6．3 焦化蠟油</b></p><p>　　焦化瓦斯油（CGO）一般指350~500℃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VGO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

51、化裂化裝置的情況而定。為了擴(kuò)大催化裂化原料量，有時(shí)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。</p><p><b>　　6.4 焦炭</b></p><p>　　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。</p><p><b

52、>　　6.5 焦化氣體</b></p><p>　　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]</p&g

53、t;<p><b>　　焦化工藝技術(shù)及進(jìn)展</b></p><p>　　延遲焦化存在的問題是液體產(chǎn)物的收率低和焦炭價(jià)值不高而且銷路有時(shí)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(shí)，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

54、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</p><p>　　1 提高焦化過程的液收</p><p>　　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。</p><

55、p>　　1.1 加劑抑制不飽和烴的進(jìn)一步縮合</p><p>　　渣油原料在焦化干革命中同時(shí)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

56、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(shí)間。焦炭的產(chǎn)率可以顯著減少。</p><p>　　1.2 加重芳烴或富芳油提高焦化液收</p><p>　　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>

57、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(huì)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<1.0%）作為添加劑加入到焦化進(jìn)料中，中型裝置（單和通過）試驗(yàn)結(jié)果表明加入油漿10%后可提高C5+液體產(chǎn)物收率0.5%左右。而工業(yè)裝置試驗(yàn)結(jié)果表明加入0.6%~0.7%左右的油漿可增加1%~2%。當(dāng)然產(chǎn)品分布還與反應(yīng)溫度和停留時(shí)間有關(guān)系。</p><p>　　1.3

58、 加金屬催化劑</p><p>　　ELF公司曾提出在焦化進(jìn)料中預(yù)先混入抑制生焦的金屬催化劑，加入量為100ug/g以上，所用的金屬包括V，Mo，W，Cr，F(xiàn)e，Co和Ni 等。由于催化劑的使用限制和減少了生焦，從而使液收有所增加。日本能源公司(Japan Energy Co.)則提出在渣油進(jìn)料中加入適量稀土金屬化合物作為催化劑，既提高液收，又增加了所產(chǎn)焦炭的燃燒性能。</p><p>　

59、　1.4 優(yōu)化操作條件</p><p>　　延遲焦化過程的基本反應(yīng)是熱裂解和縮合，產(chǎn)品（氣，油，焦）質(zhì)量主要取決于進(jìn)料性質(zhì)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，渣油進(jìn)料在焦化爐中快速（一般5min左右）升溫至約495℃，然后送到焦化塔中反應(yīng)。每塔運(yùn)行周期約24h為了提高液收和焦炭質(zhì)量，許多廠家對擔(dān)任進(jìn)行了優(yōu)化。為了防止和減少焦化爐結(jié)焦，常規(guī)延遲焦化過程都要從焦化油氣中冷凝出足夠多的重組分油作為循環(huán)與原料渣油一起進(jìn)焦化爐。Conoco公

60、司先是提高減少重組分循環(huán)量現(xiàn)時(shí)在爐入口加入適量稀釋油代替，據(jù)稱僅此即減少生焦，增加液收。Conoco公司隨后又提出完全用稀釋油代替，據(jù)最重沸點(diǎn)餾分冷凝后全部出系統(tǒng)。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是靠在分餾塔渣油進(jìn)料口上方從焦化塔來的油氣進(jìn)塔口的下方安裝一個(gè)集油盤來完成的。靠減少循環(huán)來提高液收已被許多煉廠所采用。優(yōu)化操作的另一個(gè)思路是調(diào)整進(jìn)料速率。焦化塔內(nèi)的油氣焦停留時(shí)間直接影響到產(chǎn)品分布，而油氣停留時(shí)間除愛進(jìn)料速率，塔內(nèi)油氣溫度壓力，蒸汽注入量等因素影

61、響外焦化塔內(nèi)剩余的供油氣停留空間大小也有直接影響。如果以固定的速率進(jìn)料，則隨著塔內(nèi)焦位的不斷升高，塔中油氣停留時(shí)間和其安條件都將在較大范圍內(nèi)變化。</p><p><b>　　2焦化塔消泡</b></p><p>　　在延遲焦化過程中，從焦化爐來的500℃左右的高溫原料油自底部進(jìn)入焦化塔進(jìn)行裂銀和縮合反應(yīng)，生成焦炭和較原料油為輕的油氣，待焦炭塔快滿進(jìn)將進(jìn)料切換到第二個(gè)

