延迟焦化提高产品产量的工艺的制作方法

专利名称:延迟焦化提高产品产量的工艺的制作方法
本申请为1983年8月1日提出的待审申请519291号的分案申请。
本发明是关于延迟焦化，更详细地说。本发明是关于改进延迟焦化产额的方法。
延迟焦化已实践多年。该工艺一般包括热分解重质液态烃，以生成各种沸点范围的气、液流和焦炭。
最初作为处置低值残渣的方法，使重原油、酸性(硫含量高)原油的残油进行焦化，把部分残油转变成更有价值的液态和气态产物。生成的焦炭通常按低值付产品处理。
在燃料级延迟焦炭的生产中，从某种程度上说，甚至在阳极或铝级延迟焦炭的生产中，都希望减少焦炭产额。增加液态产品产额，因为液态产品比焦炭更有价值。也希望生成的焦炭中挥发性物质的含量不大于15%(以重量计)，最好为6-12%(以重量计)。
许多炼油厂对金属和硫含量高的重原油的利用正日益增加。延迟焦化工艺对于精炼炉来说尤为重要。因为炼焦炉产生的含硫气体和液体很容易除去，所以在延迟炼焦炉内处理残油可大大减少对空气的污染。
在现有的基本延迟焦化工艺中，将新的原料送入炼焦炉分馏器的下部，在炼焦炉内使分馏器底部所含的重质循环料和新的原料加热到焦化温度。然后将热的炉料送入具有焦化温度和压力的焦化鼓内，以使炉料分解或裂化成焦炭和挥发性组份。挥发性组份作为焦化器的蒸汽被回收，并返回到分馏器内，将分馏器的重质油油气加到分馏器的闪蒸区以冷凝焦化器蒸汽的最重组份，也可用其它方法(如热交换方法)冷凝焦化鼓蒸汽的最重组份。但是工业生产中，通常在焦化炉蒸馏器中使进入的蒸汽与重质油气接触。普通的重质循环气是由冷凝的焦化鼓蒸汽和未闪蒸的重质油气组成的。当焦化鼓充满焦炭时，炉料可转送到另一个焦化鼓内，冷却已充满的焦化鼓，用普通方法使其排空。
Kasch等人在1956年1月2日的「油和气杂志」第89-90页发表的题为“延迟焦化”一文中讨论了延迟焦化工艺。
在美国专利3563884中，Bloomer等人介绍了利用重质循环的煤焦油沥青的延迟焦化工艺。
在美国专利3379638中，Bloomer等人介绍了一个单独中间罐，使原料加到炼焦炉中进行煤馏出物的延迟焦化工艺。
在美国专利4036736中，Ozaki等人介绍了挥发性物质含量大于20%(以重量计)的软合成煤的生产工艺，在该参考文献中，将稀释气体加到焦化鼓内以使裂化烃的分压降低，或者在低于大气压的压力下进行该工艺。
显然，有关延迟焦化工艺，最早由Armistead在1946年3月16日「油和气杂志」第103-111页中题为“烃油的焦化”一文中作了论述。
美国专利4216074介绍了煤液化产物的两级焦化工艺。该工艺中把焦化蒸汽流的冷凝液和未闪蒸的重质油气用作炼焦炉的循环液。
美国专利4177133介绍了一种焦化工艺，在该工艺中，将焦化鼓蒸汽线的较重物料与新的炼焦炉料一起作为循环物料送入焦化鼓内。
许多其他参考资料，举例来说，如美国专利2380713;3116231和3472761。也介绍了各种类和模式的基本延迟焦化工艺。
在1983年2月9日提交的已转让的待审申请464181中介绍了一种延迟焦化工艺。在该工艺中，将沸点范围低于重质循环料的稀释剂烃代替延迟焦化工艺中通常与新原料混合的部分重质循环料。
根据本发明，加到炼焦炉中的原料基本上不含未闪蒸的重质焦化油气和来自焦化鼓蒸汽的冷凝物料，而不像普通方法那样将它们与新的焦化原料混合。
