一种减少焦化瓦斯油的延迟焦化方法 技术领域
本发明属于一种在不存在氢的情况下烃油的非催化热裂化工艺，更具体地说，是一种降低焦化瓦斯油收率的延迟焦化方法。
背景技术
由于延迟焦化的投资和操作费用低，能把劣质减压渣油或污油转化成价值高的液体和石油焦等产品，延迟焦化依然是炼厂主要渣油加工技术，受到人们普遍重视。目前，国内外在提高延迟焦化工艺过程的液体收率及降低普通焦炭产率方面作了大量的研究和工业应用工作，主要工作是通过降低焦化装置操作的循环比来提高液体产品收率，循环比通常降至0.05～0.15，甚至利用单程操作来实现液体产品收率的最大化，为了防止因降低循环比导致焦炭质量下降和加热炉管结焦倾向加大的情况，焦化系统引入非焦化的碳氢稀释剂，上述工作的主要问题是液体产品收率提高的部分主要是重瓦斯油馏分的增加，由于该重瓦斯油硫氮等杂质特别是碱氮含量高，焦粉、沥青质及残炭值大，馏分相当重，给后续加工过程如加氢精制或催化裂化等带来很大的困难以至于使后加工过程变得不经济，这样差的重瓦斯油最经济的去处还是延迟焦化，其实，传统延迟焦化工艺的焦化瓦斯油由于来源于减压渣油，其硫氮等杂质特别是碱氮含量已很高，是催化裂化的非理想原料，且其催化裂化柴油十六烷值仅28～32，燃烧性能差。因此，将焦化瓦斯油在焦化过程中消化掉，尽量多出高十六烷值(达48～55)的焦化柴油是一个有意义和有希望的工艺过程。长期的延迟焦化过程实践知道，提高焦化过程的操作循环比可降低焦化瓦斯油收率，但是，由于受焦化加热炉提供地热量及温度限制，与更容易焦化的常规焦化原料如减压渣油一起通过加热炉辐射炉管的焦化瓦斯油，没有足够的热量和温度和停留时间进行深度裂化，随后的焦炭塔由于反应温度下降无法使焦化瓦斯油进一步裂化，因此大循环比操作的焦化瓦斯油收率难以下降到较低的水平。
CN1246512A公开了一种重油的热裂化工艺，该专利采用另设一台加热炉和一台反应器将焦化瓦斯油加热进行热裂化，反应油气再进原焦化分馏塔分馏，其中的未裂化的瓦斯油再返回焦化系统。该方法需另设一台加热炉和一台反应器，由于该反应器不是焦炭塔，采用的热裂化温度较低，有部分未转化的焦化瓦斯油回焦化系统，相应降低装置处理量。
CN1176287A公开了一种多产柴油的延迟焦化工艺，该专利采用将焦化瓦斯油部分(350℃～420℃)再用泵打回焦化加热炉与焦化原料及循环油一起加热再进焦炭塔进行焦化反应。该工艺由于上述原因，这部分焦化瓦斯油进一步裂化的程度有限且出一部分重焦化瓦斯油。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种单独对焦化瓦斯油单独进行加热反应来减少焦化瓦斯油的延迟焦化方法。
本发明提供的方法包括：将常规焦化原料、焦化瓦斯油分别加热至420℃～505℃、490℃～525℃后进入焦炭塔，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油(以下简称CGO)，其中CGO在一个焦化周期的一段时间中代替常规焦化原料作为焦化进料，经焦化加热炉加热至490℃～525℃进入焦炭塔反应。
本发明利用CGO原料不易结焦的特点，提高其反应温度，使其单独深度裂化，CGO收率降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15个百分点，焦炭挥发分降低到4m％～12m％，也延缓了焦化加热炉结焦倾向。
附图说明
图1是本发明提供的减少焦化瓦斯油的延迟焦化方法示意图，该图为一炉二塔流程。
图2是本发明提供的减少焦化瓦斯油的延迟焦化方法示意图，该图为二炉四塔流程。
具体实施方式
本发明提供的方法为：将常规焦化原料、焦化瓦斯油分别加热至420℃～505℃、490℃～525℃后进入焦炭塔，反应生成的焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油，其中焦化瓦斯油在一个焦化周期的一段时间中代替常规焦化原料作为焦化进料，经焦化加热炉加热至490℃～525℃进入焦炭塔反应。
所述的常规焦化原料选自减压渣油、常压渣油、减粘渣油、催化裂化澄清油、直馏瓦斯油或其混合物。
在焦化过程中，某一个焦炭塔充焦到合适的需要高度后，进行换塔操作，改变常规焦化原料进另一个焦炭塔，原操作焦炭塔进行冷焦及除焦操作，除焦方式为水力除焦，水力除焦的压力为10.0MPa～30.0MPa。每一个焦炭塔从切换进料到充满焦炭换塔为一个焦化操作周期，一个焦化周期为12～48小时。一个焦化周期的一段时间指一个焦化周期的5～50％，是一个周期结束前的一段时间。在上述的一段时间用CGO代替常规焦化原料单独加热反应，利用CGO相对常规焦化原料不易结焦的特点，提高其反应温度，增加其转化深度，达到减少CGO的目的。同时，CGO为焦炭塔提供高温位热量，对焦炭塔内已沉积的焦进一步热处理，使焦炭的挥发分下降。在与常规焦化过程焦炭挥发分相当条件下，上述过程允许加工常规焦化原料时加热炉出口温度降低到440℃～485℃，延缓了焦化加热炉结焦倾向。