62、焦化塔。而第一個(gè)焦化塔則進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)：冷卻除焦預(yù)熱進(jìn)料。在焦化塔內(nèi)焦炭層上部的固淮氣界面上通常有大量的泡沫，當(dāng)塔內(nèi)焦位較高時(shí)泡沫容易被油氣帶入分餾塔操作不穩(wěn)。</p><p>　　2.1 加含硅消泡劑 </p><p>　　為了避免泡灑夾帶，Nalco化學(xué)公司在1971年提出用粘度在0。15㎡/S以上的聚二甲基硅氧烷作為焦化塔消泡劑。硅氧烷聚合物可以減少焦化塔內(nèi)泡沫的表面張力從而

63、導(dǎo)致破泡，因而70年代以來以聚二甲基硅氧烷為代表的含硅聚合手在延遲焦化的焦化塔消泡中得到了較廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　加消泡劑通常在焦化塔停止進(jìn)料前的最后幾小時(shí)進(jìn)行，此時(shí)泡沫已接近焦化塔頂。加劑可從塔頂加入，也可以從塔頂部的側(cè)壁加入。為了較準(zhǔn)確的控制加劑時(shí)間和加劑量，一般是讓消泡劑通過外部閉路循環(huán)在適當(dāng)進(jìn)間噴入焦化塔頂部。由于靠近焦化塔壁處的溫度高達(dá)430~480℃。為避免消劑管路結(jié)焦，工業(yè)上都用蒸汽將消

64、泡劑噴入。噴消泡劑時(shí)一個(gè)閥門被打開，循環(huán)的消泡劑進(jìn)入蒸汽線被蒸汽噴入焦化塔頂與泡沫接觸消泡。</p><p>　　2.2 用惰性氣體保護(hù)含硅消泡劑</p><p>　　用蒸汽攜帶消泡劑的缺點(diǎn)是蒸汽可引起一定數(shù)量的消泡劑分解。分解出的較易揮發(fā)的含硅物質(zhì)被焦化塔內(nèi)的氣相帶走，這既浪費(fèi)了消泡劑，又對下游裝置的催化劑造成了污染。為了克服這一問題，Amoco公司提出用惰性蒸汽將消泡劑噴入塔中。他們考

65、察了不同粘度的聚硅氧烷肖泡劑在不同氣氛下的熱穩(wěn)定性，試驗(yàn)條件為在熱重儀中裝入樣品，密封，通氣量為105mL/min升溫速度為10℃/min ，然后失重。結(jié)果表明，對不同熱穩(wěn)定性的硅消泡劑，在有水蒸汽的氣氛中穩(wěn)定性都顯著下降。在焦化裝置上使用時(shí)仍將消泡劑在外部閉路管線中循環(huán)，聚二甲基硅氧烷先用煤油稀釋為含劑2。5%的煤油溶液。噴劑時(shí)將消泡劑引入氮?dú)夤芫€用氮?dú)鈬娙雽⑾輨﹪娙虢够?。?jù)Amoco公司的工業(yè)裝置測試結(jié)果，在效果相當(dāng)?shù)那闆r下，用

66、氮?dú)鈬娙肟蓪⑾輨┯昧繌挠谜羝M(jìn)的120ug/g降為60ug/g。</p><p>　　2.3 用植物油代替含硅聚合物消泡劑</p><p>　　氮?dú)獗Ｗo(hù)減少了聚硅氧嘗的分解，從而可顯著降低其用理，但含硅化合物對下游裝置催化劑的污染仍不能從要本上得到解決。別外硅硅基劑價(jià)格昂貴，也很難分散于渣油中，并且還和焦化塔及下游裝置的金屬器壁反應(yīng)，這些都是使用大地基消泡劑難以克服的問題。</p&

