1、8/15/20221q热加工是指利用热加工是指利用热热的作用，使油料起化学反应达到加的作用，使油料起化学反应达到加工目的的工艺方法。工目的的工艺方法。q石油馏分及重、残油在高温下主要发生石油馏分及重、残油在高温下主要发生两类反应两类反应：裂解反应裂解反应 （吸热）（吸热）缩合反应缩合反应 （放热）（放热）烃类的烃类的异构化反应异构化反应和和烯烃的叠合烯烃的叠合反应，在没有反应，在没有催催化剂化剂的条件下一般很少发生。的条件下一般很少发生。q渣油热转化渣油热转化所产所产石脑油石脑油已经是我国已经是我国乙烯生产乙烯生产的重要原的重要原料来源，从而进一步促进了料来源，从而进一步促进了渣油热加工工艺渣
2、油热加工工艺的发展。的发展。8/15/20222 以以减压馏分油减压馏分油为原料，生产为原料，生产汽油、柴油和燃料油汽油、柴油和燃料油的热的热 裂化裂化（thermal cracking）；以以减压渣油减压渣油为原料，生产为原料，生产汽油、柴油、馏分油和焦炭汽油、柴油、馏分油和焦炭的的 焦炭化焦炭化（coking）；以以常压重油或减压渣油常压重油或减压渣油为原料，生产以为原料，生产以燃料油燃料油为主的减为主的减粘裂化粘裂化（visbreaking）。400550q目前，焦炭化能力将近目前，焦炭化能力将近 4000万吨万吨/年年，仍在继续增加，仍在继续增加受到青受到青睐睐8/15/20223一、
3、各种烃类的热反应一、各种烃类的热反应1烷烷 烃烃q烷烃的热反应主要有两类：烷烃的热反应主要有两类：C-C 键断裂生成较小的键断裂生成较小的烷烃和烯烃烷烃和烯烃；C-H 键断裂生成碳原子数不变的键断裂生成碳原子数不变的烯烃及氢烯烃及氢q上述两类反应都是上述两类反应都是强吸热反应强吸热反应，其反应行为与分子中，其反应行为与分子中各各键能的大小键能的大小有密切的关系有密切的关系 第一节第一节 石油烃类的热反应石油烃类的热反应8/15/20224 8/15/20225烷烃的热分解反应遵循以下规律：烷烃的热分解反应遵循以下规律：qC-H键键的键能大于的键能大于C-C键的键的，因此，因此C-C键键更容易断
4、裂；更容易断裂；q长链烷烃中，越靠近中间处，其长链烷烃中，越靠近中间处，其C-C键能键能越小，也就越容越小，也就越容易断裂；易断裂；q随着分子量的增大，烷烃中的随着分子量的增大，烷烃中的C-C键及键及C-H键键的的键能键能都呈都呈减小减小的趋势，也就是说的趋势，也就是说分子的热稳定性随分子量的增大而分子的热稳定性随分子量的增大而逐渐减小；逐渐减小；q异构烷烃中的异构烷烃中的C-C键键及及C-H键键的键能都小于正构烷烃，的键能都小于正构烷烃，异异构烷烃更容易断链和脱氢构烷烃更容易断链和脱氢；q烷烃分子中烷烃分子中叔碳上的氢叔碳上的氢最容易脱除，其次是最容易脱除，其次是仲碳仲碳上的，而上的，而伯碳
5、伯碳上的氢最难脱除上的氢最难脱除8/15/202262环烷烃环烷烃q 环烷烃的热反应主要是环烷烃的热反应主要是烷基侧链的断裂烷基侧链的断裂和和环烷环环烷环的断裂的断裂，前者生成较小分子的烯烃或烷烃，后者，前者生成较小分子的烯烃或烷烃，后者生成较小分子的烯烃及二烯烃生成较小分子的烯烃及二烯烃q 单环环烷烃的脱氢反应须在单环环烷烃的脱氢反应须在600以上才能进行，以上才能进行，但双环环烷烃在但双环环烷烃在500左右就能进行脱氢反应，左右就能进行脱氢反应，生成生成环烯烃环烯烃 8/15/202273芳香烃芳香烃2+H22CH3CH2CH2+H22+2 H2带烷基侧链的芳烃在受热条件下主要是发生带烷基
