一种焦化系统和焦化方法与流程

本发明涉及一种焦化系统，具体地说涉及一种生产针状焦的焦化系统。本发明还涉及一种焦化方法。

背景技术：

针状焦主要用于生产高功率、超高功率石墨电极。随着钢铁时代的发展，废钢产量逐渐增加，推动了电炉钢的发展，必然增加石墨电极特别是高功率、超高功率电极的用量，针状焦的需求量也将不断增加。

cn200810017110.3公开了一种针状焦的制备方法，将富含芳烃的馏分或渣油，经一定升温程式的延迟焦化处理之后，对所得生焦进行煅烧，制得中间相含量高、针形结构发达的针状焦。

cn201110449286.8公开了一种生产均质石油针状焦的方法，将生产针状焦原料经加热炉加热至相对较低温度400～480℃后进入焦化塔，焦化原料形成可以流动的中间相液晶；低温新鲜原料进料阶段完成后，逐渐升高加热炉出口温度，同时将焦化加热炉进料改为新鲜原料和分馏塔出来的重馏分油；当焦化塔内物料达到固化生焦温度后，将焦化加热炉进料改为反应过程中产生的焦化中间馏分油，同时提高焦化加热炉进料温度，使焦化塔内温度达到460～510℃，石油焦完成高温固化获得针状焦产品。

us4235703公开了一种用渣油生产优质焦的方法，该方法先将原料经加氢脱硫、脱金属后再经过延迟焦化工艺生产高功率电极石油焦。

us4894144公开了一种同时制造针状焦和高硫石油焦的方法，它采用加氢处理工艺对直馏重油进行预处理，加氢过的渣油分成两部分分别经焦化后再缎烧制得针状焦和高硫石油焦。

cn1325938a公开了一种用含硫常压渣油生产针状石油焦的方法，在该方法中原料依次经过加氢精制、加氢脱金属、加氢脱硫后，分离加氢生成油得到的加氢重馏分油进入延迟焦化装置，在生产针焦的条件下得到针焦。

上述方法都是采用常规一炉两塔延迟焦化方式生产针状焦，都没有解决针状焦生产过程变温变压引起的操作波动大问题，普遍存在着针状焦产品性能不稳定的问题。因此，如何制造出性能均一的优质针状焦产品，一直是研发人员追求的目标。

技术实现要素：

本发明的发明人发现，现有技术的生产针状焦的延迟焦化工程，加热单元普遍采用变温控制，在延迟焦化的生产周期内，加热单元循环进行着升温-恒温-降温-升温过程，变温范围宽并且平稳操作困难；甚至某些延迟焦化工艺中加热单元需要经历不同的加热阶段对不同的原料加热，例如在不同的充焦阶段对新鲜原料、新鲜原料与焦化蜡油混合料及中间馏分油进行加热，加热单元进料性质差异较大，且不同进料阶段拉生比控制又不同，带来加热单元进料量变化大。

另外，本发明的发明人通过多年研究发现，制造条件对于针状焦的性能有重要影响，条件的微小变化就有可能影响产品流线型纹理的形成、影响热膨胀系数，上述充焦过程中的加热单元变温、变压、变进料量等操作上的不可避免的微小误差是造成产品质量存在较大差异的主要原因，并在此发现的基础上完成了本发明。

具体而言，本发明涉及以下方面的内容。

1.一种焦化系统，包含第1个至第m个（共计m个）加热单元（优选换热器或加热炉，更优选加热炉）和第1个至第n个（共计n个）焦炭塔，m是2至n-1的任意整数，n是3以上的任意整数（优选3至20的任意整数，更优选3至5的任意整数，更优选3），所述m个加热单元中的每一个分别与所述n个焦炭塔连通，所述n个焦炭塔中每一个焦炭塔（优选塔上部和/或塔顶）分别与一个或多个（优选一个）分离塔（优选精馏塔、闪蒸塔、蒸发塔或分馏塔，更优选分馏塔）连通，所述一个或多个分离塔（优选塔下部和/或塔底）与所述第m个加热单元连通并任选与第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数）连通（优选不与所述第1个加热单元连通）。

2.前述或后述任一方面所述的焦化系统，还包含控制单元，设所述n个焦炭塔中第h个（h是1至n的任意整数）焦炭塔的起始充焦时刻为t0，终止充焦时刻为te，则所述控制单元被构造为能够从所述时刻t0开始，按照从所述第1个加热单元至所述第m个加热单元的顺序顺次启动和终止每个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送，在所述时刻te，终止所述第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送。

3.前述或后述任一方面所述的焦化系统，还包括在至少一个所述加热单元（优选所述第m个加热单元，并任选第i个加热单元，其中i为大于1且小于m的任意整数）的入口和/或出口设置的至少一个过滤装置。

4.前述或后述任一方面所述的焦化系统，还包括至少一个生焦原料储罐，其中所述至少一个生焦原料储罐与所述第1个加热单元连通并任选与第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数）连通（优选不与所述第m个加热单元连通）。

6.一种焦化方法，包括利用m个加热单元和n个焦炭塔进行焦化的步骤，其中m是2至n-1的任意整数，n是3以上的任意整数（优选3至20的任意整数，更优选3至5的任意整数，更优选3），所述m个加热单元中的每一个分别与所述n个焦炭塔以物料输送方式连通，设所述n个焦炭塔中第h个（h是1至n的任意整数）焦炭塔的起始充焦时刻为t0，终止充焦时刻为te，则从所述时刻t0开始，按照从所述第1个加热单元至所述第m个加热单元的顺序顺次启动和终止每个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送，在所述时刻te，终止所述第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送。

7.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中在所述时刻te，所述第1个至第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送量之和等于所述第h个焦炭塔的目标充焦容量。

8.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中在一个物料输送循环周期内，所述第1个至第m个加热单元中的每一个加热单元仅向所述第h个焦炭塔输送物料一个批次，或者在一个物料输送循环周期内的任意时刻，所述第h个焦炭塔或者（i）不接受输送物料或者（ii）只接受来自于所述第1个至第m个加热单元中仅一个加热单元的输送物料。

9.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中在一个物料输送循环周期结束之后，对所述第h个焦炭塔进行吹扫和除焦操作，然后或者（i）所述第h个焦炭塔处于备用状态；或者（ii）针对所述第h个焦炭塔开始下一个物料输送循环周期。

10.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述第1个至第m个加热单元中的每一个将其输送物料加热至所述第h个焦炭塔对该输送物料要求的进料温度。

11.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述第1个加热单元将其输送物料（称为第1个输送物料）加热至进料温度w1为400℃-480℃（优选420℃-460℃），并且所述第1个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速g1达到0.05-0.25m/s（优选0.05-0.10m/s），所述第m个加热单元将其输送物料（称为第m个输送物料）加热至进料温度wm为460℃-530℃（优选460℃-500℃），并且所述第m个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速gm达到0.10-0.30m/s（优选0.15-0.20m/s），第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数）将其输送物料（称为第i个输送物料）加热至进料温度wi（w1≤wi≤wm），并且所述第i个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速gi达到g1≤gi≤gm，和/或，所述第1个加热单元对其输送物料的升温速率v1为1-30℃/h（优选1-10℃/h），所述第m个加热单元对其输送物料的升温速率vm为30-150℃/h（优选50-100℃/h），第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数）对其输送物料的升温速率vi满足关系式v1≤vi≤vm。

