焦化装置焦炭塔技术问答工艺部分

一、工艺部分

1．请简述各种烃类的热反应

烃类在热的作用下主要发生两类反应，一类是裂解反应，它是吸热反应；另一种是缩合反应，它是放热反应。烷烃在加热条件下的主要反应we雷洁反应。裂解反应首先表现在C-C键的断裂，反应产物为分子量较小的一个烷烃和一个烯烃分子。环烷烃的热稳定性高，在高温环境小断环键为两个烯烃分，同时在高温环境下还发生脱氢反应。芳烃在5000C时，极为稳定；胶质和沥青质在高温条件下和稠环芳烃在高温下发生缩合反应，最终生成焦炭。

烃类的热反应是一个复杂的平行顺序反应，这些平行的反应不会停留在某一段上，而是继续不断地进行下去。随着反应时间的延长，一方面由于裂解反应，生成分子愈来愈小，沸点愈来愈低的烃类（如气体烃）；另一方面由于缩合反应生成分子愈来愈大的稠环芳烃，高度缩合的结果就生胶质、沥青质，最后生成碳氢比很高的固态焦炭。

2、烃类的热反应是放热反应还是吸热反应？

烃类的热反应是一个有许多热效应反应的总合。这些反应中有吸热的分解和脱氢等反应，也有放热的缩合反应。由于吸热的分解反应占主导地位，因此烃类的热反应通常表现为吸热反应。

3、烃类热反应的反应热如热如度量？

石油的热裂解华反应的反应热通常是以生成每kg汽油或每kg（汽油+气体）为计算基准。反应热的大小随原料油的性质，反应深度等操作条件的变化而在较大范围内变化。根据文献资料报道，其范围值在500~2000kJ/kg汽油之间。重质原料油比轻质原料油有较大的反应热，而在反应深度增加时，吸热反应降低。

4、那些因素影响热裂解华反应的反应速度？

在反应深度不大时（例如小于20%），反映速度服从一级反应的规律。但是当裂解华深度增大的，反映速率常数不再保持为常数，一般是反应速率常数K随裂解华深度的增

大而下降。这种现象的出现可能有两个原因，即未反应的原料和新鲜原料相比有较高的热稳定性，其次是反应产物可能对反应有一定的阻滞作用。

烃类热分解反应随反应温度的升高而增加很快，反映速率常是和反应温度的关系服从阿伦乌斯方程ln（k1/k2）=E/R*（1/T2-1/T1）

5、简述焦炭塔塔内的反应过程机理

焦炭塔内划分为固定相和移动相两个反应区域。可移出焦炭塔的气相生成物为移动相，不能气化的反应物和产物以液-固混合相的形式存在于焦炭塔内，即为固定相。

焦化原料在焦炭塔内的反应进程次序为：金塔物料首先在固定项中发生反应，其中的液相组分反应生成的不可汽化的产物为固定相的存量，声称的可汽化产物及原料中气相组分继续在移动相中进行反应，直至移出焦炭塔。

6、简述延迟焦化焦炭塔的生产过程

分馏塔底部的原料油经加热路辐射进料泵升压后进入加热炉，经对流是俄和辐射室加热至5000C后出加热炉经四通阀进入焦炭塔底部。在高温和长停留时间的条件下，高温原料油在焦炭塔内进行一系列复杂的热裂解、缩合等反应，最后生成焦炭和油气。高温油气自焦炭塔顶益处去分馏塔，焦炭在塔内沉积生焦，当焦炭塔生焦到一定高度后停止进料，切换的另一个焦炭塔内进行。

切换后，老塔用蒸汽进行小吹汽，将塔内残留油气吹至分馏塔，然后再改为大吹汽、给水进行冷焦，焦炭塔大吹汽、给水冷焦时产生的大两个噢文蒸汽及少量油气进入接触冷却塔根据焦炭塔顶压力，由控制阀调节给水量大小，直至大给水。当冷焦塔塔顶温度低于150℃时，15m平台处开溢流阀关去接触塔冷却塔阀，同时停用接触冷塔系统，冷焦进入溢流阶段。溢流式冷焦水从塔顶溢出，在进入冷焦水罐前，采用水-水混合器注水冷却，把部分低温冷焦水注到高温溢流水中，控制溢流水进罐温度在100℃以下，以降低冷焦水罐振动。当焦炭塔顶温度降至90℃以下时，冷焦完毕，除焦班用高压水除去焦炭塔内焦