6、侧链的芳烃在受热条件下主要是发生断侧链或脱烷基断侧链或脱烷基反应反应脱氢缩合脱氢缩合继续脱氢继续脱氢生成焦碳生成焦碳芳香环芳香环极为稳定，一般条件下芳环不会断裂，但在极为稳定，一般条件下芳环不会断裂，但在较高温度较高温度下会下会进行脱进行脱氢缩合氢缩合反应，生成环数较多的芳烃，直至生成反应，生成环数较多的芳烃，直至生成焦炭焦炭。烃类热反应生成的。烃类热反应生成的焦炭是焦炭是H/C原子比很低的稠环芳烃原子比很低的稠环芳烃，具有，具有类石墨状类石墨状结构。结构。8/15/202284环烷芳香烃环烷芳香烃 环烷芳香烃应按照环烷环和芳香环之间的连接方式不同环烷芳香烃应按照环烷环和芳香环之间的连接方式不
7、同而有所区别：而有所区别：中间断裂，环中间断裂，环烯烃开环或脱烯烃开环或脱氢生成芳烃氢生成芳烃1.环烷烃断裂环烷烃断裂2.环烷烃脱氢环烷烃脱氢3.缩合生成焦碳缩合生成焦碳8/15/202295烯烃烯烃q烯烃在低温、高压下，主要的反应是烯烃在低温、高压下，主要的反应是叠合反应叠合反应 q当温度升高到当温度升高到400以上时，以上时，裂解反应裂解反应开始变得重要，开始变得重要，碳链断裂的位置一般在烯烃双键的碳链断裂的位置一般在烯烃双键的位置位置 q当温度超过当温度超过600时，烯烃缩合成时，烯烃缩合成环烷烃、环烯烃和芳环烷烃、环烯烃和芳香烃香烃的反应变得重要起来的反应变得重要起来 RCH2-CH=
8、CH-CH2R8/15/2022106胶质和沥青质胶质和沥青质胶质、沥青质主要是胶质、沥青质主要是多环、稠环化合物多环、稠环化合物，分子中也多含，分子中也多含有杂原子。它们是有杂原子。它们是分子量分布范围分子量分布范围很宽、环数及其稠合很宽、环数及其稠合程度差别很大的复杂混合物。缩合程度不同的分子中也程度差别很大的复杂混合物。缩合程度不同的分子中也含有不同长度的含有不同长度的侧链及环间的链桥侧链及环间的链桥；胶质及沥青质在热反应中，胶质及沥青质在热反应中，除经缩合反应生成除经缩合反应生成焦炭焦炭外，外，还会发生还会发生断侧链、断链桥断侧链、断链桥等反应，生成较小的分子；等反应，生成较小的分子；
9、对对沥青质沥青质而言，在而言，在460、45分钟分钟的条件下，已转化的的条件下，已转化的原料中约原料中约3/4都转化为都转化为焦炭焦炭。8/15/202211q烃类在加热的条件下，反应基本上可以分成烃类在加热的条件下，反应基本上可以分成裂解与缩裂解与缩合（包括叠合）合（包括叠合）两个方向两个方向q烃类热反应是一个复杂的烃类热反应是一个复杂的平行平行-顺序反应顺序反应，随着反应时，随着反应时间的延长，一方面由于裂解反应，生成分子越来越小、间的延长，一方面由于裂解反应，生成分子越来越小、沸点越来越低的烃类；另一方面由于缩合反应生成分沸点越来越低的烃类；另一方面由于缩合反应生成分子越来越大的稠环芳香
10、烃子越来越大的稠环芳香烃 q关于烃类的热反应机理，目前一般都认为主要是关于烃类的热反应机理，目前一般都认为主要是自由自由基基反应机理反应机理 8/15/202212 以以C16烷烃为例烷烃为例17834162HCHC9484178HCHCHCHHCHCCHHCHCHCHCHC42523639452429422093178433316234163316434163HHHHCCHHCCHHCHHCHHCHHCCHHCCH连锁反应终止自由基结合生成烷烃，可以看出可以看出 遵循自由基遵循自由基机 理 反 应 的机 理 反 应 的结 果 是：液结 果 是：液体 产 品 中体 产 品 中 烯烯烃 含 量
