石油焦化

石油焦化

石油焦化是石油煉製過程之一,是在加熱和長反應時間的條件下,使渣油發生深度裂化反應,轉化為氣體、汽油、柴油、重質餾分油和石油焦的過程。

石油焦化

正文

石油煉製過程之一,是在加熱和長反應時間的條件下,使渣油發生深度裂化反應,轉化為氣體、汽油柴油、重質餾分油(見重質油)和石油焦的過程。與熱裂化的主要區別是原料轉化深度不同,石油焦化原料幾乎全部轉化,且生成大量焦炭。原料來源於原油蒸餾所產的渣油或溶劑脫瀝青所產的石油瀝青,也可以用熱裂化渣油或烴類裂解的焦油。原料含硫量對石油焦質量影響很大。所產汽油、柴油很不穩定,並且含雜質多,必須進一步精製(見石油產品精製);焦化重質餾分油常作為催化裂化或熱裂化原料。
沿革 早期的焦化工業裝置為釜式焦化和平爐焦化。原料進入焦化釜或平爐後,在設備外部加熱,現已淘汰。20世紀30年代開發了延遲焦化技術,50年代又開發了流化焦化技術,都使石油焦化的供熱條件有很大改進(前者用管式加熱爐供熱,後者由燃燒一部分焦炭供熱)。延遲焦化採用水力除焦,可顯著提高裝置的效率,目前套用最廣泛。70年代末,將流化焦化和焦炭氣化結合而構成的靈活焦化,目前也有一定套用。
中國於40年代建成釜式焦化裝置。50年代試驗成功在焦化釜中通入少量空氣,在設備內部燃燒供熱的氧化焦化技術。60年代中期建成延遲焦化裝置,以後又在延遲焦化裝置中生產出晶形焦(見石油焦)。80年代中國各煉油廠均採用延遲焦化技術。
延遲焦化 用加熱爐將原料加熱到反應溫度,並在高流速、短停留時間的條件下,使原料只發生少量反應,就迅速離開加熱爐進入焦炭塔進行裂化和縮合生焦反應。它是目前世界上渣油深度加工(見石油煉製過程)的主要方法,占石油焦化總處理能力的四分之三。
根據不同原料和操作條件,可以調節各種產品的產率:多產汽油、柴油,或多產裂化原料重質餾分油,或多產焦炭。生成的焦化氣是煉廠氣來源之一。
延遲焦化為半連續操作(圖1)。石油焦化當一台焦炭塔內的焦炭累積到一定高度後(約需24h),切換到另一台焦炭塔繼續進行焦化。充滿焦的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷後,用水力除焦設備除去塔內焦炭,然後又切換成為焦化操作。延遲焦化的主要操作條件為:加熱爐出口溫度495~505℃,焦炭塔壓力0.18~0.28MPa(表壓),分餾塔底溫度不大於400℃。水力除焦設備分有井架式、半井架式和無井架式等多種。一般採用有井架式除焦設備。加熱爐有立式爐和無焰燃燒爐兩種爐型。無焰燃燒爐的輻射室爐管排在爐膛中間,燃燒器(又稱火嘴)排在兩邊;氣體燃料通過無焰燃燒器噴入,形成極短的無焰燃燒火焰,使爐管雙面均勻受熱,儘可能減少渣油原料在爐管內壁因過熱而結焦。
流化焦化 原料送入流化床反應器,反應器內為流化狀態的高溫焦炭粉粒,用油氣和水蒸氣保持粉粒流化,原料在焦粒表面發生焦化反應,生成的焦炭附著在焦粒上。反應產品油氣經鏇風分離器分去焦粒後送入分餾塔。在反應過程中不斷引出焦炭粉粒送入燒焦器,用空氣燒去部分焦粒,再循環回反應器,提供焦化反應所需熱量,過多的焦炭粉粒則從系統中排出。
靈活焦化 是在流化焦化裝置的基礎上,組合一套焦炭氣化設備(一段或兩段焦炭氣化),將流化焦化產生的焦炭轉化為燃料氣(和合成氣)的過程(圖2)。石油焦化焦炭在流化焦化反應器中生成後,進入加熱器加熱,然後一部分回到反應器,一部分去氣化。焦炭氣化分為氣化和水煤氣化兩段,第一段氣化用空氣燒焦,以供應加熱器和水煤氣反應所需熱量,並產生低熱值氣體;第二段氣化用水蒸氣生產合成氣(H2+CO)。
靈活焦化原料的適應性大,可以加工各種高硫、高金屬、高殘碳的重質油料,並能使約99%的進料轉化為氣體、汽油、中間餾分油和重質餾分油,其餘1%為石油焦。
參考書目
 華東石油學院煉油工程教研室編:《石油煉製工程》,第二版,石油工業出版社,北京,1982。

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