延遲焦化裝置技術規(guī)程 110頁

helloshigy

延遲焦化裝置技術規(guī)程

1.裝置概況

1.1裝置簡介

青島煉化延遲焦化裝置設計規(guī)模為250萬噸/年，采用“兩爐四塔”大型化工藝技術方案，年開工時數(shù)按8400小時計算。裝置占地面積為220×185=40700平米。裝置設計采用國內最先進并接近世界先進水平的延遲焦化工藝技術，加熱爐采用多輻射室多火嘴臥管立式爐爐型，并采用先進的雙面輻射、多點注汽、在線清焦等技術，工藝技術立足國內。除關鍵的國內不能生產的設備、機泵、閥門、儀表由國外進口外，其他大部分設備都國產化。延遲焦化是渣油熱破壞加工的常見方法，其加工目的是從重質渣油中獲得較多的輕質油品和石油焦。延遲焦化工藝是當今世界最常見的渣油加工工藝，它與其他焦化工藝相比，具有技術簡單、操作方便、靈活性大、開工率高、運行周期長等優(yōu)點。

1.2工藝原理

1.2.1延遲焦化工藝過程

延遲焦化工藝是焦炭化過程（簡稱焦化）主要的工業(yè)化形式，由于延遲焦化工藝技術簡單，投資及操作費用較低，經(jīng)濟效益較好，因此，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝。也有部分國外煉油廠（如美國）采用流化焦化工藝，這種工藝使焦化過程連續(xù)化，解決了除焦問題，而且焦炭產率降低，液體產率提高；另外，由于該工藝加熱爐只起到預熱原料的作用，爐出口溫度較低，從而避免了加熱爐管結焦的問題，所以該工藝在原料的選擇范圍上比延遲焦化有更大的靈活性，但是該工藝由于技術復雜，投資和操作費用較高，且焦炭只能作為一般燃料利用，故流化焦化技術沒有得到太廣泛的應用。近年來還有一種焦化工藝叫靈活焦化，這種工藝不生產石油焦，但是除了生產焦化氣體、液體外，還副產難處理的空氣煤氣，加之其技術復雜、投資費用高，該工藝也未被廣泛采用。而其它比較早的焦化工藝（如釜式焦化等）基本被淘汰。

延遲焦化工藝基本原理就是以渣油為原料，經(jīng)加熱爐加熱到高溫（500℃左右），迅速轉移到焦炭塔中進行深度熱裂化反應，即把焦化反應延遲到焦炭塔中進行，減輕爐管結焦程度，延長裝置運行周期。焦化過程產生的油氣從焦炭塔頂部到分餾塔中進行分餾，可獲得焦化干氣、汽油、柴油、蠟油、重蠟油產品；留在焦炭塔中的焦炭經(jīng)除焦系統(tǒng)處理，可獲得焦炭產品（也稱石油焦）。

表1-1例舉了兩種減壓渣油進行焦化所得產物的產率分布。表1-2例舉了焦化氣體的組成。

表1-1 延遲焦化的產率分布

項  目	大慶減壓渣油	勝利減壓渣油
相對密度，20℃    殘?zhí)迹ㄙ|量分數(shù)），%    產品分布（質量分數(shù)），% ：    氣體    汽油    柴油    蠟油    焦炭    液體收率	0.9221    8.8       8.3    15.7    36.3    25.7    14.0    77.7	0.9698    13.9       6.8    14.7    35.6    19.0    23.9    69.3

表1-2 焦化氣體組成

組 分	氫	甲烷	乙烷	乙烯	丙烷	丙烯	丁烷	丁烯
含量（體積分數(shù)），%	5.40	47.80	13.60	1.82	8.26	4.00	3.44	3.70
組 分	戊烷	戊烯	六碳烴	硫化氫	二氧化碳	一氧化碳	氮+氧	-
含量（體積分數(shù)），%	2.66	2.20	0.58	4.14	0.32	0.81	0.25	-