11、高烃 含 量 高，异 构 产 物 很异 构 产 物 很少；气 体 产少；气 体 产品中，品中，C1、C2多多8/15/202213二、渣油热反应的特点二、渣油热反应的特点1.1.渣油的热反应比单体烃更明显地表现出平行渣油的热反应比单体烃更明显地表现出平行-顺序反应的顺序反应的特征特征；q汽油和中间馏分油的产率会出现最大值汽油和中间馏分油的产率会出现最大值 q气体和焦炭随着反应深度的增大而单调的增大气体和焦炭随着反应深度的增大而单调的增大 2.渣油热反应时容易生焦；渣油热反应时容易生焦；除由于渣油含有较多的胶质和沥除由于渣油含有较多的胶质和沥青质外，不同族烃类之间的相互作用也促进了生焦反应；青质
12、外，不同族烃类之间的相互作用也促进了生焦反应；3.渣油在热过程中可发生相分离渣油在热过程中可发生相分离q渣油是一种胶体分散体系渣油是一种胶体分散体系 分散相：沥青质胶束分散相：沥青质胶束分散介质：饱和份等分散介质：饱和份等指导生产指导生产8/15/2022148/15/202215渣油热反应产物分布随时间的变化渣油热反应产物分布随时间的变化 1-原料；原料；2-中间馏分；中间馏分；3-汽油；汽油；4-裂化气；裂化气；5-残油；残油；6-焦炭焦炭8/15/202216饱和烃饱和烃胶胶 质质喹喹 啉啉不溶物不溶物苯不溶苯不溶喹啉可喹啉可溶物溶物裂裂 化化产产 物物断断侧侧链链 脱脱 氢氢 断断 侧
13、侧 链链脱脱氢氢裂裂化化沥青质沥青质芳香芳香烃烃焦焦 炭炭缩缩聚聚缩缩合合 裂裂化化缩缩聚聚缩缩聚聚缩缩聚聚第二相（液相）第二相（液相）8/15/202217三、反应热和反应速度三、反应热和反应速度 1反应热反应热F烃类的热反应通常表现为烃类的热反应通常表现为吸热反应，吸热反应，渣油的热转化反应的渣油的热转化反应的反应热反应热通常是以生成通常是以生成每公斤汽油每公斤汽油或或每公斤（汽油每公斤（汽油+气体）气体）为计算基准。为计算基准。F反应热反应热的大小随的大小随原料油原料油的性质、的性质、反应深度反应深度等因素的变化而有较大等因素的变化而有较大范围的变化范围的变化，其范围大约在其范围大约在5
14、002000kJ/kg之间之间F在缓和热反应条件下，重质原料油比轻质原料油有较大的在缓和热反应条件下，重质原料油比轻质原料油有较大的反应热反应热（指吸热效应），而在反应深度增大时则（指吸热效应），而在反应深度增大时则吸热效应降低吸热效应降低。2反应速率反应速率q烃类在反应深度不大时，烃类在反应深度不大时，热反应的速率热反应的速率服从一级反应的规律服从一级反应的规律，其其反应速率可用以下方程表示：反应速率可用以下方程表示：8/15/202218 dx/dt=k(a-x)式中式中 a-单位反应容积内原始反应物的摩尔数；单位反应容积内原始反应物的摩尔数；x-在在t 秒钟内反应了的摩尔数；秒钟内反应了
15、的摩尔数；k-反应速率常数，秒反应速率常数，秒-1 k t=ln a/(a-x)x/a=y，y 为裂化深度为裂化深度 k t=ln 1/(1-y)当裂化深度增大时，在温度一定的条件下当裂化深度增大时，在温度一定的条件下k不再保持为常数，一般不再保持为常数，一般是是 k 值随裂化深度的增大而下降。值随裂化深度的增大而下降。未反应的原料与新鲜原料相比有较高的稳定性未反应的原料与新鲜原料相比有较高的稳定性；其次是反应产物可能对反应有一定的阻滞作用其次是反应产物可能对反应有一定的阻滞作用。p 在反应深度较大时，烃类的热裂化反应在反应深度较大时，烃类的热裂化反应不再服从一级反应不再服从一级反应的规律的规
