一种焦化系统和焦化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种焦化系统以及相应的焦化方法。所述焦化系统包含第1个至第m个加热单元和第1个至第n个焦炭塔，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分别与一个或多个分离塔连通，所述一个或多个分离塔与所述第m个加热单元连通并任选与第i个加热单元连通，数值m、n和i如说明书所述定义。所述焦化系统至少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。

A Coking System and Method

The invention relates to a coking system and a corresponding coking method. The coking system comprises the first to the mth heating unit and the 1st to the nth coke tower, each of which is connected to the nth coke tower, each of which is connected to one or more separation towers respectively, and the mth heating unit is connected to the mth heating unit and optionally to the ith heating unit. Values m, N and I are defined as described in the specification. The coking system can at least utilize petroleum or coal raw materials to produce high quality needle coke with stable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种焦化系统和焦化方法
本专利技术涉及一种焦化系统，具体地说涉及一种生产针状焦的焦化系统。本专利技术还涉及一种焦化方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现，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，本专利技术的专利技术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专利技术。具体而言，本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）。

【技术特征摘要】
2017.11.14 CN 20171111903421.一种焦化系统，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.权利要求1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.权利要求1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.权利要求1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）。5.一种焦化系统，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（比如焦化蜡油）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。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.权利要求6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.权利要求6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.权利要求6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.权利要求6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.权利要求6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.权利要求6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.权利要求6或12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.权利要求12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）拉焦原料作为输送物料（优选至少包含所述分离塔的塔底物料），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.权利要求14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....

【专利技术属性】
技术研发人员：初人庆，方向晨，郭丹，宋永一，刘继华，勾连忠，矫德卫，武云，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11