12.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中将所述n个焦炭塔中每一个焦炭塔的塔上部物料和/或塔顶物料（优选塔顶物料）输送至一个或多个（优选一个）分离塔（优选精馏塔、闪蒸塔、蒸发塔或分馏塔，更优选分馏塔），并且在所述一个或多个分离塔中，所述物料至少被分离为所述分离塔的塔顶物料和所述分离塔的塔底物料。

13.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述一个或多个分离塔的操作条件包括：塔顶压力0.01-0.8mpa，塔顶温度100-200℃，塔底温度280-400℃，和/或，所述n个焦炭塔的操作条件彼此相同或不同，各自独立地包括：塔顶压力0.01-1.0mpa，塔顶温度300-470℃，塔底温度350-510℃。

14.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述第1个加热单元以（优选仅以）生焦原料作为输送物料，所述第m个加热单元以（优选仅以）拉焦原料（优选至少包含所述分离塔的塔底物料）作为输送物料，第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数）以选自所述生焦原料和所述拉焦原料中的至少一种作为输送物料。

15.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述生焦原料选自煤系原料和石油系原料中的至少一种（优选硫含量<0.6wt%，更优选<0.5wt%，并且胶质和沥青质含量<10.0wt%，优选<5.0wt%，更优选<2.0wt%），优选选自煤焦油、煤焦油沥青、石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油或热裂化渣油中的至少一种，并且其生焦率（称为生焦率a）为10-80%（优选20-70%，更优选30-60%），和/或，所述分离塔的塔底物料的10%馏出点温度为300℃-400℃（优选350℃-380℃）、90%馏出点温度为450℃-500℃（优选460℃-480℃），和/或，所述拉焦原料选自煤系原料和石油系原料中的至少一种（优选选自焦化蜡油、焦化柴油、乙烯焦油和热裂化重油中的至少一种，更优选硫含量<1.0wt%，更优选<0.6wt%），并且其生焦率（称为生焦率b）为1-40%（优选1-20%，更优选1-10%），前提是生焦率a＞生焦率b。

16.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中在一个物料输送循环周期内，向第h个（h是1至n的任意整数）焦炭塔输送的拉焦原料总量与生焦原料总量的重量比例为0.5-4.0（优选1.0-2.0）。

17.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中设te-t0=t，则所述第h个焦炭塔的充焦周期t为10-60小时（优选24-48小时），或者，所述n个焦炭塔的充焦周期t彼此相同或不同（优选彼此相同），各自独立地为10-60小时（优选24-48小时）。

18.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中在一个物料输送循环周期内，设所述一个物料输送循环周期为tc（单位是小时），设所述第1个至第m个加热单元向所述第h个焦炭塔各自的物料输送时间分别为d1至dm（单位是小时），则d1/tc=10-90%或30-70%，d2/tc=10-90%或30-70%，…，dm/tc=10-90%或30-70%，并且tc/2≤d1+d2+…+dm≤tc（优选d1+d2+…+dm=tc），或者，d1=d2=…=dm=tc/m=t/m，并且d1+d2+…+dm=tc=t，其中t为所述第h个焦炭塔的充焦周期。

19.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中设所述n个焦炭塔中任意编号相邻（编号1与编号n被定义为编号相邻）的两个焦炭塔分别为第a个焦炭塔和第b个焦炭塔（其中a是1至n的任意整数，b是1至n的任意整数，但a≠b），则在结束第j个加热单元（j为1至m的任意整数）向所述第a个焦炭塔的物料输送的时刻，开始所述第j个加热单元向所述第b个焦炭塔的物料输送。

20.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中选自所述生焦原料和所述拉焦原料中的至少一种物料（优选所述拉焦原料，更优选所述分离塔的塔底物料）在进入加热单元之前和/或在进入焦炭塔之前（优选在进入加热单元之前，更优选在进入所述第m个加热单元之前，并任选在进入第i个加热单元之前，其中i为大于1且小于m的任意整数）进行过滤，由此将所述物料的焦粉颗粒浓度控制在0-200mg/l（优选0-100mg/l，更优选0-50mg/l）。

21.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中将所述n个焦炭塔中的每一个焦炭塔的塔上部物料和/或塔顶物料（优选塔顶物料）的至少一部分（比如10wt%以上，20wt%以上，30wt%以上，40wt%以上，50wt%以上，60wt%以上，70wt%以上，80wt%以上，90wt%以上或100wt%）输送至一个或多个（优选一个）分离塔（优选精馏塔、闪蒸塔、蒸发塔或分馏塔，更优选分馏塔），并且将所述一个或多个分离塔的塔下部物料和/或塔底物料的至少一部分（比如10wt%以上，20wt%以上，30wt%以上，40wt%以上，50wt%以上，60wt%以上，70wt%以上，80wt%以上，90wt%以上或100wt%）输送至所述第m个加热单元以及任选输送至第i个加热单元（i为大于1且小于m的任意整数），优选不输送至所述第1个加热单元。

22.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中设m=2，n=3，3个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b和焦炭塔c，2个加热单元分别记为加热单元a和加热单元b，所述3个焦炭塔中每一个焦炭塔的塔顶物料（油气）与一个所述分离塔以物料输送方式连通，所述加热单元a输送并加热生焦原料，所述加热单元b输送并加热拉焦原料，

所述焦化方法至少包括以下步骤：

（1）向所述焦炭塔a进料生焦原料，焦炭塔a产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（2）当所述焦炭塔a的进料持续时间达到所述焦炭塔a的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔a的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔b的进料和开始所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料，焦炭塔b产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（3）当所述焦炭塔b的进料持续时间达到所述焦炭塔b的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔b的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔c的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔b的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料，焦炭塔c产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（4）对所述焦炭塔a进行水蒸气吹扫和除焦操作；

（5）当所述焦炭塔c的进料持续时间达到所述焦炭塔c的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔c的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔a的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔c的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔b的进料，焦炭塔a产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（6）对所述焦炭塔b进行水蒸气吹扫和除焦操作；

（7）当所述焦炭塔a的进料持续时间达到所述焦炭塔a的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔a的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔b的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔c的进料，焦炭塔b产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（8）对所述焦炭塔c进行水蒸气吹扫和除焦操作；和

（9）重复所述步骤（3）至所述步骤（8）。

23.一种焦化系统，包括三个焦炭塔、两套加热炉、分馏塔和拉焦原料储罐，三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c；两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，所述任一焦炭塔同两套加热炉相连接，所述任一焦炭塔的塔顶与分馏塔入口通过管线相连接，所述分馏塔的塔底出口同拉焦原料储罐相连接，所述拉焦原料储罐同加热炉b相连接将来自于拉焦原料储罐的物料加热至焦化塔的进料温度，所述加热炉a同原料罐相连接将焦化原料加热至焦化塔的进料温度。

24.前述任一方面所述的焦化系统，其中所述拉焦原料储罐和加热炉b之间设置过滤装置。

25.一种焦化方法，其中所述焦化方法采用的焦化装置包括三个焦炭塔、两套加热炉、分馏塔和拉焦原料储罐，三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c；两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，所述任一焦炭塔同两套加热炉相连接，所述任一焦炭塔的塔顶与分馏塔入口通过管线相连接，所述分馏塔的塔底出口同拉焦原料储罐相连接，所述加热炉b同拉焦原料储罐相连接将来自于拉焦原料储罐的物料加热至焦化塔的进料温度，所述加热炉a同原料罐相连接用于将新鲜原料加热至焦化塔的进料温度；