16、律。8/15/202219烃类热分解反应速率随反应温度的升高而增加很快，反烃类热分解反应速率随反应温度的升高而增加很快，反应速率常数与反应温度的关系服从应速率常数与反应温度的关系服从阿累尼乌斯阿累尼乌斯方程；方程；在实际计算中，使用反应速率常数的温度系数在实际计算中，使用反应速率常数的温度系数 kt 有时更有时更为方便。为方便。Kt 的定义是：的定义是：对于烃类热裂解反应而言，对于烃类热裂解反应而言，Kt 值约在值约在1.5-2.0之间，即之间，即反应温度反应温度每升高每升高10则反应速率约提高到原反应速率的则反应速率约提高到原反应速率的1.5-2.0倍倍。8/15/202220第二节第二节
17、焦炭化过程焦炭化过程q焦炭化过程焦炭化过程(简称焦化简称焦化)是以是以贫氢的重油贫氢的重油，如减渣、裂化渣，如减渣、裂化渣油等为原料，在高温油等为原料，在高温(500550)下进行深度的热裂化和下进行深度的热裂化和缩合反应的热加工过程缩合反应的热加工过程q焦化过程的产物有焦化过程的产物有气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭(现主现主要用于生产优质石油焦要用于生产优质石油焦)，减渣经焦化过程可得到，减渣经焦化过程可得到70%80%的馏分油的馏分油q焦化汽油焦化汽油和和焦化柴油焦化柴油中中不饱和烃不饱和烃的含量高，而且的含量高，而且含硫、含硫、氮等氮等非烃类化合物也高，因此，产
18、品的非烃类化合物也高，因此，产品的安定性很差安定性很差8/15/202221 大庆减压渣油大庆减压渣油 胜利减压渣油胜利减压渣油 密度，密度，20 0.9239 0.9882 残炭，残炭，m%7.55 13.65 产品分布，产品分布，m%：气体气体 8.3 6.8 汽油汽油 15.7 14.7 柴油柴油 36.3 35.6 蜡油蜡油 25.7 19.0 焦炭焦炭 14.0 23.9 液体收率液体收率 77.7 69.3表表74 延迟焦化的产品产率延迟焦化的产品产率8/15/202222 组组 分分 含量，含量，v%组组 分分 含量，含量，v%氢氢 5.40 戊烷戊烷 2.66 甲烷甲烷 47.
19、80 戊烯戊烯 2.20 乙烷乙烷 13.60 六碳烃六碳烃 0.58 乙烯乙烯 1.82 硫化氢硫化氢 4.14 丙烷丙烷 8.26 二氧化碳二氧化碳 0.32 丙烯丙烯 4.00 一氧化碳一氧化碳 0.81 丁烷丁烷 3.44 氮氮+氧氧 0.25表表 焦化气体组成焦化气体组成 是目前加工是目前加工高金属、高残炭劣质渣油高金属、高残炭劣质渣油的最有效手段，为催化的最有效手段，为催化裂化、加氢裂化和裂化、加氢裂化和乙烯乙烯生产提供原料，目前是一个十分重要的提生产提供原料，目前是一个十分重要的提高轻质油收率的途径，处理能力占渣油加工总量的比例相当大，高轻质油收率的途径，处理能力占渣油加工总量的
20、比例相当大，目前是第一位的。目前是第一位的。8/15/202223焦炭化过程的主要优点是：焦炭化过程的主要优点是：（1）它可以加工）它可以加工残炭值及重金属含量很高残炭值及重金属含量很高的各种劣质渣的各种劣质渣 油，油，而且过程比较简单、投资和操作费用较低；而且过程比较简单、投资和操作费用较低；（2）所产馏分油）所产馏分油柴汽比柴汽比较高；柴油馏分较高；柴油馏分十六烷值十六烷值比较高；比较高；（3）为乙烯生产提供）为乙烯生产提供石脑油石脑油原料；原料；（4）优质）优质石油焦石油焦的生产。的生产。焦炭化过程的主要缺点是：焦炭化过程的主要缺点是：（1）焦炭产率高及液体产物的质量差，需要进一步加氢焦