将烃稀释剂(其沸点范围低于普通的重质焦化循环料，生成焦炭组份的，含量低于重质焦化循环料)与足量的新原料混合，可有效地防止在炉管内形成焦炭，稀释剂的用量取决于原料的质量、炉温、炉的设计和其他因素。
通常，将焦化原料加到焦化分馏器的底部，使原料与未闪蒸的重质油气和来自焦化蒸汽流的冷凝物料混合。在上述的美国专利464181介绍的焦化工艺中，与新原料混合的重质循环料的量极少，而本发明却从焦化原料中完全除去了重质循环料。
本发明的一个目的是改进延迟焦化的产额。
本发明的第二个目的是从炼焦炉的原料中除去未闪蒸的重质油气和冷凝的焦化蒸汽。
本发明的第三个目的是用一种生成焦炭组份含量低的，低沸点馏出物的烃稀释剂来代替重质循环料，将部份原料加到炼焦炉中时，该重质循环料内生成焦炭组份的含量相当高。
附图
图1为现有技术中普通延迟焦化工艺的流程图。
图2为本发明的工艺流程图。
现有焦化工艺的详细说明。
一种普通的现有延迟焦化工艺，如图1所示，在该工艺中，来自管道10的新焦化原料在热交换器12内进行预热，然后将其送入炼焦炉分馏器14的底部，将来自泄流板的重质焦化油气用泵送入热交换器12和蒸汽发生器18。来自蒸汽发生器18的部分重质焦化油气通过管道20作为产品回收，而另一部分通过管道21送到焦化鼓32的蒸汽出口，以使焦化鼓蒸汽骤冷。其中一部分通过管道22返回到分馏器14闪蒸区的喷咀24。剩余部分通过管道23以内回流方式，返回分馏器内。在许多炼焦炉的分馏器内在喷咀处用一组挡板(有时称为“泻流板”)使油气和进入的蒸汽充分接触，对于这一目的也可以用盘或其他部件。将重质油气加到泻流板或盘上以完成称之为喷油的功能。来自管道26的焦化鼓蒸汽进入分馏器14闪蒸区下方的喷咀24。进入的蒸汽中的最重组份与来自喷咀24的重质焦化油气接触而被冷凝。已冷凝的物料降到闪蒸区的底部。与进入的新鲜原料混合，在闪蒸区没有蒸发的部分来自喷咀24的重质焦化油气也与闪蒸区底部的新鲜原料混合。
混合的新鲜原料，冷凝蒸汽和未闪蒸的重质油气通过管道28流出，用泵送到炼焦炉30内。在那里被加热到焦化温度，然后再送到一个焦化鼓32内。通常，一个焦化鼓被充填时，而另一个焦化鼓则被冷却并排空。当被充填的焦化鼓充满焦炭时，热的炉料被转送入空的焦化炉。焦化鼓32中的蒸汽通过蒸汽管道26进入分馏器14。将来自管道21的少量重质焦化油气加到排出蒸汽的焦化鼓32内。以骤冷蒸汽并防止在管道26内沉积焦炭。
来自管道26的轻质物料向上通过分馏器14，气体和挥发性油通过管道34排出，挥发性油凝聚在接收36中，经管道38进行回收。部分挥发性油通过管道40进行回流，通过管道42回收焦化气体产品，通过管道44去除中间蒸馏物，在搅拌器46内用水蒸流搅拌，通过管线48回收蒸馏物。
在延迟焦化器的设计和运行中，炼焦炉是必不可少的设备。炼焦炉必须能把原料加热到焦化温度而不会引起在炉管内有焦炭生成，当炉管充满焦炭时，必须停止运行并进行清炉。在某些情况下，向炉管内喷入水蒸汽以增加管速，并造成湍动，以阻止焦炭的沉积。然而，喷入水蒸汽并不有效，相反会影响焦炭质量，因此最好少用。但是在供料泵出故障时，可喷入蒸汽使其吹出炉管。现在设计和运行的炼焦炉可运行几个月，而不因清洗炉管而关闭。
