一种降低焦炭产率的低循环比焦化装置

摘要

一种低循环比焦化装置，其特征在于：所述低循环比焦化装置包括循环油加工单元和渣油加工单元，其中循环油加工单元是从现有的焦化装置的2～6个序列中分离出来的一个序列，包括一台加热炉、两个焦炭塔和一个主分馏塔，渣油加工单元由1～5个序列组成，该序列中的每个主分馏塔都增设一套重蜡油生产流程，每个序列中增设一台将渣油加工单元各个序列中生产的重蜡油抽出后分别送入循环油加工单元加工的重蜡油泵。本发明结构设计合理，投资小，不必新建一套焦化装置就能将循环油、渣油分开加工，达到降低焦炭产率，减少焦化装置能耗的目的，由于低循环比操作，大大增加了焦化装置的加工量，提高生产效益。

说明书

技术领域

本发明属于石油加工技术领域，尤其涉及一种降低焦炭产率的低循环比焦化装置。

背景技术

当前，我国原油加工总量约为5亿吨，其中，焦化装置加工量约占原油总量的15-20％，近1亿吨。焦化装置工艺流程简单，对原料要求标准低，经济效益好，缺点是焦炭产率高。因此，降低焦炭产率成为该装置节能增效重要课题。根据很多资料显示，焦化装置降低焦炭产率最好的方法就是降低循环比，既能够降低焦炭产率，又能降低装置能耗，起到双倍的效益。当前，国内焦化装置循环比普遍较高，如新疆塔河炼厂焦化装置循环比达到1.0，其他焦化装置循环比在0.15-0.3之间，而国外焦化装置循环比较低约0.1左右，较高的循环比给焦化装置生产带来很多的问题：

一、主要设备能力的浪费：循环油在装置内反复循环，浪费了焦化三个主要设备(加热炉、焦炭塔和分馏塔)的能力，降低了装置的加工量。

二、增加了装置能耗：循环油在加热炉反复循环加热，导致过高的燃料消耗和装置能耗的大量浪费。

三、焦炭产率较高：较高的循环比同较低的循环比相对比，焦炭产率高出2-3％，对一套150万吨的焦化装置经济效益相差约1亿元。

降低循环比，就是要减少循环油的流量。循环油成分分析：渣油单程转化生成的重蜡油在分馏塔底部被分离后就进入循环油系统，循环油单程转化再次生成的重蜡油，在分馏塔底部新老重蜡油合在一起，就形成循环油。当循环油单程转化生成的目标产品产量，等于渣油单程转化生成的重蜡油产量时，循环油流量就稳定下来。循环油流量大小取决于两个因素：第一是循环油的单程转化率，单程转化率的高低取决于反应温度。二是渣油的单程转率，渣油单程转化生成重蜡油量同样取决于反应温度。对于同一套焦化装置来说，在现有的操作条件下，渣油和循环油的反应温度相同，因此，重蜡油产量和 循环油流量基本是不变的。

在降低循环比方面，我国炼油行业厂做了大量的工作：

(一)、基础研究：

1、重蜡油裂解——单程焦化组合工艺技术研究

作者：中国石油大学，吴锋棒

循环油比原料渣油轻，芳烃含量较高，需要更高的反应温度。重蜡油和渣油分开，在不同的操作条件下，单独实现微反焦化反应。重蜡油采用较高的反应温度，渣油采用常规的反应温度。

结果证明：焦化装置重蜡油焦炭产率低于渣油，反应温度升高后，重蜡油焦炭产率显著下降，组合工艺微反焦炭产率明显降低。组合工艺经济性优于常规焦化装置。

2、比大循环比操作更有效的，降低蜡油收率的延迟焦化技术

在一个焦炭塔操作周期的前期，按照小循环比(0.2-0.3)，较大的处理量加工渣油，反应温度495-500℃，完成装置原料加工任务。之后，在较短的时间内切换蜡油，反应温度505-520℃，以便实现焦化蜡油的全转化。

(二)、炼厂生产

1、提高蒸发段温度多拨出蜡油，把重蜡油的一部分作为产品送到下游装置加工，降低循环油流量

例如，镇海炼化分公司降低循环比技术作者：扬云峰

2006年8月，镇海炼化分公司与美国kbc公司合作降低循环比操作，用第二焦化装置做试验，原循环比0.17，降低循环比目标为0.1，未能实现，仅仅达到0.16。结论：