为了防止高温油气管线结焦，在焦炭塔顶部出口油气管线上注激冷油，激冷油为焦化柴油、CGO或其混合物。焦炭塔顶的油气经激冷油冷却后温度达410℃～440℃，延缓了焦化加热炉结焦倾向。
上述过程也适用于以催化裂化澄清油作为常规焦化原料生产针状焦。
下面以三种具体实施方式对本发明进行进一步的描述，但本发明并不局限于这两种实施方式。
实施方式一：
本实施方式为一炉二塔流程。常规焦化原料经换热后进焦化分馏塔与焦化循环油按循环比0.2(即循环油与常规焦化原料的质量比)进焦化加热炉加热到490℃进焦炭塔，由于焦化反应总体表现为吸热，常规焦化原料和焦化循环油在焦炭塔内依靠吸收自身热量发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，生成的焦化油气进焦化分馏塔分离出焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO，该焦炭塔内及塔顶油气温度较其入口温度低30℃～80℃，焦炭塔外壁设保温层避免散热，操作焦炭塔充焦到合适的需要高度后，进行换塔操作，改常规焦化原料进第二焦炭塔，原操作焦炭塔进行冷焦及除焦操作，每一个焦炭塔从切换进料到充满焦炭换塔为一个焦化操作周期，一个焦化周期为24小时。在该周期后4小时，将生成的CGO代替常规焦化原料作为焦化进料，经加热到520℃进焦炭塔反应，生成的焦化油气进焦化分馏塔分离出焦化气体、焦化汽油、焦化柴油及少量CGO，循环油与CGO按循环比0.15回反应系统。这样在一个周期24小时内，在加工与常规焦化基本相当的常规焦化原料同时，提高了焦化柴油收率，降低甚至消灭了CGO。另外因加工常规焦化原料炉出口温较低，减缓了炉管结焦倾向。一个周期结束，再将CGO切换成常规焦化原料，重复上述过程。切换CGO作为焦化进料的一段时间内，焦炭塔顶油气管线上需注激冷油，控制油气温度小于425℃，激冷油为90℃的CGO。按上述方式操作的焦化装置，焦炭塔的焦炭挥发分下降，硬度加大，需18MPa的水压将焦炭清除。
实施方式二：
本实施方式为二炉四塔流程。该流程可以有下列方案：
方案1，一套一炉二塔进常规焦化原料，另一套一炉二塔进CGO；
方案2，一套一炉二塔在一个焦化周期的前一段时间进常规焦化原料，在后一段时间进CGO，另一套一炉二塔与上述一套类似；
方案3，一套一炉二塔进常规焦化原料，另一套一炉二塔在一个焦化周期的前一段时间进常规焦化原料，在后一段时间进CGO。
下面仅以方案1为例进行叙述。
常规焦化原料经原料缓冲罐及换热器及加热炉对流段后去分馏塔底部与焦化反应油气部分直接换热后与一定量的循环油一起去一台焦化加热炉加热至焦化温度420℃～505℃进对应的一台焦炭塔，在焦炭塔内发生焦化反应，生产的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气与一定量的循环油一起由焦炭塔顶管线去分馏塔进行分馏，该循环油回焦化系统，焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO由分馏塔分出，CGO由泵打到另一台加热炉对流段及辐射段加热至490℃～525℃，加到另一台焦炭塔进行深度裂化反应，生成的油气也去同一台分馏塔分馏出焦化气体、焦化汽油、焦化柴油。生成的少量焦炭留在焦炭塔内，由于CGO生焦量少，加热CGO的加热炉管结焦倾向减小，该加热炉操作周期延长。这样对于二炉四塔的焦化系统，保持一定量的常规焦化原料连续进料的同时，可不出CGO，即消灭了CGO，多出了焦化柴油。
实施方式三：
本实施方式为三炉六塔流程。与实施方式二类似，本实施方式可以有各种组合的方案。下面仅描述其中一个方案。
采用其中的二炉四塔按循环比为0～0.4进常规焦化原料按正常流程操作，另一套一炉二塔按CGO进料循环比为0～1.0操作，即常规焦化原料经原料缓冲罐及换热器及加热炉对流段后去分馏塔底部与焦化反应油气部分直接换热后与一定量的循环油一起去两台焦化加热炉加热至焦化温度420℃～505℃后分别进对应的两台焦炭塔，在焦炭塔内发生焦化反应，生产的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气与一定量的循环油一起由焦炭塔顶管线去分馏塔进行分馏，该循环油回焦化系统，焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO由分馏塔分出，其中CGO由泵打到另一台加热炉对流及辐射段加热至490℃～525℃，加到另一台焦炭塔进行深度裂化反应，生成的油气也去同一台分馏塔分馏出焦化气体、焦化汽油、焦化柴油。生成的少量焦炭留在焦炭塔内，由于CGO生焦量少，加热CGO的加热炉管结焦倾向减小，该加热炉操作周期延长。这样对于三炉六塔的焦化系统，保持一定量的常规焦化原料连续进料的同时，可不出CGO，即消灭了CGO，多出了焦化柴油。