21、炭产率高及液体产物的质量差，需要进一步加氢 精制；精制；（2）焦炭产率一般为原料残炭值的焦炭产率一般为原料残炭值的1.5-2倍倍，数量较大，数量较大，多数情况下只能作为普通石油焦。多数情况下只能作为普通石油焦。8/15/202224一、工艺流程一、工艺流程q目前世界上焦化的主要形式是目前世界上焦化的主要形式是延迟焦化延迟焦化和和流化焦化流化焦化q世界上世界上85%以上以上的焦化处理能力都属的焦化处理能力都属延迟焦化延迟焦化类型，只有类型，只有少数国家（如美国）的部分炼油厂采用少数国家（如美国）的部分炼油厂采用流化焦化流化焦化。q延迟延迟焦化，是指控制原料油在焦化加热炉管内的反应深度、焦化，是指
22、控制原料油在焦化加热炉管内的反应深度、尽量减少炉管内的结焦，使反应主要在尽量减少炉管内的结焦，使反应主要在焦炭塔内焦炭塔内进行进行 q延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产规模而言，延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产规模而言，有有一炉两塔（焦炭塔）流程、两炉四塔流程一炉两塔（焦炭塔）流程、两炉四塔流程等。等。8/15/202225新鲜原料新鲜原料+循环油循环油340-350 380 500 8/15/202226工艺流程说明：工艺流程说明：1.焦炭塔焦炭塔是循环使用，间隙操作，当一个塔内的焦炭聚结到塔的是循环使用，间隙操作，当一个塔内的焦炭聚结到塔的2/3高度时，进行切换，通过四通
23、阀将原料切换进另一个焦炭塔。高度时，进行切换，通过四通阀将原料切换进另一个焦炭塔。2.每个塔的每个塔的切换周期切换周期包括包括生焦时间和除焦及辅助操作生焦时间和除焦及辅助操作所需的时间），所需的时间），一般约一般约24小时小时。生焦时间与原料的性质，特别是原料的残炭值，。生焦时间与原料的性质，特别是原料的残炭值，及焦炭质量的要求有关（特别是焦炭的挥发分含量及焦炭质量的要求有关（特别是焦炭的挥发分含量)。3.为了使处于高温的原料油在炉管内不要发生过多的裂化反应以致为了使处于高温的原料油在炉管内不要发生过多的裂化反应以致造成炉管内结焦，就要设法缩短原料油在炉管内的停留时间，采造成炉管内结焦，就要设
24、法缩短原料油在炉管内的停留时间，采用向炉管内用向炉管内注水注水（或（或水蒸气水蒸气）以加快炉管内的流速，注水量通常）以加快炉管内的流速，注水量通常约为处理量的约为处理量的2左右。左右。8/15/2022274.对加热炉最重要的要求是炉膛的对加热炉最重要的要求是炉膛的热分布良好、各部分炉管热分布良好、各部分炉管的表面热强度均匀、而且炉管环向热分布良好的表面热强度均匀、而且炉管环向热分布良好，避免，避免局部局部过热过热的现象发生的现象发生 5.延迟焦化装置常用的炉型是延迟焦化装置常用的炉型是双面加热无焰燃烧炉双面加热无焰燃烧炉 6.延迟焦化装置采用延迟焦化装置采用水力除焦水力除焦，利用高压水（约，