(1)降低循环比造成蜡油变重质量下降，催化装置不能适应。

(2)降低循环比，需要多拨出蜡油，使蒸发段温度上升，渣油与循环油换热量减少，加热炉入口温度下降，装置能耗上升。

2、把重蜡油的一部分作为产品送出装置。如用来调和生产燃料油历青等。但是，重蜡油质量很差，特别是含硫重蜡油，难以找到其他的用途。

当前，炼油行业已经有人认识到，降低循环油流量最好的办法是单独提高循环油的反应温度，比常规焦化装置渣油反应温度高出5-20℃条件下反应，实现较高的转化率，就能够降低循环油流量，降低循环油焦炭产率，实现小循环比或低循环比。但是，从目前的技术水平来讲，焦化的生产流程是新鲜原料渣油和循环油在一起，在同一套加工设备内、在相同的操作条件下实现焦化反应的。因此，在现有设备工艺条件下，要单独提 高循环油反应温度，就需要将循环油同渣油分开，要为循环油新建一台加热炉、焦炭塔和分馏塔，这几乎是要新建一套焦化装置，大约投资2-3亿元。由于投资大，使该项技术难以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构合理、可有效降低焦炭产率的低循环比焦化装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种低循环比焦化装置，其特征在于：所述低循环比焦化装置包括循环油加工单元和渣油加工单元，其中循环油加工单元是从现有的焦化装置的2～6个序列中分离出来的一个序列，包括一台加热炉、两个焦炭塔和一个主分馏塔，渣油加工单元由1～5个序列组成，该序列中的每个主分馏塔都增设一套重蜡油生产流程，一台将渣油加工单元各个序列中生产的重蜡油抽出后分别送入循环油加工单元加工的重蜡油泵。

作为改进，所述循环油加工单元还包括用于储存从渣油加工单元送入的重蜡油循环油缓冲罐和循环油输转泵，循环油缓冲罐的上部设有循环油入口，通过管线与渣油加工单元的重蜡油泵相连接，循环油缓冲罐的底部设有循环油出口，通过第一管线与循环油输转泵入口相连接，循环油输转泵的出口管与主分馏塔相连接。

作为改进，所述循环油输转泵的出口管分为二路，第一路经过第二管线与循环油加工单元的主分馏塔汽化段下方的上入口相连通，第二路经第三管线与循环油加工单元的主分馏塔下部的上入口相连通。

作为改进，所述循环油加工单元的主分馏塔的下部设有高温油气进料口，通过第四管线与循环油加工单元的焦炭塔的高温油气出口相连接。

再改进，所述循环油加工单元的主分馏塔的底部设有循环油抽出口，循环油出口通过第五管线与循环油加工单元的加热炉相连通。

再改进，所述第五管线上设有循环油辐射进料泵。

进一步改进，所述循环油加工单元的加热炉出口反应温度为505-520℃，渣油加工单元的加热炉出口的反应温度为495～505℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将焦化装置中分为循环油加工单元和渣油加工单元，循环油加工单元单独分出，采用较高的反应温度，实现低循环比操作，渣油加工单元与原先相同，将渣油单程转化生成的重蜡油送到循环油加工单元，使渣油加工过 程就实现了低循环比或零循环比操作。本发明结构设计合理，投资小，不必新建一套焦化装置就能将循环油、渣油分开加工，达到降低焦炭产率，减少焦化装置能耗的目的，由于低循环比操作，大大增加了焦化装置的加工量。

附图说明

图1是本发明提供的焦化装置中循环油加工单元的工艺流程图；

图2是本发明提供的焦化装置中渣油加工单元的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2所示，本实施例的低循环比焦化装置包括循环油加工单元和渣油加工单元，其中循环油加工单元是从现有的焦化装置的2～6个序列中分离出来的一个序列，包括一台加热炉、两个焦炭塔和一个主分馏塔20，渣油加工单元由1～5个序列组成，该序列中的每个主分馏塔都增设一套重蜡油生产流程，渣油加工单元的每个序列中增设一台将渣油加工单元各个序列中生产的重蜡油抽出后分别送入循环油加工单元加工的重蜡油泵4；