通常，在燃料级或阳极级焦炭的生产生，每份(体积)新焦化原料中循环的重质循环料约为0.05-0.7份。这种循环料改进了焦化炉的运行，也提供了一种溶剂效应，有助于防止焦炭在炉管内沉积。如上所述，普通的重质循环料与来自焦化鼓蒸汽管道的已冷凝的物料和未闪蒸的重质焦化油气混合。一般其沸点范围为750°-950°F，或更高，虽然存在少量沸点低于750°F的组份。如上所述，炼焦炉运行时冷凝的蒸汽和未闪蒸的重质油气与新的原料在焦化分馏器底部混合，结果至少会减少与新的炉料混合的重质循环料的量。对于每份体积的新的原料来说减少的循环料的体积大约为0.05份。
若用低级原料，如比重很低的重残油，为防止炼焦炉内生成焦炭每份体积的新原料必须含有0.3-0.7份体积的循环料，用这么高的循环率是不理想的，因为这会影响焦化器的生产能力，更重要的是会增加焦炭产额(以新原料百分比计)。利用重质循环料的高循环率使焦化产额提高，这是由于循环料本身生成了焦炭的结果。这是不理想的，因为焦炭是焦化生产中价值最低的产品。
美国专利464181介绍了一种改进的焦化工艺，在该工艺中减少了重质循环料的用量，将轻质蒸馏物加到新原料中，加入部份必要的稀释剂以防止炉管内产生焦炭。该工艺如图1所示。在该工艺中，使管道48的蒸馏物排出，流经管道50，与未经预热的新原料混合若炼焦炉正常运行，每份体积新原料所需循环料体积大于0.05时，对这种焦化原料该工艺是特别适用的。
最佳实施方案的说明
本发明是对上述现有焦化工艺的一种改进，即是在燃料级或阳极级焦炭的生产中完全不用重质循环物料，从而改进了产额，即减少了焦炭产额，增加了液体产品的产额。如前所述最好使焦炭的最尽可能低，这是因为焦化生产中的其它产品的价值比焦炭大的多。
图2为本发明工艺的最佳实施，图中对共同的设备采用与图1中相同的标号。本发明的最佳工艺和现有工艺之间的主要差别是原料中完全除去了重质循环料，即使是必须向炉中提供大量稀释剂的情况下也是如此。
在本发明的工艺中，将新的焦化原料送入供料平衡鼓内(图2)而不是像现有工艺那样送入分馏器14的底部(如图1)，从而可以从原料中除去重质循环料。将平衡鼓60的新原料直接送入焦化炉30内，而不需要添加任何重质循环料，除去重质循环料可防止焦炭在炉管内沉积，将一定量的足以防止炉管内焦炭沉积的焦化蒸馏物，在送入焦化炉之前通过管道50加到新原料中。
在图2的本发明的工艺中，将重质油气加到分馏器14的闪蒸区以冷却重质焦化鼓的蒸汽，并清除由管道26进入闪蒸区的物料，而且，可通过管道64从工艺中除去冷凝的焦化鼓蒸汽和来自分馏器14底部的未闪蒸重质油气，而不是像现有工艺中那样让它们都生成焦炭。将来自分馏器14底部的物料送入真空蒸馏设备，在那里可蒸馏的部分作为塔顶馏出物回收，或者使该物料加氢脱硫，和/或将该物料用作原料送到另一个精炼设备中，如流化床催化裂解设备。
在本发明的最佳实施方案中，重质循环料可用来自焦化分馏器的蒸馏物代替，这种蒸馏物的循环料的沸点范围最好低于重质循环料，最可取的是来自管道48的蒸馏产物，通过蒸馏物循环管道50与管道10中的新原料混合。
根据本发明，循环蒸馏物或稀释剂应是沸点范围约为335°-850°F的烃原料，450°-750°F更好，510-650°F最好。通常，稀释剂来自于焦化分馏器，但是在特殊情况下也可用来自其设备的稀释剂。
所需稀释剂的量必须保证炉子最佳运行。每份体积的新原料可用0.7份体积稀释剂，这个量可使焦化炉管不产生焦炭沉积，这种稀释剂的用量也是炉子设计和炉子运行条件的一个函数，通常，必须测定每种原料和每种炼焦炉的稀释剂用量，稀释剂的最少用量为既使炼焦炉运行，又不会有明显的炉管焦炭沉积。若稀释剂用量多于防止炉管有明显焦炭沉积的最小量也是可以的，但这会影响炼焦炉的生产能力和效率。