炭，并将空塔上好顶、底盖。工艺班在接到除焦班通知后，对新塔进行赶空气、蒸汽试压、放瓦斯预热等操作，当新塔塔底温度预热至320℃左右时，拿净甩油罐内存油，切换四通焦炭塔转入下一轮生焦生产。

7、延迟焦化过程的重要操作参数是哪些？

当原料一定时，延迟焦化装置主要有三个操作参数（加热炉出口温度、焦炭塔操作原料和循环比）支配产品质量和收率。以生产燃料级石油焦为例，焦炭塔操作压力降低55kPa，或者焦炭塔操作温度升高8.33℃,或循环比降低9%，液体产品加瓦斯的收率提高1%。

8、如何控制焦化反应温度?

焦化反应温度由加热炉出空控制，当压力和循环比一定时，提高焦化反应虽然能够提高液体产品收率和降低石油焦产量，但温度超过一定限度将产生提前结焦，堵塞炉管和炉出口转油线，影响焦化的开工周期，同时也容易产生泡沫焦，促进弹丸焦的生成，生成硬质石油焦，除焦困难；产生更多的焦粉，干扰正常操作。焦化温度太低也会产生一系列温度，如馏分油收率降低；反应不充分，将产生焦油或高挥发份的石油焦等。

适当的焦化反应温度，对于提高液体产品产率和控制石油焦中挥发份的含量来说也是很重要的，通常石油焦的挥发份应控制在8%~10%左右（质量分数）

实际上焦化反应温度的调整幅度是很窄的。通常是在保证石油焦不要太硬的前提下，尽可能提高反应温度。最佳的反应温度主要取决于原料性质。

9、如何控制焦炭塔操作压力？

焦炭塔操作压力是影响焦化装置收益的最重要因素之一。提高操作压力虽然有利于分馏塔、塔顶冷却器和压缩机操作，能够抑制焦化起泡、焦粉携带和弹丸焦的生成，同时也将产生副作用，如增加石油焦收率和降低馏分油收率。压力降低能够提高重质馏分产量，否则这些重质馏分将转化成石油焦和轻质烃。有统计数据表明，接替台压力从172kPa降

低到103kPa，重蜡油的收率提高了9.5%。

10、降低系统压力降有哪些方法？

①增加焦炭塔顶管线直径，或者采用两条并行的直径较小的管线；②分馏塔采用压力较小的填料或塔盘；③用喷淋洗涤段取代常规的分馏塔洗涤塔盘④加大塔顶冷凝器的尺寸。装置降压的限度主要受制于分馏塔顶湿瓦斯压缩机的结构和驱动设备的功率。

11、简述焦化循环周期

通常焦化循环周为24h的焦化过程分成7个步骤，吹蒸汽冷却4h，给水急冷6h，放水3h，拆卸顶底盖1h，除焦3.5h安装顶底盖1.5h，暖塔5h。

12、缩短焦化循环周期有何利弊？

缩短焦化循环周期是提高焦化装置加工能力的有效方法。通常，把焦化循环周期从24h降低到20h，就能很容易使装置的加工能力提高20%。

从24h的循环周期，我们可以看出，24h中仅急冷、除焦和暖塔的时间就占了70%。所以把焦化的循环周期缩短主要的时间障碍是水冷、防水、水利除焦和暖塔。应该注意到大幅度缩短操作时间将带来以下副作用。

1）冷却不充分。焦炭塔冷却不充分将留下热斑和烃袋，这些烃袋在除焦时放出，影响除焦操作。有些炼油厂为了缩短焦化循环周期加大水冷速率。冷却速度

过快将在塔壁断面上产生温差，在圆截面产生高压。这将使塔壁开裂或鼓包。

因此，有时将冷却水加热，以便减少这种情况发生。

2）排水不彻底。如果没有使用塔底头盖自动拆卸系统，在焦炭塔防水不彻底的情况下，残留在塔底的热水，有可能伤害操作人员。

3）除焦速度过快。除焦速度过快容易引起卡钻，反而延长除焦时间。

4）暖塔不充分。通常焦炭塔切换开关中发是瞬间从A塔切换到B塔。暖塔不充分时，将影响去分馏塔油气负荷和焦炭塔的寿命。