下面结合附图对本发明所提供的方法进行进一步的说明。
图1是本发明提供的减少CGO的延迟焦化方法示意图，该图为一炉二塔流程，按24小时为一个操作周期。
在一个操作周期前20小时内，装置进常规焦化原料，该原料先经管线1进入缓冲罐2，然后经管线3进入焦化分馏塔11的下部与焦化油气部分换热，与循环油一起经管线4进入焦化加热炉5加热后，经管线6或8分别进入焦炭塔7或9，常规焦化原料和循环油在焦炭塔内发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气经管线10进入焦化分馏塔11，分离出的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO分别经管线12、13、21、22导出，焦化循环油回焦化系统。此时加热炉辐射段出口温度为420℃～505℃，按循环比为0.2操作。在操作周期后4小时内，停止常规焦化原料进装置，将本装置一个周期一段时间产的CGO经管线14引入缓冲罐2，将常规焦化原料切换成CGO操作，CGO按常规焦化原料流程加热至490℃～525℃进入焦炭塔，按循环比0.15操作，分离焦化油气。
CGO由于其温度进一步提高而深度裂化，最终使得CGO在该装置基本裂化掉，同时提高了焦化柴油收率，也降低了焦炭挥发分。由于前20小时采用低循环比，加大进料量，尽管后4小时没有进常规焦化原料，一个周期的加工量与常规焦化相当。具体地说，CGO的收率可降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15个百分点，焦炭挥发分降低到4m％～12m％。
图2是本发明提供的减少CGO的延迟焦化方法示意图，该图为二炉四塔流程。
常规焦化原料先经管线1进入缓冲罐2，然后经管线3进入焦化分馏塔11的下部与焦化油气部分换热，与循环油一起经管线4进入焦化加热炉5加热至420℃～505℃后，经管线6或8分别进入焦炭塔7或9，常规焦化原料和循环油在焦炭塔内发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气经管线10进入焦化分馏塔11，分离出的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO分别经管线12、13、21、22导出，焦化循环油回焦化系统。
CGO经管线14进入焦化加热炉15加热至490℃～525℃后，经管线16或18分别进入焦炭塔17或19，CGO在焦炭塔内发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，焦化油气经管线20进入焦化分馏塔11，分离出的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO分别经管线12、13、21、22导出，焦化循环油回焦化系统。
另外，在上述二炉四塔流程中，也可在其中一套一炉二塔(加热炉5、焦炭塔7、9)进常规焦化原料，按循环比0.2正常方式操作，另一套一炉二塔(加热炉15、焦炭塔17、19)在一个周期24小时的前18小时进常规焦化原料，按循环比0.2正常方式操作，在该周期的后6小时，将装置产的CGO经管线23打入加热炉15加热到490℃～525℃后，进焦炭塔17或19，CGO在焦炭塔中深度裂化，生成的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油及少量CGO经分馏塔11分离出。这样可以保证装置加工量基本不变的条件下，降低甚至消灭CGO，提高了焦化柴油收率，降低了焦炭塔17、19中焦炭的挥发分。实际操作时，原料与CGO切换时间取决于装置加工量和CGO收率要求。
本发明的优点在于：CGO的收率可降低至0～20m％，焦化柴油收率提高2～15个百分点，焦炭挥发分降低到4m％～12m％。
下面的实施例将对本方法予以进一步的说明，但并不因此限制本方法。实施例、对比例所用的常规焦化原料为减压渣油，其性质如表1所示。
对比例1