本发明的合适原料包括任何普通的延迟焦化原料。对于燃料级或阳极级焦炭的最普通的原料是石油的残油，这种残油通常来自原油真空蒸馏设备的真空残油，但是偶尔利用来自常压原油蒸馏设备的常压残油，在某些情况下这些原料不像石油残油那样会焦化，这些原料包括(但并不限于这些)煤焦油沥青，焦油砂沥青，热解焦油，淤渣油或来自流化床裂解设备的潷析油和页岩油，也可用它们的混合物。
本发明焦化工艺所采用的操作条件，能使焦炭产品中的挥发性物质的含量不大于15%(以重量计)，最好为6-12%(以重量计)这种条件在本技术领域：
内是公知的。包括焦化炉出口温度为875°-950°F，最好为925°-930°F;焦化鼓出口蒸汽温度为775°-850°F，最好约为835°F;焦化鼓压力为5-75磅/吋2，最好约为15-20磅/吋2。
由于种种原因，焦化鼓压力不能低于大气压，若焦化鼓压力趋近于大气压时，该工艺的经济性会迅速降低，在低于大气压的压力下运行焦化鼓是危险的，这是因为很可能发生氧气(空气)泄漏现象，使氧气进入含有900°F的烃的鼓内。正像Ozaki等人在早期公开文献中所指出的那样，用常压或低于大气压的焦化鼓压力生产的产品，在沥青的性质上要高于焦炭，例如，在Ozaki等人的文献中所有实例都是在常压或低于常压的鼓压下进行的，生产的软沥青产品所含的挥发性物质高于20%(以重量计)。而本发明的焦炭产品，其挥发性物质含量不大于15%(以重量计)，最好为6-12%(以重量计)。
为了说明重质循环料与新焦化原料混合后可能生成焦炭，测定了重质焦化油气的各种组份对生成焦炭的贡献，分别使重质焦化油气的几种沸点范围的组份进行焦化，并测定生成的焦炭的重量百分数及各种组份的量，测定结果如表1所示

每种组份对整个原料焦化产额的贡献
如表1所见，由重质焦化油气生成焦炭的可能性是明显的。重质油气最高沸点组份会生成大量的焦炭也是很显然的。因此除去炼焦炉蒸汽中的最重的可冷凝物料并从原料中除去重质化油气中的最重物料是极为重要的。用沸点为335°-850°F的烃蒸馏物料代替通常的重质循环料。以新原料计算的焦化产额明显降低了，而且更理想的液体产品的产额提高了。
焦化分馏器不能用作“净化”分离，重质焦化油气可含有少量沸点低于550°F的物料，而焦化蒸馏汽可含有少量沸点高于750°F(有时可于850°F)的物料。然而，焦化蒸馏汽中这种高沸点物料(来自图2中管道44)的量是很低的。少量高沸点物料对焦化总产额的贡献是不明显的。另一方面，冷凝的焦化鼓蒸汽和未闪蒸重质焦化油气是温度相当高的物料。(为+850°F)，正如现有焦化工艺那样，当它们与新原料混合时，对焦炭总产额的贡献是很明显的。
本发明的实质特点是在生产具有挥发性物质含量低于(以重量计)15%的燃料级或阳极级延迟焦化产品的延迟焦化生产中，完全除去了来自炼焦炉分馏器闪蒸区底部的，向焦化炉提供的物料，这一点的完成是从工艺中除去了通常与新原料混合的循环料。因此，用足量的沸点范围低于重质循环料的烃稀释剂代替重质循环料，可有效地防止在焦化炉管内沉积焦炭。
另一方面，将降到分馏器闪蒸区底部的已冷凝的焦化鼓蒸汽和送入闪蒸区的重质油气的未闪蒸部分收集起来，并从工艺过程中去除，不是将它们作为循环料与新原料混合，而是用低沸点的烃蒸馏物代替循环料与新鲜原料混合。
实施例
