專利名稱：一種從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種在不存在氫的情況下烴油的非催化熱裂化方法，更具體地說，是一種從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法。
針狀石油焦(簡稱針焦)具有熱膨脹系數(shù)(以下簡稱CTE)低、石墨化性能好等優(yōu)點，破碎后外觀呈針狀，在顯微鏡下具有明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)和較高的各向異性，是制造高功率電極的骨架材料，因此被廣泛應(yīng)用在煉鋼工業(yè)上。
在高功率煉鋼電爐中，必須采用高功率或超高功率石墨電極，該電極能夠在短時間內(nèi)經(jīng)受急劇變化的苛刻條件的沖擊。為了使電極不致于在急劇的加熱或急冷時產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力而炸裂，要求電極的CTE小，而電極的CTE主要取決于針焦的CTE，所以CTE成為表示針焦質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)。
針焦質(zhì)量的指標(biāo)如下所示真密度，克/厘米3＞2.12CTE，×10-6/℃ 2.35～2.60(1000℃炭棒制樣法)硫含量，重％ ≯0.7灰份，重％ ≯0.15針焦生產(chǎn)技術(shù)以中間相小球體生成機(jī)理為理論基礎(chǔ)，一般采用的原料富含芳烴如催化裂化澄清油、熱裂化渣油、潤滑油糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油等，以上這些原料雖然經(jīng)過不同的原料預(yù)處理工藝能夠生產(chǎn)出針焦，但由于資源有限，因此難以組織更大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
與上述原料相比，渣油來源廣泛，是原油經(jīng)常減壓蒸餾得到的重質(zhì)渣油，一般作為普通焦化裝置的原料。為了擴(kuò)大針焦的原料來源，人們在以渣油為原料進(jìn)行針焦生產(chǎn)方面進(jìn)行了大量的研究工作。
USP4，235，703公開了一種從渣油生產(chǎn)針焦的方法，該方法以硫和金屬含量高的環(huán)烷基原油的減壓渣油為原料，經(jīng)加氫脫金屬、加氫脫硫后，再經(jīng)過延遲焦化生產(chǎn)針焦，該方法是通過加氫來脫除直餾渣油的雜質(zhì)，其設(shè)備投資和操作費用都很高。
USP4，894，144公開了一種同時制備低硫焦和高硫焦的方法，直餾重油經(jīng)加氫處理后，分成輕、重兩部分，其中輕質(zhì)部分為低硫渣油，經(jīng)焦化后再煅燒制得低硫石油焦，該焦適合作生產(chǎn)石墨電極原料；重質(zhì)部分為高硫渣油，經(jīng)焦化后再煅燒制得高硫石油焦，該焦適合作生產(chǎn)煉鋁電極的原料。
USP4，130，475公開了一種制備針焦的方法，該方法選用特定原油的常壓渣油為原料，與自產(chǎn)的熱裂化渣油和少量蒸汽裂解制乙烯焦油混合，通過延遲焦化生產(chǎn)針焦，焦化蠟油經(jīng)熱裂化得到氣體、汽油、燃料餾分油和熱裂化渣油，其中熱裂化渣油與常壓渣油混合作為原料。該方法對原料的性質(zhì)如密度、殘?zhí)亢宛s程范圍等有特殊的要求。
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法。
本發(fā)明提供的方法是這樣具體實施的渣油原料經(jīng)過加熱爐(2)的對流段預(yù)熱后，再通過加熱爐的輻射段加熱至常規(guī)焦化溫度，然后進(jìn)焦炭塔(6)或(7)進(jìn)行反應(yīng)，生成的普通石油焦留在焦炭塔內(nèi)，生成的焦化油氣經(jīng)分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油；其中所有的焦化重蠟油單獨或與其它常規(guī)生產(chǎn)針狀石油焦的原料混合，進(jìn)入加熱爐(12)的對流段預(yù)熱后，在其輻射段經(jīng)變溫操作，然后進(jìn)入焦炭塔(16)或(17)進(jìn)行反應(yīng)，生成的針狀石油焦留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣經(jīng)分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油全部返回加熱爐(12)。
上述方法中前一焦化過程為單程焦化，即循環(huán)蠟油與渣油原料的重量比(簡稱循環(huán)比)為0，其特點是產(chǎn)生的焦化蠟油重且多，由于焦化蠟油被分成輕、重兩個部分，焦化輕蠟油的質(zhì)量得到改善，可以作為催化裂化和加氫裂化工藝的原料，焦化重蠟油是二次加工后的產(chǎn)物，由于其質(zhì)量較差，作為催化裂化裝置或加氫裂化裝置的原料尚有難度。但是焦化重蠟油富含芳烴，可以作為生產(chǎn)針焦的原料。
所述的渣油原料選自低硫原油的常壓渣油、減壓渣油或減粘裂化渣油之中一種或一種以上的混合物。
所述的加熱爐(2)中出口溫度為490℃～510℃，焦炭塔操作壓力為0.10～0.30兆帕(表壓)。
所述的其它常生產(chǎn)針焦原料選自催化裂化澄清油、熱裂化渣油、潤滑油糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一種或一種以上的混合物。常規(guī)針焦原料與焦化重蠟油以任意比例混合。
所述的變溫操作的溫度范圍為430℃～520℃，最好為440℃～500℃。
所述的焦炭塔(16)或(17)操作條件為焦炭塔頂壓力為0.10～0.30兆帕(表壓)，焦炭塔頂溫度≮380℃。
所述的焦化重蠟油沸點范圍為＞400℃。
兩套焦化裝置所產(chǎn)生的油氣可以分別各用一個分餾塔，但為了節(jié)省設(shè)備投資和操作費用，最好是共用一個分餾塔。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明所提供的方法予以進(jìn)一步的說明。