25、利用高压水（约120巴）从水巴）从水力切焦器喷嘴喷出的强大冲击力，将焦炭切割下来。力切焦器喷嘴喷出的强大冲击力，将焦炭切割下来。7.延迟焦化虽然目前是最广泛采用的一种焦化流程，但是它延迟焦化虽然目前是最广泛采用的一种焦化流程，但是它改进空间改进空间仍然很大仍然很大。8/15/2022281.8.最近国内新建装置常采用最近国内新建装置常采用对流串辐射对流串辐射工艺，原料油经换热后先进原工艺，原料油经换热后先进原料缓冲罐，然后泵送进加热炉料缓冲罐，然后泵送进加热炉对流段与辐射段连续加热对流段与辐射段连续加热，不再由对流，不再由对流段后抽出进分馏塔换热，这样可以段后抽出进分馏塔换热，这样可以灵活调控
26、循环比灵活调控循环比。2.9.由于延迟焦化的操作是由于延迟焦化的操作是循环式操作循环式操作，带来许多操作连锁影响问题，带来许多操作连锁影响问题，例如例如压力变动、温度变动、操作不稳压力变动、温度变动、操作不稳等，又如焦炭塔塔顶等，又如焦炭塔塔顶油气携带焦油气携带焦粉粉会促使大油气管线和分馏塔塔底结焦，加热炉进料中含有会促使大油气管线和分馏塔塔底结焦，加热炉进料中含有焦粉焦粉会促会促进炉管结焦，在炭化过程中这些焦粉促进缩合使焦炭产率增大，使焦进炉管结焦，在炭化过程中这些焦粉促进缩合使焦炭产率增大，使焦炭的机械强度降低，容易产生粉焦等。炭的机械强度降低，容易产生粉焦等。8/15/202229 反应
27、产物在分馏塔中进行分馏。与一般油品分馏塔比反应产物在分馏塔中进行分馏。与一般油品分馏塔比较，焦化分馏塔主要有两个特点：较，焦化分馏塔主要有两个特点：分馏塔的特点：分馏塔的特点：1.塔的下部是塔的下部是换热段换热段，新鲜原料油与高温油气换热，同时起，新鲜原料油与高温油气换热，同时起到洗涤的作用，将反应油气中携带的焦沫到洗涤的作用，将反应油气中携带的焦沫淋洗淋洗下来；下来；2.部分部分塔底油进行循环塔底油进行循环，为了避免塔底结焦和堵塞。，为了避免塔底结焦和堵塞。8/15/2022308/15/202231三、延迟焦化的原料和反应条件三、延迟焦化的原料和反应条件1.原原 料料 原油、常压重油、减压
28、渣油、燃料油、沥青等原油、常压重油、减压渣油、燃料油、沥青等（1）原料油性质对选择适宜的）原料油性质对选择适宜的单程裂化深度和循环油和循环比单程裂化深度和循环油和循环比有重要影响有重要影响 循环比循环比是反应产物在分馏塔分出的塔底循环油与新鲜原料是反应产物在分馏塔分出的塔底循环油与新鲜原料油的流量之比。油的流量之比。对于对于较重的、易结焦较重的、易结焦的原料，由于其粘度大、沥青质含量的原料，由于其粘度大、沥青质含量高、残炭值大，单程裂化深度受到限制，就要采用高、残炭值大，单程裂化深度受到限制，就要采用较大的较大的循环比循环比。通常对于一般原料，。通常对于一般原料，循环比为循环比为0.10.5；
29、对于重质、；对于重质、易结焦原料，循环比较大，有时达易结焦原料，循环比较大，有时达1.0左右。左右。8/15/202232（2）原料油性质还与）原料油性质还与加热炉炉管内结焦加热炉炉管内结焦的情况有关的情况有关 性质不同的原料油具有不同的最容易结焦的温度范围，性质不同的原料油具有不同的最容易结焦的温度范围，此温度范围称为此温度范围称为临界分解温度范围临界分解温度范围 原料油的原料油的UOP K值越大值越大，则临界分解温度范围的，则临界分解温度范围的起始温起始温度越低度越低 原油中所含的原油中所含的盐类盐类几乎全部集中到减压渣油中。在焦化几乎全部集中到减压渣油中。在焦化炉管里，由于原料油的分解、