具体操作过程如下：

（1）焦化原料经加热炉a加热进入焦化塔a，生成的油气进入分馏塔，分馏得到气体、焦化汽油、焦化柴油及塔底焦化蜡油，其中，塔底焦化蜡油引入设置的拉焦原料储罐；

（2）当步骤（1）中焦炭塔a进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，焦炭塔a则由拉焦原料经过加热炉b加热继续充焦；

（3）当步骤（2）中焦炭塔b进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔b焦化进料切换至焦炭塔c，对焦炭塔c进行步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔b，焦炭塔a此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（4）当步骤（3）中焦炭塔c进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，焦炭塔c焦化进料切换至焦炭塔a，焦炭塔a重复上述步骤（1）过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔c，焦炭塔b此时则进行水蒸气吹扫、除等操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（5）当步骤（4）中焦炭塔a进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔a，焦炭塔c此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（6）重复上述步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）过程。

26.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述的焦炭塔生焦周期为24-48h，所述生焦周期为单个焦化塔中焦化原料和拉焦原料充焦总时间。

27.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中焦化原料进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔的焦化进料切换至另一焦炭塔。

28.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中加热炉a出口温度范围为400℃-460℃，此时焦炭塔内气速控制为0.05-0.25m/s；加热炉b出口温度范围为460℃-530℃，此时焦炭塔内气速控制为0.10-0.30m/s。

29.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中加热炉a出口温度范围为420℃-450℃，此时焦炭塔内气速控制为0.05-0.10m/s；加热炉b出口温度范围为460℃-500℃，此时焦炭塔内气速控制为0.15-0.20m/s。

30.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中加热炉a升温速率为1-30℃/h，加热炉b升温速率为30-150℃/h。

31.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中加热炉a升温速率为1-10℃/h，加热炉b升温速率为50-100℃/h。

32.前述或后述任一方面3所述的焦化方法，其中焦化蜡油的10%馏出点温度为300℃-400℃，90%馏出点温度为450℃-500℃。

33.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中焦化蜡油的10%馏出点温度为350℃-380℃，90%馏出点温度为460℃-480℃。

34.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中拉焦原料（特别是焦化蜡油）对焦炭塔充焦过程，拉生比控制为0-4.0。

35.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中所述拉焦原料（特别是焦化蜡油）进加热炉前，经过滤装置除去焦粉颗粒，过滤后的拉焦原料的焦粉浓度控制为0-200mg/l。

36.前述或后述任一方面所述的焦化方法，其中焦化原料为煤系原料或石油系原料。

37.前述任一方面所述的焦化方法，其中焦化原料为煤焦油或煤焦油沥青、石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油或热裂化渣油中的一种或几种。

技术效果

根据本发明的焦化系统和焦化方法，可以实现如下技术效果中的至少一个：

（1）能够利用石油系或煤系原料生产性能稳定的高品质针状焦。

（2）通过对同一个焦炭塔设置多个加热单元，每个加热单元针对其进料物性及处理量设计，缩小单个加热单元进料物性、进料量、变温变压变化对产品性质的影响。

（3）多加热单元多焦炭塔操作，可以为原料储罐中的新鲜原料创造最佳条件在焦炭塔内生成广域中间相结构，当焦炭塔内广域中间相结构发展到一定程度，就要进行必要的“拉焦”过程，因此，后期升温阶段改为不易结焦的拉焦原料（比如焦化蜡油）完全充焦，拉焦原料只起对焦炭塔内已经形成的广域中间相提温和“拉焦”作用，限制各向同性焦炭的生成，将原料储罐中的新鲜原料生成广域中间相过程与拉焦原料提温拉焦过程分开实施，分别创造各个阶段需要的的最佳条件，可有效提高针状焦产品的性能，降低针状焦热膨胀系数。

（4）通过在拉焦原料（特别是焦化蜡油）进入加热单元之前，经过滤装置除去焦粉颗粒，有利于系统的长周期操作及针状焦质量的提高。

（5）通过多加热单元多焦炭塔操作的延迟焦化，能够满足工业延迟焦化系统连续操作的要求。

（6）所制造的针状焦具有稳定的流线型纹理、低热膨胀系数等优点，符合大规格超高功率石墨电极用针状焦要求。

附图说明

图1为本发明一种焦化系统的示例性示意图，但本发明并不限于此。

在图1中，1为生焦原料（有时也称为新鲜原料或焦化原料），2为加热炉b，3为加热后的生焦原料，4为焦炭塔（a、b、c），5为油气管线，6为分馏塔，7为焦化气体，8为焦化石脑油，9为焦化柴油，10为焦化蜡油，11为循环的焦化蜡油，12为拉焦原料储罐，13为补充拉焦原料管线，14为加热炉a，15为加热后的拉焦原料，16为焦粉过滤装置。拉焦原料储罐12用于储存来自于管线10的焦化蜡油和/或来自于管线17的其他拉焦原料，也可以将其中储存的物料通过管线18排出至外界和/或将该物料作为补充拉焦原料通过管线13在与来自于管线11的循环的焦化蜡油按照预定的比例混合之后输送至焦粉过滤装置16。根据情况，来自于管线10的焦化蜡油与来自于管线17的其他拉焦原料也可以在所述拉焦原料储罐12中混合而形成混合拉焦原料。在此，所述其他拉焦原料可以是外供（比如来自于其他的焦化系统或裂解系统），也可以来自于本发明的焦化系统，比如可以是来自于所述分馏塔6的焦化蜡油或焦化柴油。

图2为现有技术的一炉两塔切换焦化系统。

在图2中，17为新鲜原料，18为加热炉，19为加热后的新鲜原料，20为焦炭塔（a、b），21为油气管线，22为分馏塔，23为焦化气体，24为焦化石脑油，25为焦化柴油，26为焦化蜡油，27为循环的焦化蜡油。

在本发明的上下文中，所述焦化蜡油和所述循环的焦化蜡油有时不加区分而统称为焦化蜡油，并且所述混合拉焦原料、所述其他拉焦原料和所述补充拉焦原料有时不加区分而统称为拉焦原料。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。

本说明书提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本说明书所用的所有技术和科学术语都具有本领域技术人员常规理解的含义。在有冲突的情况下，以本说明书的定义为准。

当本说明书以词头“本领域技术人员公知”、“现有技术”或其类似用语来导出材料、物质、方法、步骤、装置或部件等时，该词头导出的对象涵盖本申请提出时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，却将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。

在本发明的上下文中，生焦率是在温度500℃、压力（表压）0.5mpa和焦化持续时间为10min的条件下在10l釜式焦化反应装置中测量的。以所述焦化反应结束时所述焦化反应装置内的残留固体与反应原料（比如生焦原料或拉焦原料）的重量比为生焦率。