在图1中，减压渣油先经管线1进入缓冲罐2，然后经管线3进入焦化分馏塔11的下部与焦化油气部分换热，与循环油(循环比为0.4)一起分别经管线4进入焦化加热炉5加热至495℃后，经管线6进入焦炭塔7内发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，直到焦炭塔内焦炭料位上升到一定的高度，进行换塔操作进入下一个操作周期，将常规焦化原料切换到焦炭塔9，充满焦炭的焦炭塔7进行冷焦和除焦操作。焦化油气经管线10进入焦化分馏塔11，分离出的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO分别经管线12、13、21、22导出，焦化循环油回焦化系统。
操作条件、产品分布和部分产品性质见表2，从表2中可见，焦化汽油、焦化柴油、CGO的收率分别为13.7m％、33.2m％、20.4m％，焦炭的挥发分为14m％。
实施例1
在图1中，对于一个操作周期为24小时的焦化过程，在操作周期前20小时内，装置进减压渣油，加热炉辐射段出口温度为495℃，在操作周期后4小时内，停止常规焦化原料进装置，改为进一个周期前20小时产的CGO，CGO按常规焦化原料流程加热至505℃进入焦炭塔，分离焦化油气。
操作条件、产品分布和部分产品性质见表2，从表2中可见，焦化汽油、焦化柴油的收率分别为16.9m％、44.3m％，分别比对比例1中的焦化汽油、焦化柴油收率高出3.2、11.1个百分点，CGO的收率为3.4m％，比对比例1中的CGO收率降低17个百分点，虽然CGO裂化生成少量的焦炭，但焦炭总收率有所下降；焦炭的挥发分为8m％，比对比例1中的焦炭收率降低6个百分点。
对比例2
在图2中，减压渣油先经管线1进入缓冲罐2，然后经管线3进入焦化分馏塔11的下部与焦化油气部分换热，与循环油(循环比为0.4)一起分别经管线4、14进入焦化加热炉5、15加热至495℃后，分别经管线6、16分别进入焦炭塔7、17内发生焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，直到焦炭塔内焦炭料位上升到一定的高度，进行换塔操作进入下一个操作周期，将常规焦化原料分别切换到焦炭塔9、19，充满焦炭的焦炭塔7、17进行冷焦和除焦操作。焦化油气分别经管线10、20进入焦化分馏塔11，分离出的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、CGO分别经管线12、13、21、22导出，焦化循环油回焦化系统。
操作条件、产品分布和部分产品性质见表3，从表3中可见，焦化汽油、焦化柴油、CGO的收率分别为13.7m％、33.2m％、20.4m％。
实施例2
在图2中，减压渣油进加热炉5加热至495℃后，进入焦炭塔7或9内发生焦化反应；而CGO进加热炉15加热至505℃后，进入焦炭塔17或19内发生焦化反应。
操作条件、产品分布和部分产品性质见表3，从表3中可见，焦化汽油、焦化柴油的收率分别为16.9m％、43.8m％，分别比对比例1中的焦化汽油、焦化柴油收率高出3.2、10.6个百分点，CGO的收率为3.4m％，比对比例1中的CGO收率降低17个百分点，虽然CGO裂化生成少量的焦炭，但焦炭总收率有所下降。
表1 原料名称 减压渣油比重(15℃/4℃)，g/cm3 0.9862残炭，m％ 13.7灰分，m％ 0.06硫含量，m％ 1.48运动粘度(100℃)，mm2/s 856.3
表2 对比例1 实施例1 操作条件 一个周期时间，h 24 20(前时间段)4(后时间段)加热炉出口温度，℃ 495 495 505循环比 0.40 0.10 0.35焦炭塔顶压力，MPa 1.7 1.7 1.7焦炭塔顶温度，℃ 425 422 440产品分布，m％焦化气体 7.9 10.8焦化汽油 13.7 16.9焦化柴油 33.2 44.3CGO 20.4 3.4焦炭 24.8 24.6CGO性质比重(15℃/4℃)，g/cm3 0.9203 0.912395％点馏程，℃ 471 458焦炭挥发分，m％ 14 8
表3 对比例2 实施例2 操作条件主要设备编号加热炉 5，15 5 15焦炭塔 7，9/17，19 7/9 17/19加热炉出口温度，℃ 495 495 505循环比 0.40 0.10 -焦炭塔顶压力，MPa 1.7 1.7 1.7焦炭塔顶温度，℃ 425 422 450产品分布，m％焦化气体 7.9 10.9焦化汽油 13.7 16.9焦化柴油 33.2 43.8CGO 20.4 3.4焦炭 24.8 25.0CGO性质比重(15℃/4℃)，g/cm3 0.9203 0.912395％点馏程，℃ 471 458