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摘要：延迟焦化是将石油资源充分利用的关键环节之一，是以贫氢的重质油为原料，在高温和长时间反应条件下，进行深度热裂化和缩合生产高附加值轻质油和石油焦。具有原料适应性强、工艺成熟、建设投资低、操作费用少等显著优势，是目前化工工业应用最多的渣油加工技术。但由于有的延迟焦化装置生产的石油焦产品不能满足高品质低硫焦的质量标准，会严重影响到经济效益。因此，需要不断提升延迟焦化石油品质的优化生产工艺，有鉴于此，本工作结合生产实践，从延迟焦化工艺技术分析入手，探讨了优化降低石油焦挥发分含量的措施，并提出了提升石油焦质量管理的方法。
关键词：延迟焦化；石油焦；主要因素；措施
引言
随着延迟焦化工艺发展，技术逐渐成熟，延迟焦化工艺装置已经有了一定的发展。在世界范围内延迟焦化工作装置，每年的生产能力已经达到300多吨以上，与以前相比有很大地提升，与此同时延迟焦化生产装置的能力也在逐渐增加。在焦化工艺，生产能力逐步增加的情况下，生产效率也在不断地调整，总体而言，延迟焦化工艺装置在很多方面都有逐步上升的发展趋势，在现阶段中，对于轻质油的需求已经逐步增加，所以说焦化供应装置生产能力也会进一步增加，这是大致发展的一个整体趋势。
1 延迟焦化工艺技术分析
1.1 工艺流程的灵活性进一步增加
延迟焦化装置是循环过程中达到不同的生产目的，如果想要提高收益率，在延迟焦化装置当中，残渣燃料油的需求已经逐步降低，但是对于渣油的加工和改造却在逐步的增加，在加油转化过程当中，可以通过优势互补，将不同转化技术进行结合，实现延迟焦化工艺与其他工艺进行组合，在现在拥有的延迟焦化装置当中，循环是获得能源的一种主要方式，但是随着循环比速度的下降，延迟焦化装置的处理能力也会有所增加，所以说为了提高对渣油的处理能力，延迟焦化装置，应该不断的循环，在循环过程中，就会产生气体等其他物质。
1.2 延迟焦化工艺的组合
通过一系列的工作经验可知，可以将延迟焦化工艺与其他工艺进行结合，良好的装置是工作正常运转的前提，如果没有较好的设备，可能会导致的焦化工作不能正常运行，影响工艺的良好进行，所以说在工作进行之前必须做好检测与维护的工作，及时发现存在的问题，并且排除其中的故障，保证焦化能够正常的运行。由于焦化项目工程比较大，涉及的部门比较多，所以要提前做好准备工作，再进行正常地运转之前要做好一定的测验，发现其中存在的问题，并进行有效地维护，安排相关的工作人员进行专业的解答，各个部门之间要加强合作精神，没有将其中存在的问题在萌芽中就要消灭，从而保证铸造工作的正常运行。进行焦化研究的时候，会选取许多人员进行参与，但是他们的专业知识并不是非常的充分，他们的技术水平也是参差不齐的，并不能按的要求进行操作，所以说可能会出现严重的偏差问题，因此要严格把控施工技术人员，可以进行相关专业问题的培训，使他们对的设计有一定的技术理解，从而有效避免在设计问题上出现错误。可以将延迟焦化工艺和催化裂化工艺进行结合，加入适当比例的渣油与催化油浆，提高他们的工作效率，促进生产能力最大限度上提高重质油的使用。
2 优化降低石油焦挥发分含量的措施
挥发分含量高不仅影响石油焦的品质，还会因焦化反应不彻底而降低装置的液体收率。挥发分含量与原料性质、焦炭塔入口温度、操作压力、循环比、吹汽量等都有一定关系。结合装置的实际情况，主要通过提高焦炭塔入口温度、降低焦炭塔操作压力、控制合适的“三泥”（污水处理过程中产生了大量的含油污泥，包括隔油池底泥、浮渣、活性污泥及油罐底部沉积的油泥等）回炼量、增大焦炭塔大吹汽量来降低石油焦的挥发分含量。