在本发明的上下文中，所谓“物料输送方式连通”指的是彼此之间可以单向或双向输送物料，比如通过输送管道等本领域技术人员常规已知的任何方式。

在没有明确指明的情况下，本说明书内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。

在本说明书的上下文中，本发明的任何两个或多个实施方式都可以任意组合，由此而形成的技术方案属于本说明书原始公开内容的一部分，同时也落入本发明的保护范围。

根据本发明的一个实施方式，涉及一种焦化系统，包含第1个至第m个（共计m个）加热单元和第1个至第n个（共计n个）焦炭塔。在此，m是2至n-1的任意整数，而n是3以上的任意整数，优选3至20的任意整数，更优选3至5的任意整数，更优选3。

根据本发明的一个实施方式，所述m个加热单元中的每一个分别与所述n个焦炭塔连通。该连通可以利用本领域技术人员常规已知的任何方式实现，比如多通路阀，特别是四通阀（如图1所示），但本发明并不限于此。

根据本发明的一个实施方式，所述n个焦炭塔中每一个焦炭塔分别与一个或多个分离塔连通。优选的是，所述焦炭塔的塔上部和/或塔顶（优选塔顶）与所述分离塔连通。

根据本发明的一个实施方式，所述一个或多个分离塔与所述第m个加热单元连通。优选的是，所述一个或多个分离塔的塔下部和/或塔底（优选塔底）与所述第m个加热单元连通。

根据本发明的一个实施方式，根据情况，所述一个或多个分离塔还可以进一步与第i个加热单元连通。在此，i为大于1且小于m的任意整数。优选的是，所述一个或多个分离塔的塔下部和/或塔底（优选塔底）与所述第i个加热单元连通。

根据本发明的一个实施方式，为了在本发明的基础上进一步改善针状焦的性能并使所述焦化系统的焦化操作过程更为平稳，所述一个或多个分离塔不与所述第1个加热单元连通。在此，所述连通包括通过管线直接连通和中间介入其他装置比如储罐或过滤器等而间接连通的情况。

在本发明的上下文中，作为所述连通，一般指的是物料输送方式连通，特别是单向物料输送方式连通。

根据本发明的一个实施方式，对所述加热单元的类型没有特别的限定，只要是可以将输送通过该单元的物料加热至预定温度的任何加热装置都可以使用，具体比如可以举出换热器或加热炉等，优选加热炉。

根据本发明的一个实施方式，对所述分离塔的类型没有特别的限定，只要是可以将输送至该分离塔的物料按照预定要求分离为多个组分的任何分离装置都可以使用，具体比如可以举出精馏塔、闪蒸塔、蒸发塔或分馏塔等，优选分馏塔。

根据本发明的一个实施方式，对所述分离塔的数量没有特别的限定，具体比如可以举出1-10个、1-5个、1-3个或者1个。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化系统是一种焦化装置，包括三个焦炭塔、两套加热炉、分馏塔和拉焦原料储罐。如果将所述三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c，所述两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，则所述任一焦炭塔同所述两套加热炉相连接，所述任一焦炭塔的塔顶与所述分馏塔入口通过管线相连接，所述分馏塔的塔底出口同所述拉焦原料储罐相连接。另外，所述拉焦原料储罐同所述加热炉b相连接将来自于所述拉焦原料储罐的物料加热至焦化塔的进料温度。而且，所述加热炉a同原料罐相连接将焦化原料加热至焦化塔的进料温度。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化装置中，在所述拉焦原料储罐和所述加热炉b之间设置过滤装置。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化系统还可以包含控制单元。

根据本发明的一个实施方式，设所述n个焦炭塔中第h个焦炭塔的起始充焦时刻为t0，终止充焦时刻为te，则所述控制单元被构造为能够从所述时刻t0开始，按照从所述第1个加热单元至所述第m个加热单元的顺序顺次启动和终止每个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送，在所述时刻te，终止所述第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送。在此，h是1至n的任意整数。

根据本发明的一个实施方式，在所述时刻te，所述第1个至第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送量之和等于所述第h个焦炭塔的目标充焦容量。在本发明的上下文中，所谓“目标充焦容量”，指的是该焦炭塔允许的最大安全充焦容量。

在本发明的上下文中，从所述时刻t0至所述时刻te，完成从所述第1个加热单元至所述第m个加热单元向所述第h个焦炭塔的物料输送，将其称之为一个物料输送循环周期。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期内，所述第1个至第m个加热单元中的每一个加热单元仅向所述第h个焦炭塔输送物料一个批次。在此，所述输送可以按照连续、半连续或间歇方式进行。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期内的任意时刻，所述第h个焦炭塔不接受输送物料。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期内的任意时刻，所述第h个焦炭塔只接受来自于所述第1个至第m个加热单元中仅一个加热单元的输送物料。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期结束之后，对所述第h个焦炭塔进行吹扫和除焦操作，然后所述第h个焦炭塔处于备用状态。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期结束之后，对所述第h个焦炭塔进行吹扫和除焦操作，然后针对所述第h个焦炭塔开始下一个物料输送循环周期。

根据本发明的一个实施方式，所述第1个至第m个加热单元中的每一个均被构造为能够将其输送物料加热至所述第h个焦炭塔对该输送物料要求的进料温度。

根据本发明的一个实施方式，所述第1个加热单元将其输送物料（称为第1个输送物料）加热至进料温度w1为400℃-480℃（优选420℃-460℃）。

根据本发明的一个实施方式，所述第1个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速g1达到0.05-0.25m/s，优选0.05-0.10m/s。

根据本发明的一个实施方式，所述第m个加热单元将其输送物料（称为第m个输送物料）加热至进料温度wm为460℃-530℃，优选460℃-500℃。

根据本发明的一个实施方式，所述第m个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速gm达到0.10-0.30m/s，优选0.15-0.20m/s。

根据本发明的一个实施方式，第i个加热单元将其输送物料（称为第i个输送物料）加热至进料温度wi，其中w1≤wi≤wm。在此，i为大于1且小于m的任意整数。

根据本发明的一个实施方式，所述第i个输送物料使得所述第h个焦炭塔的塔内气速gi达到g1≤gi≤gm。

根据本发明的一个实施方式，所述第1个加热单元对其输送物料的升温速率v1为1-30℃/h，优选1-10℃/h。在达到相应的进料温度之后，恒温保持。

根据本发明的一个实施方式，所述第m个加热单元对其输送物料的升温速率vm为30-150℃/h，优选50-100℃/h。在达到相应的进料温度之后，恒温保持。

根据本发明的一个实施方式，第i个加热单元对其输送物料的升温速率vi满足关系式v1≤vi≤vm。在此，i为大于1且小于m的任意整数。在达到相应的进料温度之后，恒温保持。

根据本发明的一个实施方式，所述n个焦炭塔中每一个焦炭塔的塔上部和/或塔顶（比如塔顶）与所述一个或多个分离塔以物料输送方式连通。换句话说，将所述n个焦炭塔中每一个焦炭塔的塔上部物料和/或塔顶物料（比如塔顶物料）输送至所述一个或多个分离塔。

根据本发明的一个实施方式，在所述一个或多个分离塔中，所述每一个焦炭塔的塔顶物料至少被分离为所述分离塔的塔顶物料和所述分离塔的塔底物料，比如该塔顶物料可以被分离为塔顶物料（一般称为焦化气体）、多个塔侧物料（比如包括石脑油和焦化柴油）和塔底物料。在本发明的上下文中，分离塔的塔底物料有时也称为焦化蜡油。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化蜡油的10%馏出点温度为300℃-400℃，优选350℃-380℃，并且90%馏出点温度为450℃-500℃，优选460℃-480℃。