如图1所示，循环油加工单元的加工原料为循环油，循环油来源于渣油加工单元，渣油加工单元中各个序列生产的重蜡油合在一起，送到循环油加工单元加工就称之为循环油，循环油加工单元还包括用于储存从渣油加工单元送入的重蜡油的循环油缓冲罐25和循环油输转泵24，循环油缓冲罐25的上部设有循环油入口，通过管线31与渣油加工单元的重蜡油泵4相连接，循环油缓冲罐25的底部设有循环油抽出口，通过第一管线26与循环油输转泵24相连接，循环油输转泵24的出口管分为二路与主分馏塔20相连接，其中第一路经过第二管线27与循环油加工单元的主分馏塔20汽化段下方的循环油上部入口相连通，第二路经第三管线28与循环油加工单元的主分馏塔20下方的循环油下部入口相连通，循环油加工单元的主分馏塔20的下部设有高温油气21进料口，通过第四管线29与循环油加工单元焦炭塔来的高温油气出口相连接，循环油加工单元的主分馏塔20的底部设有循环油抽出口，循环油抽出口通过第五管线30与循环油加工单元的加热炉相连通，在第五管线30上设有循环油辐射进料泵23，进料泵出口管22去循环油加工单元的加热炉，加热炉出口反应温度为505-520℃；

具体流程为：从焦炭塔过来的高温油汽21经第四管线29进入主分馏塔20下部，之后高温油汽上升同循环油换热，进行产品分离，渣油加工单元中各个序列生产的重蜡油合在一起，经管线10送到循环油加工单元，循环油经管线31流入循环油缓冲罐25，之后流入罐底，再经第一管线26流入循环油输转泵24，之后经泵出口管出去分两路：第一路经第二管线27进入主分馏塔20汽化段下方的循环油上部入口，向下流动同上升的高温油汽换热，高温油汽中的重蜡油被冷凝，再同循环油合流至塔底，第二路经第三管线28进入主分馏塔20循环油下部入口，同上部入口流下来的循环油合流至塔底，之后循环油经第五管线30流入循环油辐射进料泵23，增压后的循环油经泵出口管22去循环油加工单元的加热炉。

如图2为渣油加工单元的生产流程，渣油加工单元的生产流程与常规的焦化装置相同，采用常规的反应温度为495～505℃，具体工艺流程为：焦炭塔出口反应油汽经管线6流入主分馏塔1，换热后的渣油经管线9分两路流入主分馏塔1：第一路经管线14进入主分馏塔(塔-1)汽化段7下方的渣油上入口，渣油下流同上升的高温油汽换热，部分循环油被冷凝，随着渣油一道合流进入主分馏塔底部；第二路渣油经渣油下入口管线13流入主分馏塔1底部，在塔底部，渣油和循环油合流，经管线16流入辐射进料泵3，增压后经泵出口管线5去加热炉加热；在主分馏塔1内，焦化汽相产品(重蜡油、蜡油、柴油、汽油和富汽)经汽化段7上升至重蜡油抽出段18，重蜡油经集油箱8抽出，经管线15流入重蜡油泵4，增压后经管线17流入重蜡油-渣油换热器2，换热降温后的重蜡油经管线19出重蜡油-渣油换热器2之后分两路：第一路经管线10出渣油加工单元，进入循环油加工单元加工；第二路经管线11返回重蜡油分馏段打回流，冷凝汽相产品中的重蜡油，使之流入集油箱8。