30、汽化，使其中的盐类沉积炉管里，由于原料油的分解、汽化，使其中的盐类沉积在管壁上在管壁上有些重金属盐类的存在会有些重金属盐类的存在会促进脱氢促进脱氢反应，进而促进缩合反应，进而促进缩合生焦，为了延长开工周期，必须限制原料油的生焦，为了延长开工周期，必须限制原料油的含盐量含盐量。8/15/202233 2.加热炉出口温度加热炉出口温度加热炉出口温度加热炉出口温度是延迟焦化装置的重要操作指标，直接是延迟焦化装置的重要操作指标，直接影响到影响到炉管内和焦炭塔内的反应深度炉管内和焦炭塔内的反应深度，从而影响到焦化，从而影响到焦化产物的产率和性质。产物的产率和性质。对于同一种原料，加热炉对于同一种原料，加
31、热炉出口温度升高出口温度升高，反应速度和反，反应速度和反应深度增大，气体、汽油和柴油的产率应深度增大，气体、汽油和柴油的产率增大增大，而焦化蜡，而焦化蜡油的产率油的产率减小减小 焦炭中的挥发分由于加热炉出口温度升高而降低，因此焦炭中的挥发分由于加热炉出口温度升高而降低，因此使使焦炭的产率有所减小焦炭的产率有所减小 提高加热炉出口温度，可以使泡沫层在高温下充分反应提高加热炉出口温度，可以使泡沫层在高温下充分反应和生成焦炭，从而和生成焦炭，从而降低泡沫层的高度降低泡沫层的高度 加热炉出口温度的提高受到加热炉出口温度的提高受到加热炉热负荷加热炉热负荷的限制，提高的限制，提高加热炉出口温度会使炉管内结
32、焦速度加快及造成炉管局加热炉出口温度会使炉管内结焦速度加快及造成炉管局部过热而发生变形，缩短了装置的开工周期。部过热而发生变形，缩短了装置的开工周期。8/15/2022343.系统压力系统压力系统压力一般制焦炭塔的系统压力一般制焦炭塔的操作压力操作压力。焦炭塔的压力下降使液相油品易于蒸发，也缩短了气相焦炭塔的压力下降使液相油品易于蒸发，也缩短了气相油品在塔内的停留时间，从而降低了反应深度。油品在塔内的停留时间，从而降低了反应深度。压力降低会使压力降低会使蜡油产率增大而使柴油产率降低蜡油产率增大而使柴油产率降低。为了取。为了取得较高的柴油产率，应采用较高的压力；为了取得较高得较高的柴油产率，应采
33、用较高的压力；为了取得较高的蜡油产率则应采用较低的压力。的蜡油产率则应采用较低的压力。一般焦炭塔的操作压力在一般焦炭塔的操作压力在 1.22.8 大气压之间，但在生大气压之间，但在生产针状焦时，为了使富芳烃的油品进行深度反应，采用产针状焦时，为了使富芳烃的油品进行深度反应，采用约约7大气压的操作压力。大气压的操作压力。8/15/202235三、石油焦三、石油焦石油焦的质量和售价对焦化过程的经济效益有重要的影响。石石油焦的质量和售价对焦化过程的经济效益有重要的影响。石油焦按其外形及性质可以分为油焦按其外形及性质可以分为普通焦和优质焦（针状焦），普通焦和优质焦（针状焦），具具体地可以分为体地可以分
34、为海绵状焦、蜂窝状焦、弹丸焦和针状焦海绵状焦、蜂窝状焦、弹丸焦和针状焦。海绵状焦海绵状焦-亦即亦即无定形焦无定形焦，是由，是由较高胶质沥青质含量较高胶质沥青质含量的原料的原料生成的石油焦，主要作为普通固体燃料生成的石油焦，主要作为普通固体燃料。蜂窝状焦蜂窝状焦-是由是由低或中等胶质低或中等胶质-沥青质含量的原料沥青质含量的原料生成的石油焦，生成的石油焦，其最大的用途是作为炼铝工业中的阳极其最大的用途是作为炼铝工业中的阳极。弹丸焦弹丸焦是由是由高沥青质、高金属和高残炭劣质原料高沥青质、高金属和高残炭劣质原料时容易生成时容易生成弹丸焦弹丸焦，只能用作发电、水泥等工业燃料，只能用作发电、水泥等工业燃