根据本发明的一个实施方式，所述一个或多个分离塔的操作条件包括：塔顶压力0.01-0.8mpa，塔顶温度100-200℃，塔底温度280-400℃。

根据本发明的一个实施方式，所述n个焦炭塔的操作条件彼此相同或不同，各自独立地包括：塔顶压力0.01-1.0mpa，塔顶温度300-470℃，塔底温度350-510℃。

根据本发明的一个实施方式，所述第1个加热单元以生焦原料作为输送物料。为此，为了平稳操作起见，所述焦化系统一般还可以包括至少一个生焦原料储罐（有时也称为原料罐）。

根据本发明的一个实施方式，所述至少一个生焦原料储罐与所述第1个加热单元连通，以便将所述至少一个生焦原料储罐中的生焦原料输送至所述第1个加热单元。

根据本发明的一个实施方式，为了在本发明的基础上进一步改善针状焦的性能并使所述焦化系统的焦化操作过程更为平稳，所述第1个加热单元仅以生焦原料作为输送物料，而不以拉焦原料特别是不以所述分离塔的塔底物料或焦化蜡油作为输送物料，即使是作为其输送物料的一部分也不可以。换句话说，所述至少一个生焦原料储罐不与所述第m个加热单元连通。在此，所述连通包括通过管线直接连通和中间介入其他装置比如储罐或过滤器等而间接连通的情况。

根据本发明的一个实施方式，所述第m个加热单元以拉焦原料作为输送物料。优选的是，所述拉焦原料至少包含所述一个或多个分离塔的塔底物料。在此，本发明对于所述塔底物料在所述拉焦原料中所占的比例（一般称为补充比）并没有特别的限定，但一般可以是0-80%，优选30%-70%，更优选50%-70%。

根据本发明的一个实施方式，为了在本发明的基础上进一步改善针状焦的性能并使所述焦化系统的焦化操作过程更为平稳，所述至少一个生焦原料储罐不与所述第m个加热单元连通。在此，所述连通包括通过管线直接连通和中间介入其他装置比如储罐或过滤器等而间接连通的情况。换句话说，所述第m个加热单元仅以所述拉焦原料作为输送物料，而不以所述生焦原料作为输送物料。

根据本发明的一个实施方式，第i个加热单元以选自所述生焦原料和所述拉焦原料中的至少一种作为输送物料。为此，取决于第i个加热单元的物料输送种类，所述至少一个生焦原料储罐可以与所述第i个加热单元连通（在以生焦原料为输送物料时），也可以不连通（在以其他作为输送物料时）。在此，i为大于1且小于m的任意整数。

根据本发明的一个实施方式，所述生焦原料选自煤系原料和石油系原料中的至少一种，优选选自煤焦油、煤焦油沥青、石油重油、乙烯焦油、催化裂化渣油或热裂化渣油中的至少一种。

根据本发明的一个实施方式，所述生焦原料的生焦率（称为生焦率a）一般为10-80%，优选20-70%，更优选30-60%。

根据本发明的一个实施方式，所述生焦原料的硫含量一般<0.6wt%，优选<0.5wt%。为此，所述生焦原料通常是经过精制的。

根据本发明的一个实施方式，所述生焦原料的胶质和沥青质含量一般<10.0wt%，优选<5.0wt%，更优选<2.0wt%。在此，所述胶质和沥青质含量是根据标准sh/t05094-2010测量的。

根据本发明的一个实施方式，所述一个或多个分离塔的塔底物料的10%馏出点温度为300℃-400℃，优选350℃-380℃，并且90%馏出点温度为450℃-500℃，优选460℃-480℃。

根据本发明的一个实施方式，所述拉焦原料选自煤系原料和石油系原料中的至少一种，优选选自焦化蜡油、焦化柴油、乙烯焦油和热裂化重油中的至少一种。在此，所述拉焦原料（特别是焦化蜡油）可以来自于前述的分离塔（比如作为所述分离塔的塔底物料），也可以来自于其他来源，比如市售或者按照本领域已知的任何方法制造的，并没有特别的限定。

根据本发明的一个实施方式，所述拉焦原料至少包含所述一个或多个分离塔的塔底物料。在此，本发明对于所述塔底物料在所述拉焦原料中所占的比例（一般称为补充比）并没有特别的限定，但一般可以是0-80%，优选30%-70%，更优选50%-70%。

根据本发明的一个实施方式，所述拉焦原料的生焦率（称为生焦率b）一般为1-40%，优选1-20%，更优选1-10%。

根据本发明的一个实施方式，生焦率a＞生焦率b。

根据本发明的一个实施方式，所述拉焦原料的硫含量一般<1.0wt%，优选<0.6wt%。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期内，向第h个焦炭塔输送的拉焦原料总量与生焦原料总量的重量比例（称为拉生比）一般为0.5-4.0，优选1.0-2.0。在此，h是1至n的任意整数。

根据本发明的一个实施方式，设te-t0=t，则所述第h个焦炭塔的充焦周期t为10-60小时，优选24-48小时。

根据本发明的一个实施方式，所述n个焦炭塔的充焦周期t彼此相同或不同（优选彼此相同），各自独立地为10-60小时，优选24-48小时。

根据本发明的一个实施方式，在一个物料输送循环周期内，设所述一个物料输送循环周期为tc（单位是小时），设所述第1个至第m个加热单元向所述第h个焦炭塔各自的物料输送时间分别为d1至dm（单位是小时），则d1/tc=10-90%或30-70%，d2/tc=10-90%或30-70%，…，dm/tc=10-90%或30-70%，并且tc/2≤d1+d2+…+dm≤tc，优选d1+d2+…+dm=tc。

根据本发明的一个实施方式，d1=d2=…=dm=tc/m=t/m，并且d1+d2+…+dm=tc=t，其中t为所述第h个焦炭塔的充焦周期。

根据本发明的一个实施方式，设所述n个焦炭塔中任意编号相邻（编号1与编号n被定义为编号相邻）的两个焦炭塔分别为第a个焦炭塔和第b个焦炭塔，所述控制单元被构造为能够启动和终止第j个加热单元向所述第a个焦炭塔的物料输送，然后启动和终止所述第j个加热单元向所述第b个焦炭塔的物料输送。在此，j为1至m的任意整数。另外，a是1至n的任意整数，b是1至n的任意整数，但a≠b。或者说，设所述n个焦炭塔中任意编号相邻的两个焦炭塔分别为第a个焦炭塔和第b个焦炭塔，则在结束第j个加热单元向所述第a个焦炭塔的物料输送的时刻，开始（根据情况，在经过必要的延迟时间之后）所述第j个加热单元向所述第b个焦炭塔的物料输送。

根据本发明的一个实施方式，还涉及一种焦化方法，该方法包括利用m个加热单元和n个焦炭塔进行焦化的步骤。或者，该方法包括利用本发明前文所述的焦化系统进行焦化的步骤。除了以下具体说明的内容之外，针对该焦化方法所有未明确的事项或内容，可以直接适用前文针对焦化系统的相应描述，在此不再赘述。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，将所述n个焦炭塔中的每一个焦炭塔的塔上部物料和/或塔顶物料（比如塔顶物料）的至少一部分输送至所述一个或多个分离塔，并且将所述一个或多个分离塔的塔下部物料和/或塔底物料的至少一部分输送至所述第m个加热单元，并任选输送至第i个加热单元。在此，i为大于1且小于m的任意整数。另外，所谓“至少一部分”指的是比如10wt%以上，20wt%以上，30wt%以上，40wt%以上，50wt%以上，60wt%以上，70wt%以上，80wt%以上，90wt%以上或100wt%。