2.1 提高焦炭塔入口温度
焦炭塔入口温度的变化直接影响焦炭塔内的温度和反应深度，从而影响产品分布和产品质量。当操作压力和循环比固定后，提高反应温度将使气体、石脑油和瓦斯油的收率增加，焦炭产量下降，并使石油焦中的挥发分含量下降。合理选择焦化温度的原则是必须考虑原料特性、产品性质要求和焦炭性质等多方面因素。温度过高则反应过深，使柴油、蜡油继续裂化，增加气体收率，促进弹丸焦的生成。同时，石油焦中挥发分含量降低，硬度增大，造成除焦困难，温度过高还会使加热炉炉管和转油线的结焦倾向增大，不利于装置的长周期运行。如果温度过低，焦化反应深度不足，液体产品收率低，焦炭挥发分含量高，并可能产生软焦或沥青。挥发分含量是石油焦的重要质量指标，在操作中通常用加热炉出口温度来控制焦炭塔的入口温度。最佳的反应温度是原料开始结焦的温度，是该原料达到最大可裂化度的温度，它取决于原料性质，受制于焦炭硬度、炉管结焦、焦炭质量和开工周期等。延迟焦化装置加热炉采用直壁附墙燃烧双面辐射立式炉，设计负荷41.79 MW，采取强制通风操作模式，利用空气预热器和烟气进行换热，渣油原料为两室四路进料，一室两路生产。根据对1.20 Mt/a 延迟焦化装置原料渣油的分析，加热炉各分支炉管温度控制在494 ～496 ℃为宜。实际操作过程中，通过调整1#～4#分支炉管的温度，控制焦炭塔入口温度在适宜范围内。焦炭塔入口温度对石油焦挥发分含量的影响见表1。由表1可知，提高加热炉出口温度对降低石油焦挥发分含量有明显作用。当焦炭塔入口温度由优化前的485℃提高到487℃时，石油焦产品的硫含量、挥发分含量、灰分均达到2A级质量标准，其他各项指标也完全满足低硫焦技术要求。
表1 焦炭塔入口温度对石油焦挥发分含量的影响
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2.2 控制“三泥”掺炼量
“三泥”主要成分是污油和水，并含有苯系物、酚类、蒽、芘、重金属等毒害物质，污染严重，处理难度大，属于固体废物的管理范围。另一方面，“三泥”热值非常高，具有极高的回收利用价值。一般石化公司的含油污泥属于水多、油少的类型，离心脱水后灰分含量较低。根据延迟焦化装置对原料适应性强的特点，在大吹汽后期的小给水阶段，将“三泥”送入已经停止进料的焦炭塔（俗称老塔）塔底进行回炼。利用焦炭余热使“三泥”中的水和轻质烃在350 ℃以上的高温焦层中瞬间汽化并形成气流，固体灰分及难汽化的重质烃被气流携带，沿焦床中的油气孔道快速上升，由于塔顶流速减缓，沉降进入老塔顶部约400 ℃的泡沫焦层中，并进一步发生焦化反应，最终转化为化学性质稳定的石油焦和多馏分轻质油，实现“三泥”的无害化处理和资源化利用；但掺炼“三泥”会对产品质量造成一定的影响，优化前，每个生焦周期的“三泥”掺炼量约20 t。为生产高品质石油焦，考察了“三泥”掺炼量对石油焦品质的影响，结果见表2。由表2可知，石油焦的挥发分、灰分及硫含量随着“三泥”掺炼量的增加而呈上升趋势，其中，掺炼量对挥发分、灰分含量的影响更明显。实践证明，在保证“三泥”入塔温度的前提下，适当延长“三泥”掺炼操作时间，将“三泥”掺炼量降低至每个生焦周期10 t 以下，不仅不会降低“三泥”的总处理量，还能使石油焦的挥发分含量满足2A 级、2B 级及1 号质量标准。生产过程中，选择合适的“三泥”处理温度至关重要。温度过高，水、轻质烃汽化过速冲击焦层易造成焦床崩裂塌方，温度过低，灰分和重质烃提升动力不足，会导致焦孔堵塞或重质烃得不到有效分解形成二次水污染。为达到“三泥”的处理效果，当入塔温度低于350 ℃时，停止掺炼“三泥”。