附圖示意出從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法的流程，設(shè)備和管線的形狀和尺寸不受附圖的限制，而是根據(jù)具體情況確定。
附圖中各編號說明如下1、5、8、11、15、18、19均為管線，2、12為加熱爐，3、13為緩沖罐，4、10、14為泵，6、7、16、17均為焦炭塔，9為分餾塔。
來自管線1的渣油原料經(jīng)加熱爐2的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐3，再經(jīng)泵4進(jìn)入加熱爐2的輻射段加熱至常規(guī)焦化溫度，經(jīng)管線5進(jìn)入焦炭塔6或7焦化，生成的焦化油氣經(jīng)管線8進(jìn)入分餾塔9，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，而普通焦則留在焦炭塔6或7內(nèi)。
從分餾塔9底部出來的焦化重蠟油依次經(jīng)泵10、管線11單獨或與來自管線19的其它生產(chǎn)針焦的原料混合，經(jīng)加熱爐12的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐13，再經(jīng)泵14進(jìn)入加熱爐12的輻射段加熱至430℃～520℃，經(jīng)管線15進(jìn)入焦炭塔16或17焦化，生成的焦化油氣經(jīng)管線18進(jìn)入分餾塔9，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，而針焦則留在焦炭塔16或17內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)、該方法用渣油得到的焦化重蠟油作為生產(chǎn)針狀石油焦的原料，不僅拓寬了其原料來源，而且生產(chǎn)的針狀石油焦質(zhì)量符合指標(biāo)，即CTE小于2.6×10-6/℃；(2)、針焦裝置產(chǎn)生的油氣與單程焦化的油氣可共用一個分餾塔分餾，能節(jié)省設(shè)備投資；(3)、采用單程焦化的方法生產(chǎn)焦化重蠟油最多，可最大量提供生產(chǎn)針焦的原料。
下面的實施例將對本發(fā)明提供的方法予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
實施例中所使用的試驗裝置為中型延遲焦化裝置，裝置主要設(shè)備有加熱爐、焦炭塔和分餾塔，每一個焦炭塔的容量為50千克。試驗原料為渣油，其性質(zhì)如表1所示。針焦的CTE按照1000℃炭棒制樣法進(jìn)行測試。
實施例1減壓渣油A經(jīng)加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至500℃，進(jìn)入焦炭塔焦化，生成的普通焦炭則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入分餾塔分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油單獨經(jīng)另一加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至440℃～500℃，進(jìn)入另一套焦炭塔焦化，生成的針焦則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入同一分餾塔，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油循環(huán)回后述的加熱爐繼續(xù)反應(yīng)。
減壓渣油A的性質(zhì)見表1，常規(guī)單程焦化試驗的工藝條件和物料平衡見表2；制備針焦試驗的原料性質(zhì)見表3，制備針焦試驗的工藝條件和物料平衡見表4，整個過程的產(chǎn)品性質(zhì)見表5。
從表1可看出，減壓渣油A較重，占原油的收率高達(dá)47.8重％，其硫含量低、殘?zhí)扛?、瀝青質(zhì)高。
從表5可看出，從焦化重蠟油生產(chǎn)出的針焦的CTE為2.53×10-6/℃。
實施例2本實施例與實施例1相比，制備針焦試驗的原料為焦化重蠟油和催化裂化澄清油重量比1∶1的混合物，其余均相同。
減壓渣油A經(jīng)加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至500℃，進(jìn)入焦炭塔焦化，生成的普通焦炭則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入分餾塔分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油和催化裂化澄清油按照重量比1∶1混合，經(jīng)另一加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至440℃～500℃，進(jìn)入另一套焦炭塔焦化，生成的針焦則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入同一分餾塔，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油循環(huán)回后述的加熱爐繼續(xù)反應(yīng)。
減壓渣油A的性質(zhì)見表1，常規(guī)單程焦化試驗的工藝條件和物料平衡見表2；制備針焦試驗的原料性質(zhì)見表3，制備針焦試驗的工藝條件和物料平衡見表4，整個過程的產(chǎn)品性質(zhì)見表5。
從表5可看出，針焦的CTE為2.33×10-6/℃。
實施例3減壓渣油B經(jīng)加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至500℃，進(jìn)入焦炭塔焦化，生成的普通焦炭則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入分餾塔分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油單獨經(jīng)另一加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至440℃～500℃，進(jìn)入另一套焦炭塔焦化，生成的針焦則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入同一分餾塔，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油循環(huán)回后述的加熱爐繼續(xù)反應(yīng)。
