石油焦化简介

当一台焦炭塔内的焦炭累积到一定高度后(约需24h),切换到另一台焦炭塔继续进行焦化。充满焦的焦炭塔在用水蒸气吹扫和水冷后,用水力除焦设备除去塔内焦炭,然后又切换成为焦化操作。延迟焦化的主要操作条件为：加热炉出口温度495～505℃,焦炭塔压力0.18～0.28MPa（表压）,分馏塔底温度不大于400℃。水力除焦设备分有井架式、半井架式和无井架式等多种。一般采用有井架式除焦设备。加热炉有立式炉和无焰燃烧炉两种炉型。无焰燃烧炉的辐射室炉管排在炉膛中间，燃烧器（又称火嘴）排在两边；气体燃料通过无焰燃烧器喷入，形成极短的无焰燃烧火焰，使炉管双面均匀受热，尽可能减少渣油原料在炉管内壁因过热而结焦。

流化焦化原料送入流化床反应器，反应器内为流化状态的高温焦炭粉粒，用油气和水蒸气保持粉粒流化，原料在焦粒表面发生焦化反应，生成的焦炭附着在焦粒上。反应产品油气经旋风分离器分去焦粒后送入分馏塔。在反应过程中不断引出焦炭粉粒送入烧焦器，用空气烧去部分焦粒，再循环回反应器，提供焦化反应所需热量，过多的焦炭粉粒则从系统中排出。

灵活焦化是在流化焦化装置的基础上，组合一套焦炭气化设备（一段或两段焦炭气化），将流化焦化产生的焦炭转化为燃料气（和

焦炭在流化焦化反应器中生成后，进入加热器加热，然后一部分回到反应器，一部分去气化。焦炭气化分为气化和水煤气化两段，第一段气化用空气烧焦,以供应加热器和水煤气反应所需热量,并产生低热值气体;第二段气化用水蒸气生产合成气（H2 CO）。

灵活焦化原料的适应性大，可以加工各种高硫、高金属、高残碳的重质油料，并能使约99%的进料转化为气体、汽油、中间馏分油和重质馏分油,其余1%为石油焦。

参考书目

华东石油学院炼油工程教研室编：《石油炼制工程》，第二版，石油工业出版社，北京，1982。

国内外生产石油焦的焦化工艺早期为釜式焦化或平炉焦化，目前大量使用的是延迟焦化。此外，少数炼油厂采用流化焦化、接触焦化等焦化工艺。石油焦的性质不仅与原料有关，也和焦化工艺延迟集化有密切关系。

500℃左右，立即进入一座数10米高的焦化塔，渣油在焦化塔内靠自身带入的热量进行焦化反应，从塔顶排出大量的汽液产品，残留物为石油焦炭，焦化过程如图2所示，焦炭的数量占人塔渣油量的10% -20%。延迟焦化的特点是渣油以很高的流速通过加热炉的炉管，物渣油加热到延迟焦化装置一般是一台加热炉配备两座焦化塔，加热到指定温度的渣油进人两座焦化塔中的一座，当焦炭在焦化塔内生成和积累到一定高度，即将热渣油切换到另一座焦化塔中，对于焦化塔外的汽-液产品回收分馏系统而言是连续生产的，对于两座焦化塔而言，只有一座处于焦化生产状态，另一座则处于出焦或准备状态。渣油在焦化塔内的焦化时间约需24h，视渣油性质及循环比的大小，每塔处理量有所区别，延迟焦化的操作条件见表39-4。用水力除焦设备（压力高于10MPa的高压水）切割及卸出塔内生成的焦炭，焦化塔的生产周期如图3所示。延迟焦化的原料主要有减压渣油（直馏渣油）、二次加工渣油（如热裂化渣油、催化裂化渣油、轻油裂解渣油、石油沥青），有时直接使用原油。石油焦的质量首先与原油或渣油的成分及特性有关，各种原油的性质不同，所以，经过蒸馏加工后得到的渣油性质也不一样，就是同一种原油经过不同的加工装置后，渣油的性质也有很大差异。国内延迟焦化原料多数为减压渣油，其密度都小于1g/cm，结焦值不大，由于减压渣油中胶质及沥青质含量高，而芳烃的含量少，焦化时大多生成蜂窝状或海绵状结构（也有少量的低级针状焦生成），因此，这种石油集的石墨化后电阻率较高及线膨胀系数较大。一般延迟焦化工艺生产的延迟焦挥发分含量高达8%-15%、粉焦多，而且焦炭的机械强度较低，中国6种延迟石油焦（煅烧焦）质量数据举例见表39-5。

接触焦化与流化焦化：接触焦化属于薄油层焦化，接触焦化的载热体是焦粒，焦粒的活性表面是生成新焦层的中心，按照载热体焦粒大小的不同，可以把接触焦化分成两类：

（1）粒度较大的移动床接触焦化（很少使用）；

（2）粉状焦炭的流化床接触焦化，简称流化焦化。

流化焦化使焦化的供热条件有较大改善，流化焦化的主要设备为流化床反应器，反应器由呈流化状态的高温焦炭粉粒（载热体）填充，油气和水蒸气使粉焦呈流化状态，渣油送入反应器后，在高温焦粒表面发生焦化反应，因此生成的焦炭附着在粉焦上，反应产品（油气）经旋风分离器分离出焦粒后进入分馏塔，在反应过程中不断从反应器引出焦炭粉粒进入烧焦器，用空气烧去部分焦粒，再循环回反应器，提供焦化反应所需热量，过多的焦炭粉粒则从系统中排出。流化焦化对的液体产品收率高，但焦炭收率低且多为粉焦，这种粉状石油焦不适合用于制造石墨电极。

延迟焦化法于1931年由美国标准油公司开发成功、用于从低品位的石油重质油制取轻质油和石油焦。60年火中期。美国鲁玛斯公司将这一技术用于以煤焦油软沥青为原料生产沥青焦，于1968年在日本的日铁化学公司建成第一套以煤焦油软沥青为原料的沥青延迟焦化装置，以后日本又建立了两套。1985年，中国上海也有一套沥青延迟焦化装片投产 。

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焦化汽油 coker naphtha又称焦化石脑油，是延迟焦化过程生产得到的初馏点至180(205℃)的馏分。焦化汽油的硫含量、烯烃含量高，马达法辛烷值较低(约在60左右)，安定性差(溴价40～60gBr/100g)，经过稳定后的焦化汽油只能作为半成品，一般需经过加氢精制，除去其中含氮、含硫化合物及二烯烃，才可用作车用汽油调合组分或作为石油化工原料(轻油)生产乙烯、用作合成氨原料或用作催化重整原料。

我国焦化汽油性质见下表。

下表为阿拉伯重质原料的减压渣油进行焦化时，所得焦化汽油的加氢精制数据以及加氢精制前后的汽油质量比较。

焦化汽油的加氢精制