表2 “三泥”掺炼量对石油焦品质的影响
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2.3 增大焦炭塔大吹汽量
切换焦炭塔后，老塔的冷焦过程一般是：小吹汽—大吹汽—小给水—大给水—放水。大吹汽的主要目的：一是汽提焦炭塔内的大量重油；二是继续吹扫生焦通道防止黏油回落堵塞通道；三是冷却焦层以防止给水时炸焦。大吹汽量的大小会影响石油焦产品的质量、装置的正常操作及能耗。大吹汽量对石油焦挥发分含量的影响见表3。
表3 大吹汽量对石油焦挥发分含量的影响
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由表3可知，提高大吹汽量，石油焦挥发分含量降低。在原料和焦炭塔入口温度一定的前提下，维持大吹汽时间1.5～2.0 h，将大吹汽量由12～13t/h提高至14～15 t/h时，石油焦挥发分含量由12.17%（w）下降至11.74%（w）。
2.4 降低焦炭塔操作压力
降低焦炭塔操作压力，一方面可使反应焦层中重质油汽化，逸出泡沫层进入油气段，降低焦炭的挥发分含量；另一方面，高温油气在焦炭塔内的初始停留时间缩短，又可减缓高温油气的二次裂化反应，从而降低气体和焦炭的产率，提高液体产品尤其是焦化蜡油的收率。焦炭塔的压力每降低0.05 MPa，装置液体收率平均增加1.3%，焦炭产率降低1.0%。但压力过低，焦化蜡油的性质变差，会增加后续加氢处理装置操作的苛刻度，另外，降低压力还受到工程技术方面的限制。国外开发的延迟焦化技术基本采用了低压操作，以美国Conoco Phillips公司的技术为代表的操作压力最低，仅为0.105 MPa，而国内设计的焦化装置操作压力较高，一般为0.17 MPa 左右，该石化公司1.20 Mt/a 的延迟焦化装置操作压力为0.20 MPa。操作压力对焦炭质量的影响见表4。由表4可知，随着操作压力的降低，焦炭的挥发分含量降低，当操作压力由0.20 MPa 降低到0.15 MPa 时，焦炭的挥发分含量由14.74%（w）降低到11.02%（w），而对灰分、硫含量的影响不大。
表4 操作压力对焦炭质量的影响
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3 提升石油焦质量管理的方法
3.1 生产过程受控，确保石油焦质量合格稳定
产品质量的提升取决于生产过程控制，保证生产过程平稳受控至关重要。加强全员、全方位、全过程的质量管理，发现异常立即调整处置；设立关键位置质量控制点，做好维护和保养，确保关键设备处于最优的运行状态；提高装置仪表自控率和平稳率，实施24 h 监控，严格控制工艺参数，随时根据质量要求进行精细调整。
3.2 完善质量管理，助力石油焦质量升级
严格按照规定的频次、项目进行分析化验，确保检验率100%。严格按照NB/SH/T0527—2015 规定的试样采集程序与分析方法进行操作，确保检验结果准确可靠。强化统计分析，采取日统计、周统计，月总结的方式，以统计分析数据指导生产。
4 结语
通过不断优化和完善，石油焦的挥发分含量明显降低，并逐步稳定在12%（w）以下，未来的焦化工艺也将不断地扩大，同时操作更加简单灵活，循环周期更加短，对于焦化工艺发展极为有利。随着延迟焦化工艺技术的发展，使液体收率提高，极大程度上保证轻质油供应。
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