根据本发明的一个实施方式，为了在本发明的基础上进一步改善针状焦的性能并使所述焦化系统的焦化操作过程更为平稳，所述一个或多个分离塔的塔下部物料和/或塔底物料（即使是其至少一部分）不输送至所述第1个加热单元。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化方法采用的焦化装置包括三个焦炭塔、两套加热炉、分馏塔和拉焦原料储罐，三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c；两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，所述任一焦炭塔同两套加热炉相连接，所述任一焦炭塔的塔顶与分馏塔入口通过管线相连接，所述分馏塔的塔底出口同拉焦原料储罐相连接，所述加热炉b同拉焦原料储罐相连接将拉焦原料储罐中的物料加热至焦化塔的进料温度，所述加热炉a同原料罐相连接用于将新鲜原料加热至焦化塔的进料温度；

具体操作过程如下：

（1）焦化原料经加热炉a加热进入焦化塔a，生成的油气进入分馏塔，分馏得到气体、焦化汽油、焦化柴油及塔底焦化蜡油，其中，塔底焦化蜡油引入设置的拉焦原料储罐；

（2）当步骤（1）中焦炭塔a进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，焦炭塔a则由拉焦原料经过加热炉b加热继续充焦；

（3）当步骤（2）中焦炭塔b进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔b焦化进料切换至焦炭塔c，对焦炭塔c进行步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔b，焦炭塔a此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（4）当步骤（3）中焦炭塔c进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，焦炭塔c焦化进料切换至焦炭塔a，焦炭塔a重复上述步骤（1）过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔c，焦炭塔b此时则进行水蒸气吹扫、除等操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（5）当步骤（4）中焦炭塔a进料持续时间占总生焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔a，焦炭塔c此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（6）重复上述步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）过程。

根据本发明的一个实施方式，设m=2，n=3，3个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b和焦炭塔c，2个加热单元分别记为加热单元a和加热单元b，所述3个焦炭塔中每一个焦炭塔的塔顶物料（称为油气）与一个所述分离塔以物料输送方式连通，所述加热单元a输送并加热生焦原料，所述加热单元b输送并加热拉焦原料，

所述焦化方法至少包括以下步骤：

（1）向所述焦炭塔a进料生焦原料，焦炭塔a产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（2）当所述焦炭塔a的进料持续时间达到所述焦炭塔a的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔a的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔b的进料和开始所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料，焦炭塔b产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（3）当所述焦炭塔b的进料持续时间达到所述焦炭塔b的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔b的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔c的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔b的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料，焦炭塔c产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（4）对所述焦炭塔a进行水蒸气吹扫和除焦操作；

（5）当所述焦炭塔c的进料持续时间达到所述焦炭塔c的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔c的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔a的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔c的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔b的进料，焦炭塔a产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（6）对所述焦炭塔b进行水蒸气吹扫和除焦操作；

（7）当所述焦炭塔a的进料持续时间达到所述焦炭塔a的充焦周期t的30-70%（优选约50%）时，终止生焦原料向所述焦炭塔a的进料，同时开始生焦原料向所述焦炭塔b的进料、开始所述拉焦原料向所述焦炭塔a的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔c的进料，焦炭塔b产生的油气进入所述分离塔，至少分离出焦化蜡油；

（8）对所述焦炭塔c进行水蒸气吹扫和除焦操作；

（9）重复所述步骤（3）至所述步骤（8）。

根据本发明的一个实施方式，选自所述生焦原料和所述拉焦原料的至少一种物料在进入相应的加热单元和/或进入相应的焦炭塔之前进行过滤。通过该过滤，将所述物料的焦粉颗粒浓度一般控制在0-200mg/l，优选0-100mg/l，更优选0-50mg/l。在此，作为所述过滤方法，比如可以举出精细过滤、离心分离和絮凝分离等，优选精细过滤。这些过滤方法可以单独使用一种，或者以任意的比例组合使用多种。作为所述物料，优选所述拉焦原料，更优选所述一个或多个分离塔的塔底物料或焦化蜡油。优选的是，所述物料在进入相应的加热单元之前进行所述过滤，更优选所述物料（特别是所述焦化蜡油）在进入所述第m个加热单元之前进行所述过滤，和/或，所述物料（特别是所述焦化蜡油）在进入第i个加热单元之前进行所述过滤。在此，i为大于1且小于m的任意整数。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化系统还任选包括在至少一个所述加热单元的入口和/或出口设置的至少一个过滤装置。优选的是，在所述第m个加热单元的入口和/或出口设置所述至少一个过滤装置。任选的是，在第i个加热单元的入口和/或出口设置所述至少一个过滤装置。在此，i为大于1且小于m的任意整数。本发明对于所述过滤装置没有特别的限定，可以使用本领域常规使用任何过滤装置，只要可以达到预期的过滤目标即可，具体比如可以举出精细过滤装置、离心分离装置或者絮凝分离装置等。在此，所述入口指的是输送物料入口，所述出口则指的是输送物料出口。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化系统包括至少三个焦炭塔、两个加热单元，所述任一焦炭塔同至少两个加热单元连通，所述两个加热单元分别用于加热原料1和原料2至进料温度，所述任一焦炭塔同分馏塔连通。在此，所述原料1一般是焦化新鲜原料，所述原料2一般是拉焦原料（特别是焦化蜡油）。

根据本发明的一个实施方式，所述焦化系统包括三个焦炭塔、两套加热炉、分馏塔和拉焦原料储罐，三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c；两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，所述任一焦炭塔同两套加热炉连通，所述任一焦炭塔的塔顶与分馏塔入口通过管线连通，所述分馏塔的塔底出口同拉焦原料储罐连通，所述拉焦原料储罐同加热炉b连通将拉焦原料储罐中的物料加热至焦炭塔的进料温度，所述加热炉a同原料罐连通将焦化原料加热至焦炭塔的进料温度。

根据本发明的一个优选实施方式，所述焦化系统包括三个焦炭塔、两个加热炉，所述三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c，所述两个加热炉分别记为加热炉1、加热炉2，所述任一焦炭塔同至少两个加热炉连通，所述两个加热炉分别用于加热原料1和原料2至进料温度，所述任一焦炭塔同一个分馏塔连通。在此，所述原料1一般是新鲜原料，所述原料2一般是拉焦原料（特别是焦化蜡油）。

根据本发明的该优选实施方式，所述焦化系统的具体操作过程如下：

（1）原料1经加热炉1加热后进入焦炭塔a，生成的油气进入分馏塔，分馏得到气体、焦化汽油、焦化柴油及塔底焦化蜡油；

（2）当步骤（1）中焦炭塔a进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将经加热炉1加热的原料1切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，焦炭塔a则由经过加热炉b加热的原料2继续充焦；