67、gt;<p>　　Betz Laboratories Inc.1994年提出用Jojoba（一種植物）油來打替硅基消泡劑用于焦化塔頂消泡。在焦化試驗(yàn)裝置上控制泡沫高度為一定值，其安條件相同時(shí)不同消泡劑用量如下（各種消泡劑使用前都用溶劑稀釋）：</p><p>　　試驗(yàn)表明用Jojoba油（不用精制）作消泡劑其效果可與用聚異丁烯和磺化烴油相比，但比聚二甲基硅氧烷差，達(dá)到相同效果時(shí)用量是大地基劑的10們

68、左右。盡管用量較大，但由于Jojoba油無比大地基油便宜，仍有一定的實(shí)際意義。</p><p>　　3 減下焦炭中的硫含量</p><p>　　世界范圍內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)使得高硫焦的價(jià)值大幅降低，但煉廠經(jīng)常因?yàn)槟承┰蜻€不得不用焦化裝置加工高硫渣油傳統(tǒng)的延遲焦化裝置運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，焦炭硫含量是渣油原料硫含量的1.3~1.6倍。Texaco公司發(fā)明了一種方法可以使焦炭中的硫含量低于原料硫含量。當(dāng)

69、用焦化原料的戊烷不溶物（ASTM D~893測得）和殘?zhí)亢浚ˋSTM D4530）之比作為特性因素K表征原料性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該特性因素K值真接影響焦中硫含量和原料硫含量的關(guān)系。不同特性因素的焦化原料試驗(yàn)結(jié)果見表1</p><p>　　試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)K值>=1時(shí)，焦炭硫含量即可以低于原料硫含量?；诖?，Texaco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

70、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0.5~0.9倍。[3]</p><p><b>　　煤焦油部分</b></p><p>　　煤氣化廠在生產(chǎn)煤氣的同時(shí)，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

71、方案，對煤焦油進(jìn)行了延遲焦化工藝設(shè)計(jì)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(shí)，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。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

72、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。</p><p>　　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

73、解和掌握了煤焦油焦化后的各種性能。</p><p>　　在高壓條件下操作時(shí)，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</p><p>　　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(shí)，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。</p><p>　　另外，全餾分

74、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。</p><p>　　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(bào)

75、道，前幾年，德國煤焦油產(chǎn)量從150萬噸減少為50萬噸，法國20個(gè)焦化廠只保留一個(gè)，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(jià)格高達(dá)12萬美元／噸。但是，2002年以來，由于全球鋼鐵業(yè)

76、的快速發(fā)展，焦炭開始變得緊俏，價(jià)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。</p><p>　　4 煤焦油的綜合利用</p><p>　　煤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450～600％ 可以得到低溫焦油；干餾溫度在700～900~C得到中溫焦油；高溫焦油的干餾溫度在1 000％ 左右

77、。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

78、富，年產(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。</p><p>　　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。</p><p>　　4.2 特殊精餾技術(shù)</p><p>　　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

79、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。</p><p><b>　　4.3 瀝青深加工</b></p><p>　　瀝青是煤焦油蒸餾中的殘?jiān)?，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

80、各種炭素材料不可替代的原料。目前煤焦油瀝青在國外的主要用途：</p><p>　　生產(chǎn)各種炭素電極的粘結(jié)劑和浸漬劑，即電極瀝青；</p><p>　　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；</p><p>　　其他如防水防腐涂料和筑路材料等。</p><p>　　3 低溫焦油的綜合利用</p><p>　

81、　低溫焦油中的酚類化合物以低級酚為主，主要集中在170～210~C、210～230~C的兩種餾分中，大約占焦油總量的l3．7％ ，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13．4％ ，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。</p><p>　　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、

82、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(bào)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105～310℃ 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)。</p><p>　　太原理工大學(xué)煤化所，對低溫焦油采用常、減壓蒸餾

83、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)行催化加氫精制。其原料油為低溫煤焦油370~C前的餾分。在氫壓8．0MPa，反應(yīng)溫度350～360~C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)。</p><p>　　煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所對

84、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(jià)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。</p><p><

85、b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　(1) 高溫焦油和低溫焦油的性質(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)。</p><p>　　(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。</p><p>　