減壓渣油經(jīng)焦化過程可以得到70%～80%的餾分油。焦化汽油和焦化柴油中不飽和烴含量高，而且含硫、含氮等非烴類化合物的含量也高。因此，它們的安定性很差，必須經(jīng)過加氫精制等精制過程加工后才能作為發(fā)動機燃料。焦化蠟油主要是作為加氫裂化或催化裂化的原料，有時也用于調和燃料油。焦炭（也稱石油焦）除了可用作燃料外，還可用作高爐煉鐵之用，如果焦化原料及生產方法選擇適當，石油焦經(jīng)煅燒及石墨化后，可用于制造煉鋁、煉鋼的電極等。焦化氣體含有較多的甲烷、乙烷以及少量的丙烯、丁烯等，它可用作燃料或用作制氫原料等石油化工原料。

從焦化過程的原料和產品可以看到焦化過程是一種渣油輕質化過程。作為輕質化過程，焦化過程的主要優(yōu)點是它可以加工殘?zhí)贾导爸亟饘俸�量很高的各種劣質渣油，而且過程比較簡單、投資和操作費用較低。它的主要缺點是焦炭產率高及液體產物的質量差。焦炭產率一般為原料殘?zhí)贾档?.4～2倍，數(shù)量較大。但焦炭在多數(shù)情況下只能作為普通固體燃料出售，售價還很低。盡管焦化過程尚不是一個很理想的渣油輕質化過程，但在現(xiàn)代煉油工業(yè)中，通過合理地配置石油資源和優(yōu)化裝置結構，它仍然是一個十分重要的提高輕質油收率的有效途徑。

近年來，對用于制造冶金用電極，特別是超高功率電極的優(yōu)質石油焦的需求不斷增長，對某些煉油廠，生產優(yōu)質石油焦已成為焦化過程的重要目的之一。

該貼已經(jīng)同步到 helloshigy的微博

helloshigy

1.2.2 延遲焦化反應機理
渣油在熱的作用下主要發(fā)生兩類反應：一類是熱裂解反應，它是吸熱反應；另一類是縮合反應，它是放
熱反應。總體來講，焦化反應在宏觀上表現(xiàn)為吸熱反應。而異構化反應幾乎不發(fā)生。渣油的熱反應可以
用自由基鏈反應機理來解釋。一般認為烴類熱反應的自由基鏈反應大體有如下三個階段：鏈的引發(fā)，鏈
的增長和鏈的終止。
鏈的引發(fā)
烴分子分解為自由基是由于鍵C—C 的均裂，而不是C—H 鍵，因后者的鍵能較大，并且主要斷裂在
碳鏈的中部，如：
鏈的增長
這是一種由一個自由基轉化為另一個自由基，使自由價繼續(xù)傳遞下去的過程。在此過程中，較小的
自由基如H· 、CH3· 、C2H5·能在短時間內獨立存在；而較大的自由基則比較活潑和不穩(wěn)定，只能在
瞬間存在，因此它會繼續(xù)分裂，成為烯烴和小的自由基；這些小的自由基會繼續(xù)攻擊其它烴分子，產生
新的自由基，新的自由基繼續(xù)分裂，這樣就形成了一個不斷增長的反應鏈。直到反應產物離開反應系統(tǒng)，
鏈的增長才會結束。具體通過如下反應：
自由基的奪氫反應
其通式為：
烴分子中碳原子上的氫被奪取的難易程度由易到難的次序是叔碳>仲碳>伯碳。它們與自由基反應的
相對速度也是按照這個次序進行的，而且溫度越高，它們之間的差別也越小。
自由基的分解反應
自由基本身可以分解，生成一個烯烴分子和一個含碳數(shù)較少的新自由基，從而使其自由價傳遞下去。
自由基的分解主要發(fā)生在具有未成對電子碳的β-鍵位置上，這也就是所謂的β-斷裂規(guī)則。如：