（3）当步骤（2）中焦炭塔b进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将经加热炉1加热的原料1切换至焦炭塔c，对焦炭塔c进行步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热的原料2切换至焦炭塔b，焦炭塔a此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（4）当步骤（3）中焦炭塔c进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将经加热炉1加热的原料1切换至焦炭塔a，焦炭塔a重复上述步骤（1）过程，将经过加热炉b加热的原料2切换至焦炭塔c，焦炭塔b此时则进行水蒸气吹扫、除操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（5）当步骤（4）中焦炭塔a进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将经加热炉1加热的原料1切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热的原料2切换至焦炭塔a，焦炭塔c此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（6）重复上述步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）过程。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，焦炭塔的充焦周期为24-48h，所述充焦周期为单个焦炭塔中生焦原料和拉焦原料（比如焦化蜡油）充焦总时间。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，生焦原料进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将焦炭塔的焦化进料切换至另一焦炭塔。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，加热炉a出口温度范围为400℃-460℃，优选420℃-450℃，此时焦炭塔内气速控制为0.05-0.25m/s,优选0.05-0.10m/s。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，加热炉a升温速率为1-30℃/h，优选1-10℃/h。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，加热炉b出口温度范围为460℃-530℃，优选460℃-500℃，此时焦炭塔内气速控制为0.10-0.30m/s，优选0.15-0.20m/s。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化系统中，加热炉b升温速率为30-150℃/h，优选50-100℃/h。

根据本发明的一个优选实施方式，所述焦化方法所采用的焦化系统包括三个焦炭塔、两套加热炉、一个分馏塔和一个拉焦原料储罐，三个焦炭塔分别记为焦炭塔a、焦炭塔b、焦炭塔c；两套加热炉分别记为加热炉a、加热炉b，所述任一焦炭塔同两套加热炉连通，所述任一焦炭塔的塔顶与分馏塔入口通过管线连通，所述分馏塔的塔底出口同拉焦原料储罐连通，所述加热炉b同拉焦原料储罐连通将拉焦原料储罐中的物料加热至焦炭塔的进料温度，所述加热炉a同原料罐连通用于将新鲜原料加热至焦炭塔的进料温度。

根据本发明的该优选实施方式，所述焦化方法的具体操作过程如下：

（1）生焦原料经加热炉a加热进入焦炭塔a，生成的油气进入分馏塔，分馏得到气体、焦化汽油、焦化柴油及塔底焦化蜡油，其中，塔底焦化蜡油引入设置的拉焦原料储罐；

（2）当步骤（1）中焦炭塔a进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，焦炭塔a则由拉焦原料经过加热炉b加热继续充焦；

（3）当步骤（2）中焦炭塔b进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将焦炭塔b焦化进料切换至焦炭塔c，对焦炭塔c进行步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔b，焦炭塔a此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（4）当步骤（3）中焦炭塔c进料持续时间占充焦周期的30-70%时，焦炭塔c焦化进料切换至焦炭塔a，焦炭塔a重复上述步骤（1）过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔c，焦炭塔b此时则进行水蒸气吹扫、除等操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（5）当步骤（4）中焦炭塔a进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将焦炭塔a焦化进料切换至焦炭塔b，对焦炭塔b重复步骤（1）中的焦炭塔a充焦过程，将经过加热炉b加热至相对较高温度的拉焦原料切换至焦炭塔a，焦炭塔c此时则进行水蒸气吹扫、除焦操作过程，并使之安装完毕处于待充焦状态；

（6）重复上述步骤（3）、步骤（4）、步骤（5）过程。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，焦炭塔的充焦周期为24-48h，所述充焦周期为单个焦炭塔中生焦原料和拉焦原料（比如焦化蜡油）充焦总时间。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，生焦原料进料持续时间占充焦周期的30-70%时，将焦炭塔的焦化进料切换至另一焦炭塔。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，加热炉a出口温度范围为400℃-460℃，优选420℃-450℃，此时焦炭塔内气速控制为0.05-0.25m/s,优选0.05-0.10m/s。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，加热炉a升温速率为1-30℃/h，优选1-10℃/h。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，加热炉b出口温度范围为460℃-530℃，优选460℃-500℃，此时焦炭塔内气速控制为0.10-0.30m/s，优选0.15-0.20m/s。

根据本发明的一个实施方式，在所述焦化方法中，加热炉b升温速率为30-150℃/h，优选50-100℃/h。

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明，但本发明并不限于此。

如图1所示：

（1）原料1经加热炉2先向焦炭塔4a进料生焦原料，焦炭塔4a产生的油气经管线5进入分离塔6，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底出分离塔；

（2）焦炭塔4a的进料持续时间达到焦炭塔4a的充焦周期t的30-70%时，终止生焦原料向所述焦炭塔4a的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4b的进料和开始拉焦原料储罐12中的补充拉焦原料通过管线13进入滤装置16，并经加热炉14加热后向焦炭塔4a的进料，焦炭塔4a、4b产生的油气进入分离塔6，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4a；

（3）当焦炭塔4b的进料持续时间达到焦炭塔4b的充焦周期t的30-70%时，终止生焦原料向焦炭塔4b的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4c的进料、开始拉焦原料向焦炭塔4b的进料和终止拉焦原料向焦炭塔4a的进料，焦炭塔4b、焦炭塔4c产生的油气进入分离塔6，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4b；

(4)对所述焦炭塔4a进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（5）当焦炭塔4c的进料持续时间达到焦炭塔4c的充焦周期t的30-70%时，终止生焦原料向焦炭塔4c的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4a的进料、开始拉焦原料向焦炭塔4c的进料和终止拉焦原料向所述焦炭塔4b的进料，焦炭塔4a、4c产生的油气进入分离塔6，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4c；

（6）对炭塔4b进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（7）当焦炭塔4a的进料持续时间达到炭塔4a的充焦周期t的30-70%时，终止生焦原料向焦炭塔4a的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4b的进料、开始拉焦原料向焦炭塔4a的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔4c的进料，焦炭塔4a、4b产生的油气进入分离塔6，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4a；

（8）对所述焦炭塔4c进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（9）重复所述步骤（3）至所述步骤（8）。

如图2所示，针状焦新鲜原料17经加热炉18加热后经管线19进入焦炭塔20，生成的油气经管线21进入分馏塔22，分离出焦化气体、石脑油和焦化柴油、焦化蜡油分别经管线23、24、25、26出装置，循环的焦化蜡油经管线27进入焦炭塔20，针状焦产品由焦炭塔底出装置。其中焦炭塔20a、20b采用间歇切换操作，即当其中一个焦炭塔进料量达到最大安全充焦量，切换为另一个焦炭塔继续进料，另一个焦炭塔则进行水蒸气吹扫、除焦、备用步骤。

实施例

以下将通过实施例和对比例对本发明进行进一步的详细描述，但本发明不限于以下实施例。

在本发明的上下文中，包括在实施例和对比例中，热膨胀系数按照国际标准gb/t3074.4《石墨电极热膨胀系数（cte）测定方法》测定，挥发分按照石油化工标准sh/t0313《石油焦检验法》测定，真密度按照国际标准gb/t6155《碳素材料真密度测定方法》测定，电阻率按照gb24525-2009《炭素材料电阻率测定方法》测定，针状焦外观流线型纹理通过肉眼直接评价。