86、　(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。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　（1）林世雄 石油煉制工程 焦炭化過程 2000。7</p><p>　　（2）李春年 渣油加工工藝 焦化工藝 2002。4</p><p>　?。?）程之光 重油加工工藝 延遲焦化 1

87、994。6</p><p>　　（4）黎元生 延遲焦化工藝的改進(jìn)和發(fā)展 1999</p><p><b>　　第二篇計(jì)算部分</b></p><p>　　30萬噸/年煤焦油延遲焦化工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　延遲焦化年處理量為30×104t/a煤焦油，年開工時(shí)間8760小時(shí)。</p><p

88、><b>　　一　煤焦油的評價(jià)</b></p><p>　　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：</p><p>　　低溫焦油干餾溫度在 450~600℃</p><p>　　中溫焦油干餾溫度在 700~900℃</p><p>　　高溫焦油干餾溫度在

89、 1000℃ [6]</p><p>　　在常溫下煤焦油的比重為1.17～1.19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。</p><p>　　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：</p><p>　　輕

90、 油： <170℃</p><p>　　酚 油 170~210℃</p><p>　　萘 油 210~230℃</p><p>　　洗 油 230~300℃</p><p>　　蒽 油（也可以分割成一蒽油和二蒽油餾分）300~360℃</p><p&g

91、t;　　殘餾物瀝青 >360℃ [7]</p><p>　　工藝計(jì)算過程及結(jié)果如下</p><p>　　二　焦化分餾塔的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1　油品的性質(zhì)參數(shù)</b></p><p>　　煤焦油常減壓切割方案及產(chǎn)品性質(zhì)</p><p>　　2　產(chǎn)品的收率和物料平衡.

92、</p><p><b>　　物料平衡</b></p><p><b>　　3　汽提蒸汽用量</b></p><p>　　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</p><p>　　汽提蒸汽用量取側(cè)線抽出量的2%</p><p>　　

93、7520Kg/h×2%=150.405Kg/h</p><p>　　4　塔板形式和塔板數(shù)</p><p><b>　　選用浮閥塔板</b></p><p>　　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]</p><p>　　上述的上部兩個(gè)塔段的板數(shù)中包括3塊循環(huán)

94、回流換熱板[1]</p><p>　　5　分餾塔計(jì)算草圖 見附圖</p><p><b>　　6　操作壓力</b></p><p>　　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0.3Mpa（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?5Kpa[1]</p><p>　　設(shè)每層浮閥

95、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：</p><p>　　1 塔頂壓力為： 　 0.3Kpa</p><p>　　2　第一側(cè)線抽出板： 0.3+0.5×10-3MPa×10=0.305MPa</p><p>　　3　第二側(cè)線抽出板

96、： 0.3+0.5×10-3MPa×18=0.309MPa</p><p>　　4　第三側(cè)線抽出板： 0.3+0.5×10-3MPa×22=0.311MPa</p><p>　　5　取轉(zhuǎn)油線壓力為 0.035MPa</p><p>　　則:

97、 加熱爐出口壓力=0.311+0.035=0.346MPa</p><p><b>　　7　汽化段溫度</b></p><p>　　由于來自于焦炭塔的油氣全部氣化：</p><p>　　ef=100%故其溫度為480℃</p><p>　　8　塔板工藝尺寸的計(jì)算</p><p>&

98、lt;b>　?。?）　塔徑的計(jì)算</b></p><p><b>　　汽化段體積流率計(jì)算</b></p><p>　　氣相流量：Vs=1.75 m2/s 氣相平均密度：ρv=5.38 kg/m3</p><p>　　液相流量：Ls=0.0094 m2/s 液相平均密度：ρl=1004 kg/m3</p>

99、<p>　　由： Umax=C[(ρL-ρV)/ρV]0.5</p><p>　　式中C由式5-5計(jì)算，其中的C20由圖5-1查取，</p><p>　　查取C20值為： 0.13</p><p>　　C=C20(σL/20)0.2=0.13(20.41/20)0.2=0.14</p><p&g