35、料。针状焦针状焦-是由是由含芳香烃多的裂解渣油或催化裂化澄清油含芳香烃多的裂解渣油或催化裂化澄清油作原料作原料生成的石油焦，针状焦经石墨化后可制造出高级的电极，具有生成的石油焦，针状焦经石墨化后可制造出高级的电极，具有结晶程度高、热膨胀系数低、导电率高等特性。针状焦的另一结晶程度高、热膨胀系数低、导电率高等特性。针状焦的另一要求是要求是含硫较低含硫较低，一般在，一般在0.5%以下。以下。8/15/202236（a）海绵焦、蜂窝焦）海绵焦、蜂窝焦 （b）针状焦；）针状焦；（c）弹丸焦）弹丸焦8/15/202237第三节第三节 减粘裂化减粘裂化q减粘裂化减粘裂化(简称减粘简称减粘)实质上是一种以渣
36、油为原料的浅度热实质上是一种以渣油为原料的浅度热裂化裂化（转化率小于（转化率小于10%）q减粘的目的是将重质高粘度石油原料通过浅度热裂化转化减粘的目的是将重质高粘度石油原料通过浅度热裂化转化为较低粘度和较低倾点的燃料油为较低粘度和较低倾点的燃料油 q减粘主要是适用于减粘主要是适用于原油浅度加工和大量需要燃料油原油浅度加工和大量需要燃料油的情况的情况 q减粘的原料：减渣、常压重油、全馏分重质原油或拔头重减粘的原料：减渣、常压重油、全馏分重质原油或拔头重质原油等质原油等 反应温度：反应温度：400450 反应压力：反应压力：45atm 8/15/202238 减压渣油原料减压渣油原料 胜利管输油胜
37、利管输油 胜利胜利-辽河混合油辽河混合油 大庆油大庆油 反应温度，反应温度，380 430 420 反应时间，反应时间，min.180 27 57 产物产率，产物产率，m%裂化气裂化气 1.0 1.4 1.3 C5-200 3.5 2.0 200 350 4.1 2.5 500 98.0 91.0 93.6原料渣油粘度原料渣油粘度mm2/s,100 103 578 121减粘渣油粘度减粘渣油粘度mm2/s,100 38.7 70.7 55.48/15/202239q减粘渣油的粘度与减粘反应的转化率有关：减粘渣油的粘度与减粘反应的转化率有关：当转化率较低时，由于裂化反应，渣油的粘度随着转当转化率
38、较低时，由于裂化反应，渣油的粘度随着转化率的增大而减小化率的增大而减小当转化率较高时，缩合反应占重要地位，因此会出现当转化率较高时，缩合反应占重要地位，因此会出现这样的现象：在减粘裂化反应初期，渣油的粘度随着这样的现象：在减粘裂化反应初期，渣油的粘度随着转化率的增大而逐渐降低，当降低至某一最低值后，转化率的增大而逐渐降低，当降低至某一最低值后，渣油的粘度反而随着转化率的进一步增大而急剧上升渣油的粘度反而随着转化率的进一步增大而急剧上升 q影响减粘裂化的因素除了原料油的组成以外，主要还有影响减粘裂化的因素除了原料油的组成以外，主要还有反反应温度、反应时间、反应压力应温度、反应时间、反应压力，减粘
39、裂化一般采用较低的，减粘裂化一般采用较低的温度和较长的反应时间温度和较长的反应时间 q粘度的降低主要是由于粘度的降低主要是由于非沥青质烃类进行热裂化非沥青质烃类进行热裂化引起的引起的 8/15/2022408/15/2022411.1.烃类在热的作用下主要发生两类反应：裂解反应和缩合反烃类在热的作用下主要发生两类反应：裂解反应和缩合反应。应。2.2.各种烃类的反应规律各种烃类的反应规律3.3.渣油热反应的特点渣油热反应的特点4.焦化过程的主要工业形式是延迟焦化和流化焦化。焦化过程的主要工业形式是延迟焦化和流化焦化。5.5.焦化过程的原料，产品特点焦化过程的原料，产品特点6.6.焦化过程是一种渣油轻质化过程焦化过程是一种渣油轻质化过程7.7.减粘裂化（减粘）是一种以渣油为原料的浅度热裂化过程减粘裂化（减粘）是一种以渣油为原料的浅度热裂化过程小小 结结8/15/202242