实施例1

以某炼厂精制后的催化油浆为焦化原料，油浆具体性质分析见表1，焦化塔顶压力为0.5mpa，焦化生焦周期为32h，按照本发明提供的三塔切换方法操作，步骤（1）中加热炉1出口温度为420℃-440℃升温-恒温过程，升温速率为5℃/h，恒温时间12h，焦炭塔内气速控制为0.05-0.08m/s，步骤（2）中加热炉2出口温度为460℃-490℃升温-恒温过程，升温速率为10℃/h，恒温时间13h，焦炭塔内气速控制为0.13-0.18m/s，步骤（1）至（5）中焦化蜡油的10%馏出点温度为350℃，90%馏出点温度为460℃，拉焦原料对焦炭塔的充焦过程，拉生比控制为1.0，拉焦原料的焦粉浓度控制为≯20mg/l，三塔工艺得到的不同批次针状焦性质见表2。

具体而言，以某炼厂催化油浆为针状焦生焦原料，油浆具体性质分析见表1，其生焦率a为40%。补充拉焦原料是来自于分离塔6的焦化蜡油（经拉焦原料储罐12临时储存），其10%馏出点温度为350℃，90%馏出点温度为460℃，其生焦率b为10%。焦炭塔充焦周期t为32h。具体实施过程如下：

（1）原料1经加热炉2加热后向焦炭塔4a进料生焦原料，加热炉2出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-440℃，升温速率为5℃/h，焦炭塔4a塔顶压力为0.5mpa，焦炭塔4a产生的油气经管线5进入分离塔6，分馏塔6塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置，焦化蜡油由塔底出分离塔；

（2）焦炭塔4a的进料持续时间达到焦炭塔4a的充焦周期t的50%时，终止生焦原料向所述焦炭塔4a的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4b的进料和开始拉焦原料储罐12中的补充拉焦原料通过管线13进入滤装置16，控制拉焦原料的焦粉浓度为≯20mg/l，并经加热炉14加热后向焦炭塔4a的进料，加热炉14出口温度为460℃-490℃升温-恒温过程，升温速率为10℃/h，焦炭塔4a、4b塔顶压力控制为0.5mpa，焦炭塔4a、4b产生的油气进入分离塔6，分馏塔6塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置。根据情况，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4a，拉生比控制1.0；

（3）当焦炭塔4b的进料持续时间达到焦炭塔4b的充焦周期t的50%时，终止生焦原料向焦炭塔4b的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4c的进料、加热炉2出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-440℃，升温速率为5℃/h，开始拉焦原料向焦炭塔4b的进料和终止拉焦原料向焦炭塔4a的进料，加热炉14出口出口温度为460℃-490℃升温-恒温过程，升温速率为10℃/h，焦炭塔4b、焦炭塔4c塔顶压力为0.5mpa，焦炭塔4b、焦炭塔4c产生的油气进入分离塔6，分馏塔6塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置。根据情况，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4b，拉生比控制1.0；

(4)对所述焦炭塔4a进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（5）当焦炭塔4c的进料持续时间达到焦炭塔4c的充焦周期t的50%时，终止生焦原料向焦炭塔4c的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4a的进料、开始拉焦原料向焦炭塔4c的进料和终止拉焦原料向所述焦炭塔4b的进料，加热炉2出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-440℃，升温速率为5℃/h，加热炉14出口出口温度为460℃-490℃升温-恒温过程，升温速率为10℃/h，焦炭塔4a、4c塔顶压力为0.5mpa，焦炭塔4a、4c产生的油气进入分离塔6，分馏塔6塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置。根据情况，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4c，拉生比控制为1.0；

（6）对炭塔4b进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（7）当焦炭塔4a的进料持续时间达到炭塔4a的充焦周期t的50%时，终止生焦原料向焦炭塔4a的进料，同时开始生焦原料向焦炭塔4b的进料、开始拉焦原料向焦炭塔4a的进料和终止所述拉焦原料向所述焦炭塔4c的进料，加热炉2出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-440℃，升温速率为5℃/h，加热炉14出口出口温度为460℃-490℃升温-恒温过程，升温速率为10℃/h，焦炭塔4a、4b塔顶压力为0.5mpa，焦炭塔4a、4b产生的油气进入分离塔6，分馏塔6塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出气体7、汽油8、柴油9出装置。根据情况，焦化蜡油由塔底一部分经管线10进入拉焦原料储罐12，一部分经管线11与来自管线13的补充拉焦原料混合后循环回焦炭塔4a；

（8）对所述焦炭塔4c进行水蒸气吹扫和除焦、备用操作；

（9）重复所述步骤（3）至所述步骤（8），开始针状焦稳定生产。

三塔工艺得到的不同批次针状焦性质见表2。

对比例1

采用与实施例1相同的生焦原料，充焦周期t为32h，按图2所示的常规两塔切换操作。针状焦新鲜原料17经加热炉18加热后经管线19进入焦炭塔20，加热炉18出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-440℃，升温速率为5℃/h，焦炭塔20塔顶压力为0.5mpa，生成的油气经管线21进入分馏塔22，分馏塔22塔顶压力为0.5mpa，塔顶温度150℃，塔底温度350℃，分离出焦化气体、石脑油和焦化柴油、焦化蜡油分别经管线23、24、25、26出装置，循环的焦化蜡油经管线27进入焦炭塔20，拉生比为1.0；当对焦炭塔的进料持续时间达到焦炭塔的充焦周期t的50%时，加热炉18出口温度开始440℃升温至500℃，升温速率5℃/h，当对焦炭塔的进料持续时间达到焦炭塔的充焦周期t的100%时，切换为另一个焦炭塔开始充焦，并重复上述过程，针状焦产品由焦炭塔底出装置，得到的不同批次针状焦性质见表2。

表1原料性质

表2实施例1及对比例1生产的针状焦性质

实施例2

采用与实施例1相同的装置和针状焦生焦原料。补充拉焦原料是来自于分离塔6的焦化蜡油（经拉焦原料储罐12临时储存），其10%馏出点温度为330℃，90%馏出点温度为480℃，其生焦率b为20%。焦炭塔充焦周期t为40h，焦炭塔顶压力为0.8mpa，加热炉2出口温度为400℃-460℃升温-恒温过程，升温速率为4℃/h，加热炉2对焦炭塔充焦过程，焦炭塔内气速控制为0.07-0.10m/s，热炉14出口温度为470-510℃，升温速率为10℃/h,加热炉14对充焦过程焦炭塔内气速控制为0.18-0.25m/s，拉焦原料（比如焦化蜡油）对焦炭塔的充焦过程，拉生比控制为2.0，拉焦原料的焦粉浓度控制为≯10mg/l，分馏塔塔顶压力为0.2mpa，塔顶温度100℃，塔底温度330℃，其它条件与实施例1相同，三塔工艺得到的不同批次针状焦性质见表3。

对比例2

采用与实施例2相同的生焦原料，充焦周期t为40h，加热炉18出口采用变温-恒温控制，变温范围为420℃-460℃，升温速率为4℃/h，焦炭塔20塔顶压力为0.8mpa，分馏塔塔顶压力为0.2mpa，塔顶温度100℃，塔底温度330℃，拉生比为0.5；当对焦炭塔的进料持续时间达到焦炭塔的充焦周期t的50%时，加热炉18出口温度开始460℃升温至500℃，升温速率4℃/h，其它条件同对比例1，得到的不同批次针状焦性质见表3。

表3实施例2及对比例2生产的针状焦性质