減壓渣油B的性質(zhì)見表1，常規(guī)單程焦化試驗的工藝條件和物料平衡見表2；制備針焦試驗的原料為單獨的焦化重蠟油，其性質(zhì)見表6，制備針焦試驗的工藝條件和物料平衡見表7，整個過程的產(chǎn)品性質(zhì)見表8。
從表8可看出，從焦化重蠟油生產(chǎn)出的針焦的CTE為2.57×10-6/℃。
實施例4本實施例與實施例3相比，制備針焦試驗的原料為焦化重蠟油和熱裂化渣油重量比3∶2的混合物，其余均相同。
渣油原料B經(jīng)加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至500℃，進(jìn)入焦炭塔焦化，生成的普通焦炭則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入分餾塔分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油和催化裂化澄清油按照重量比3∶2混合，經(jīng)另一加熱爐的對流段預(yù)熱后，進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)泵進(jìn)入加熱爐的輻射段加熱至440℃～500℃，進(jìn)入另一套焦炭塔焦化，生成的針焦則留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣進(jìn)入同一分餾塔，分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油循環(huán)回后述的加熱爐繼續(xù)反應(yīng)。
減壓渣油B的性質(zhì)見表1，常規(guī)單程焦化試驗的工藝條件和物料平衡見表2；制備針焦試驗的原料性質(zhì)見表6，制備針焦試驗的工藝條件和物料平衡見表7，整個過程的產(chǎn)品性質(zhì)見表8。
從表8可看出，針焦的焦CTE為2.50×10-6/℃。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
權(quán)利要求
1.一種從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法，其特征在于渣油原料經(jīng)過加熱爐(2)的對流段預(yù)熱后，再通過加熱爐的輻射段加熱至常規(guī)焦化溫度，然后進(jìn)焦炭塔(6)或(7)進(jìn)行反應(yīng)，生成的普通石油焦留在焦炭塔內(nèi)，生成的焦化油氣經(jīng)分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油；其中所有的焦化重蠟油單獨或與其它常規(guī)生產(chǎn)針狀石油焦的原料混合，進(jìn)入加熱爐(12)的對流段預(yù)熱后，在其輻射段經(jīng)變溫操作，然后進(jìn)入焦炭塔(16)或(17)進(jìn)行反應(yīng)，生成的針狀石油焦留在焦炭塔內(nèi)，焦化油氣經(jīng)分餾得到焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、焦化輕蠟油和焦化重蠟油，其中焦化重蠟油全部返回加熱爐(12)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的渣油原料選自低硫原油的常壓渣油、減壓渣油或減粘裂化渣油之中一種或一種以上的混合物。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的常規(guī)焦化溫度為加熱爐出口溫度490℃～510℃，焦炭塔(6)或(7)操作壓力為0.10～0.30兆帕。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的其它常規(guī)生產(chǎn)針狀石油焦的原料選自催化裂化澄清油、熱裂化渣油、潤滑油糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一種或一種以上的混合物。
5.按照權(quán)利要求1或4的方法，其特征在于所述的常規(guī)生產(chǎn)針狀石油焦的原料與焦化重蠟油以任意比例混合。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的變溫操作的溫度范圍為430℃～520℃。
7.按照權(quán)利要求1或6的方法，其特征在于所述的變溫操作的溫度范圍為440℃～500℃。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的焦炭塔(16)或(17)操作條件為焦炭塔頂壓力為0.10～0.30兆帕，焦炭塔頂溫度≮380℃。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的焦化重蠟油沸點范圍為＞400℃。
全文摘要
一種從渣油生產(chǎn)針狀石油焦的方法,渣油原料經(jīng)單程操作的延遲焦化后,將得到的焦化蠟油分離為焦化輕蠟油和焦化重蠟油,焦化重蠟油進(jìn)入另一套延遲焦化裝置在低溫下進(jìn)行反應(yīng),生成焦化氣體、焦化餾分油,同時生成的針狀石油焦留在焦炭塔內(nèi)。該方法用減壓渣油得到的焦化重蠟油作為生產(chǎn)針狀石油焦的原料,不僅拓寬了其原料來源,而且針狀石油焦的熱膨脹系數(shù)小于2.6×10
文檔編號C10G9/00GK1297979SQ9912528
公開日2001年6月6日 申請日期1999年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月1日
發(fā)明者李銳, 陳清怡, 鄭威, 李琤, 蘇英華 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石油化工集團(tuán)公司石油化工科學(xué)研究院