下面就本发明的原理做进一步说明：

要实现低循环比如循环比0.05～0.3之间，必须将循环油、渣油分开，在不同的设备(加热炉、焦炭塔和分馏塔)内加工：循环油采用较高的反应温度505-520℃，渣油反应温度与专利实施前基本相同，即500℃左右。因为循环油反应温度比专利实施前高出5-20℃，实现了较高的单程转换率，使循环油流量大大下降，焦化装置就能实现低循环比操作，达到降低焦炭产率，减少焦化装置能耗的目的。按照常规思路，要将循环油同渣油分开，就要为循环油新建一台加热炉、焦炭塔和分馏塔，这几乎是要新建一套焦化装置，大约投资2-3亿元。本专利发明采用技术创新，不用新建焦化装置，充分利用焦化装置在专利实施后过剩的设备功能，就能实现循环油、渣油分开加工。专利实施后， 因为焦化装置循环油流量大大下降，与专利实施前相对比，加热炉热负荷下降约20-50％、又因焦炭产率下降，焦炭塔负荷也下降，使焦化装置的主要设施(加热炉和焦炭塔)的功能过剩，这就为循环油同渣油分开加工创造了条件。焦化装置的三个主要设备是加热炉、焦炭塔和主分馏塔，专利实施后，对于专利实施前大循环比的焦化装置，如新疆塔河炼厂焦化装置，当循环比由1.0下降到0.5时，其加热炉热负荷下降约50-60％，加热炉的加工量可以增加一倍；对于常规循环比的焦化装置(循环比在0.15-0.3之间)，当循环比下降到0.05-0.1时，其加热炉热负荷下降约20-30％，加热炉的加工量可以增加30-40％。对于焦炭塔而言，当循环比大大下降后，焦炭产率下降约2-3％，因此，焦炭塔的负荷下降不多，但焦炭塔的空塔线速(与加工量有关)下降较多，从表面上，焦炭塔的加工量不可能增加30-50％。但是，如果焦炭塔采用缩短生焦时间的操作方式，将24小时生焦改变为12-18小时生焦，则焦化装置的加工量完全可以增加30-50％。至于主分馏塔，该设备操作弹性较大，不会限制焦化装置的加工量增加。根据上述分析，本专利发明了一种降低焦化装置循环比的新工艺：从焦化装置中单独分出一个单元，即一台加热炉、两个焦炭塔和一个主分馏塔用于加工循环油(渣油单程转化生成的重蜡油，返回加热炉再次加工称作循环油)，采用较高的反应温度，实现低循环比操作。其余焦化装置生产单元的加热炉、焦炭塔和主分馏塔用于加工渣油，其余生产操作与专利实施前的焦化装置相同。另将渣油单程转化生成的重蜡油送到循环油加工单元，这样一来，渣油加工过程就实现了低循环比或零循环比操作。由于实现了低循环比操作，焦化装置的加工量就能够增加20-50％，就能够胜任装置全部渣油加工的任务。经过上述改造后，焦化装置就实现了循环油、渣油分开加工，不用新建一套焦化装置的目的。也就解决了因为投资大，使低循环比技术难以实现的技术难题。

专利申请原则流程：一套焦化装置通常由1-2序列组成，1个序列即一炉、两塔和一个主分馏塔(一台加热炉、两个焦炭塔和一个主分馏塔)。2个序列即两炉、四塔和一个主分馏塔(两台加热炉、四个焦炭塔合用一个主分馏塔)。而一个炼厂通常有2套焦化装置2-4序列组成，部分炼厂有3套焦化装置即3-6个序列，即部分炼厂的焦化装置通常有3-6个序列。针对炼厂焦化装置现状，本专利对焦化装置的工艺和设备进行改造：将循环油和渣油分开来加工：其中循环油采用较高的反应温度，实现较高的转换率，将循环比降下来；而渣油采用常规的反应温度，采用低循环比操作。将焦化装置的2-6个序列中的1个序列隔离出来，称作循环油加工单元，单独用来加工循环油。其余序列隔离出来称作渣油加工单元，单独用来加工渣油：

实施后产生的经济效益：

焦化装置降低循环比，能够在两个方面取得效益，今以一套200万吨/年的焦化装置为例进行说明：

1、降低焦炭产率：

本实施例实施后，较低的循环比同较高的循环比相对比，焦炭产率可下降2-3％。对于专利实施前装置循环比较高的装置，焦炭产率下降幅度要大一些；实施前装置循环比不太高的装置，焦炭产率下降幅度要小一些。按照焦炭产率下降1.5％估算，一套200万吨/年的焦化装置焦炭产率下降可以多产轻油3万吨/年，轻油价格按6000元/吨计，经济效益约1.8亿元/年。

2、降低装置能耗：

本实施例实施后，较低的循环比可以使加热炉负荷大大下降。对于实施前装置循环比较高的装置，加热炉负荷下降幅度较大，可达50％左右；专利实施前装置循环比不太高的装置，加热炉负荷下降幅度要小一些，可达20-30％左右。加热炉负荷下降，能够降低加热炉燃料消耗，降低装置能耗。一套200万吨/年的焦化装置，可节省燃料消耗约0.5-1万吨/年，经济效益约0.3亿元/年。

因此，可以得出实施本实施例投资较小，投资回收期不足3个月。