100、t;　　取板間距HT=0.80 m，板上液層高度hL=0.08 m</p><p>　　Umax=0.13×[(1004-5.38)/5.38]0.5=1.77 m/s</p><p>　　取安全系數(shù)為0.6,則空塔氣速為：</p><p>　　U=0.6Umax=0.6×1.77=1.06 m/s</p><p>　　D

101、=(4Vs/πU)0.5=(4×1.75/3.14×1.06)0.5=1.45 m</p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.6m</p><p><b>　　塔截面積為：</b></p><p>　　AT=πD2/4=3.141×1.62/4=2.01㎡</p><p><b&g

102、t;　　實(shí)際空塔氣速為：</b></p><p>　　U=9.486/3.141=3.020m/s</p><p>　　（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(jì)算如下：</p><p>　　1 堰長lw=0.66D，即lw=0.66×1.6=1.056 m</p><p>　　2 出口堰高 hw=h

103、l－h(huán)ow</p><p>　　采用平直堰，堰上液層高度how有</p><p>　　how=2.84/1000·E·(Lh/lw)2/3</p><p>　　E≈1,則可由列線圖3-1查出how值。</p><p>　　因lw=1.056 m,Lh=0.0094×3600=33.84 m3/h</p>

104、;<p>　　由該圖查得上how=0.03 m</p><p>　　則 hw=0.05m</p><p>　　3 弓形降液管寬度Wd和面積Af用圖3-12求取Wd及Af，因?yàn)?lt;/p><p><b>　　lw/D=0.66</b></p><p><b>　　由該圖查得：</b>&l

105、t;/p><p>　　Af/At=0.0712,Wd/D=0.124</p><p>　　則：Af=0.0712×2.01=0.145 ㎡</p><p>　　Wd=0.124×1.6=0.199 m</p><p>　　依式3-10驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即</p><p>　　θ=AfHT/Ls

106、=0.415×0.80/0.0094=12.34 s</p><p>　　停留時(shí)間 θ>5 s,故降液的尺寸可用。</p><p>　　4 降液管底隙高度h0 依式3-11知</p><p>　　h0=Ls/lwu’0</p><p>　　取降液管底隙處液體流速u’0=0.18 m/s,則</p><p&

107、gt;　　h0=0.0094/1.056×0.18=0.049 m 取h0=0.05 m</p><p>　?。?） 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥也功能因子F0=10,用式3-14a求孔速uo，即</p><p>　　uo＝Fo/ρv0.5=10/5.380.5=4.31 m2/s</p><p>　　求每層塔板浮閥數(shù)，即</p>&l

108、t;p>　　N=Vs/[(π/4)d02u0]=1.75/[(π/4)(0.039)2×4.31]=340個(gè)</p><p>　　取邊緣寬度 Wc=0.06 m 破沫區(qū)寬度 Ws=0.10 m</p><p>　　依式3－18計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即</p><p>　　Aa=2[x(R2-x2)1/2＋πR2arcsinx/R/180]</

109、p><p>　　R=D/2-Wc=1.6/2-0.06=0.74m</p><p>　　X=D/2-(Wd+Ws)=1.6/2-(0.217+0.10)=0.483m</p><p>　　Aa=2{0.483[(0.74)2-(0.483)2]1/2＋π(0.74)2arcsin0.483/0.74/180=1.32m2</p><p>　　浮閥

110、排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的空心據(jù)t=65mm=0.065m,則可按式3－17估算排間距t1,即</p><p>　　t1=Aa/Nt=1.32/(340×0.065)=0.0597m=59.7 mm</p><p>　　考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分快的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用60 mm,而應(yīng)小于此值，故取t1=50 m

111、m=0.050 m.</p><p>　　按t=65,t1=50以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù)348個(gè)</p><p>　　按N＝348重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)：</p><p>　　u0=1.75/[(π/4)(0.039)2×348]=4.21 m/s</p><p>　　F0=4.21×5.381/2=9.77

112、</p><p>　　閥孔動(dòng)能因子變化不大，仍在9～12范圍內(nèi)</p><p>　　塔板開孔率＝u/u0=0.871/4.21×100%=20.6%</p><p>　　9 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　?。?）氣體通過浮閥板的壓強(qiáng)降，計(jì)算塔板壓降</p><p>　　hp=hc＋hl＋hσ</