通过下列所研制的焦化模拟实例可证明本发明工艺的焦化产额有所改进。在此实施例中，用相同的原料和焦化条件进行两种试验。此不同处是一种试验中用通常的重质循环料(每100份体积的新原料有20份重质循环料)进行循环，另一种试验，用沸点范围为510°-650°F的烃蒸馏物(每100份体积的新原料有20份烃)进行循环。
这两种试验，在压力为20磅/吋2，顶部温度为835°F的焦化鼓内进行焦化，所用的1000°F+Bachaqnero真空残油其API比重为4.3。康拉孙残碳值为23.5%(以重量计)，UOP特征因子“K”为11.5，含硫量为3.5%(以重量计)，两种试验得到的产额列于下表

正如上表所看到的，若用沸点范围为510°-650°F的蒸馏物代替普通的重质焦化循环料，焦炭产额可减少6%(从34.66减少到32.53)。制得的液态C5相应增加5%(从55.99增加到58.84)。在相同或不同的焦化条件下，用不同的原料均可使焦炭产额降低，液态产额提高，从而证明了从工艺中去除普通的循环料的价值。
上述介绍的本发明最佳实施例只是为了进一步说明本发明，而不能限定本发明，下列权利要求
可限定本发明。
权利要求
1、一种改进重质烃油原料延迟焦化产额的工艺。所用焦化设备包括一个炼焦炉。一个焦化鼓和一个生产延迟焦炭和裂化液体和气态烃产品的焦化分馏器。该工艺步骤如下
(a)在所说的焦化鼓内使重质烃油延迟焦化，在此条件下生成的延迟焦炭中所含挥发性物质的量不大于15%(以重量计)；
(b)回收焦化鼓的塔顶蒸汽，并在焦化分馏器内进行分馏；
(c)回收塔顶蒸汽的最高沸点馏份，并除去焦化过程中产生的该馏份；(d)在所说的炼焦炉内将重质烃油原料加热到焦化温度之前，在重质烃油原料中加入沸点范围低于所说的最高沸点馏份的烃稀释剂。烃稀释剂的添加量应足以有效防止炼焦炉内产生焦炭沉积，与塔顶蒸汽的最高沸点馏份和原料混合时所得到的延迟焦炭产额相比，挥发性物质含量低于15%(以重量计)的延迟焦炭的产额较低，液体产额较高。
2、权利要求
1的工艺，生成的延迟焦炭其挥发性物质含量为6-12%。
3、权利要求
1的工艺，最初将所说原料与烃稀释剂混合、然后送入配料平衡鼓内，再直接送入炼焦炉内，而不必添加任何其他的烃原料。
4、权利要求
1的工艺，烃稀释剂的沸点范围为335°-850°F。
5、权利要求
4的工艺，烃稀释剂的沸点范围为450°-750°F。
6、权利要求
4的工艺，烃稀释剂的沸点范围为510°-650°F。
7、权利要求
4的工艺，烃稀释剂是来自焦化分馏器的测流。
8、权利要求
7的工艺，原料可为石油真空残油、石油常压残油、煤焦油沥青、焦油砂沥青、淤渣油、
析油、页岩油、热解焦油和它们的混合物。
9、权利要求
7的工艺，来自焦化分馏器的重质油气返回到分馏器的闪蒸区与送入的焦化蒸汽相接触并使其中最高沸点馏份冷凝。
10、权利要求
9的工艺，烃稀释剂仅在向炼焦炉加入原料之前与所说的原料混合。
专利摘要
本发明的延迟焦化工艺中，炼焦炉原料无普通的重质循环料，由于新鲜原料从炼焦炉原料中除去重质循环料，从而可增加液体产品产额，并降低焦炭产额。先将炼焦炉原料与沸点低于普通重质焦化循环料的烃稀释剂混合，然后送入炼焦炉，烃稀释剂中生成焦炭的组份远远低于通常与新原料混合加到炼焦炉内的重质循环料。
文档编号C10B55/00GK85103235SQ85103235
公开日1986年11月5日 申请日期1985年4月23日
发明者格拉夫, 詹森 申请人:康诺科有限公司