第4 頁 共110 頁
自由基的加成反應
這是上述自由基分解反應的逆反應，含碳數(shù)較少的自由基可與烯烴加成而生成含碳數(shù)更多的自由
基。
鏈的終止
自由基可相互結合成為穩(wěn)定的分子而使鏈反應中斷，如：
根據(jù)上述歷程，即使象乙烷這樣簡單的烴分子，它的熱反應也是相當復雜的。其控制步驟是鏈的引
發(fā)（此步驟所需活化能最高）。
值得注意的是，并不是所有烴類的熱解反應都是自由基鏈反應，有的烴類如環(huán)幾烷雖然在反應中也
斷環(huán)而生成自由基，但隨即分解而為穩(wěn)定的產物，并不形成鏈反應。因此，環(huán)幾烷單獨進行熱解時反應
速度較慢，約為正幾烷的八分之一。
1.2.2.1 烴類的熱反應
烴類熱轉化反應首先是分子鏈的斷裂。鏈的斷裂是吸熱反應，因而分子鏈較弱的部位，即鍵能小，
斷裂時需要的能量較小的部位，比鍵能較強的部位容易發(fā)生斷裂。表1-3 列出了烴類分子中幾種不同形
式化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)。從中可以看出，鏈烷烴的C-C 鍵最弱，而芳烴、烯烴、炔烴的C-C 鍵最強。因此
斷裂反應多半先在鏈烷烴、環(huán)烷烴側鏈和芳烴側鏈的C-C 鍵發(fā)生。
CH3CH2CHCH3 CH2=CHCH3 + CH3
H + H H2
H + R RH
R + R΄ RR΄
CH2CH2CH2CH2CH2CH2 CH2=CH2 + CH2=CH-CH2-CH3

第5 頁 共110 頁
表1-3 不同形式化學鍵的鍵能
化學鍵 鍵能，kJ/mol
H-H
C-H①
C 鏈烷-C 鏈烷
②
C 芳-C 芳
C 烯=C 烯
C 炔≡C 炔
436.26
412.27~413.91
347.80~354.41
512.30
620.27
842.09
① 包括伯、仲、叔、環(huán)烷、烯、炔和芳碳原子與氫原子構成的化學鍵。
② 包括直鏈、側鏈和環(huán)烷鏈仲碳原子與碳原子構成的飽和鍵。
1.2.2.1.1 烷烴的熱反應
烷烴的熱反應主要有兩類：
① C—C 鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴。
② C—H 鍵斷裂生成碳原子數(shù)保持不變的烯烴及氫。
上述兩類反應都是強吸熱反應。烷烴的熱反應行為與其分子中的各鍵能大小有密切的關系。
從烷烴的鍵能數(shù)據(jù)可以總結出一些規(guī)律：
① C—H 鍵的鍵能大于C—C 鍵的，因此C—C 鍵更易于斷裂。
② 長鏈烷烴中，越靠近中間處，其C—C 鍵能越小，也就越容易斷裂。
③ 隨著分子量的增大，烷烴中的C—C 鍵及C—H 鍵的鍵能都呈減小的趨勢，也就是說它們的熱穩(wěn)
定性逐漸下降。
④ 異構烷烴中的C—C 鍵及C—H 鍵的鍵能都小于正構烷烴，說明異構烷烴更易于斷鏈和脫氫。
⑤ 烷烴分子中叔碳上的氫最容易脫除，其次是仲碳上的，而伯碳上的氫最難脫除。
從熱力學判斷，在500℃左右，烷烴脫氫反應進行的可能性不大。當溫度高達700℃左右時，脫氫
反應的可能性明顯增大。從動力學考慮，烴類的熱解反應性是以其反應速度來判斷的，通常：
① 隨著溫度的升高，烴類的反應速度迅速增大。大體上，溫度每增高10℃，反應速度增大1.5~2
倍。
② 隨著烷烴分子量的增大，其反應速度明顯加快。其反應速度常數(shù)與分子中的碳原子數(shù)幾乎是線
性關系。

helloshigy

等等。。。。。