原料油性质与焦炭产率有什么关系

① 石油加工生产中为什么会有大量的焦炭生成

石油加工生产中，在催化装置中焦炭一般是由双环芳烃和多环芳烃生成。五环以上芳烃皆凝缩为焦炭，若芳烃有侧链，其侧链也会断裂，并不是所有的多环芳烃皆变为焦炭。催化油浆和回炼油中含有一定量的五环芳烃和胶质，芳烃环数也较大，其残值也较大。故对回炼油进行芳烃抽提，是降低混合原料残炭和生焦的一种好方法。减压渣油五环芳烃胶质和沥青质含量比较多，芳环烃数较多，其残炭值也较高，所以，随催化裂化掺炼减压渣油的比例上升，其残炭值迅速上升，焦炭产率成倍增加，装置热量过剩，必需有取热设施以维持热平衡。

② 说出原料性质对焦化反应的影响

焦化反应的产品分布及性质很大程度上取决于原料的性质，如残炭值、密度、流程、烃组成、硫及灰分等杂质含量等。一般焦炭产率约为原料油残炭值的1.5~2倍

③ 汽油也是石油中提炼出来的吗，怎么炼出来的

是。

使用原油蒸馏方法，可以根据其组分沸点的差异，从原油中提炼出直馏汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等，这就是原油的一次加工过程。然后将这些半成品中的一部分或大部分作为原料，进行原油二次加工。

石油中的不同成分会在不同的温度下沸腾和汽化，汽油是最先沸腾 ，于是汽油蒸汽最先被抽走 汽油蒸汽冷却后 ，就变成了液态的纯汽油。

原油是一种多种烃的混合物，是粘稠的、深褐色的液体。直接使用原油非常浪费，所以就需要把原油中各组分分离出来，通常是使用精馏的方法，即精确控制温度，使特定沸点的组分挥发出来。

减压蒸馏：使常压榨油在8kPa左右的绝对压力下蒸馏出重质馏分油作为润滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底残余为减压渣油。如果原油轻质油含量较多或市场需求燃料油多，原油蒸馏也可以只包括原油预处理和常压蒸馏两个工序，俗称原油拔头。原油蒸馏所得各馏分有的是一些石油产品的原料；有的是二次加工的原料。

④ 煤的成焦率和什么因素有关

焦化产品的生成、产率及焦炭质量预测

杨变玲*

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��摘 要：阐述了煤的成焦过程及影响焦炭质量的因素，分析了炼焦产品产率的计算及预测焦炭质量的计算。
��关键词：煤的成焦 质量预测 产率计算

��中图分类号：TQ520.6

��文献标识码：A

1 产品生成
1.1煤的成焦过程

�炼焦煤在隔绝空气下加热，其有机质随温度的升高而发生一系列变化，形成气态(煤气)、液态(煤焦油)和固态(半焦或焦炭)产物。煤的成焦过程可分为三个阶段：第一阶段(常温至300℃)是煤的干燥脱气阶段，释放出水分并析出CH4、CO和N2。第二阶段(300℃～600℃)以解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦。通常烟煤在300℃后开始软化，伴随有煤气和煤焦油析出；中等煤化度的烟煤在此期间的一定温度范围内生成气、液、固三相共存的质体。第三阶段(600℃～1000℃)是半焦变成焦炭的阶段，此阶段以缩聚反应为主，产生大量煤气(以H2为主)，半焦经收缩形成有裂纹的焦炭。

1.2炭化室内结焦过程

�装炉煤结焦需要的热量是通过两侧炉墙提供的，热量从两侧炉墙传向炭化室中心。因此，结焦过程是从两侧炭化室墙面处开始，逐渐移向炭化室中心的层状结焦过程。当炭化室中心的焦饼温度达到950℃～1050℃时焦饼成熟。结焦速度反映炭化室内的平均升温速度。结焦速度过快，将使焦炭裂纹增多、块度变小。当炭化室墙面附近的煤料形成塑性层时，炭化室顶部和底部的煤料也受热形成了塑性层，同时，煤料分解的气态产物不断产生，由于四面的塑性层均不易透过气体，炭化室内压力不断升高，塑性层膨胀，并通过半焦和焦炭层将膨胀压力传递给炭化室墙。当塑性层在炭化室中心面汇合时，炭化室膨胀压力达到最大值。通常所说的膨胀压力就是指这一最大值。膨胀压力取决于装炉煤的特性、炉料散密度及结焦速度，提高膨胀压力有助于煤料颗粒的粘合、融熔，改善焦炭的物理性，但是膨胀压力过高，将对炭化室墙体造成损坏。

1.3炭化室内气体析出动态

�炭化室内的装炉煤在结焦过程中产生的气体产物(含液体产物的蒸汽)一部分通过两侧塑性层之间的煤层流向炭化室顶部空间，称为“里行气”，约占全部气态产物的10%～25%。另外约占75%～90%的气态产物，通过半焦层和焦炭层以及焦炭与炭化室墙之间的缝隙流向炭化室顶部空间，称为“外行气”。它们在焦炉顶空间流动时，受高温作用发生二次热解反应。由于炭化室墙的温度高于炉顶空间温度，因此外行气比里行气的二次热分解剧烈得多。外行气中氢、苯和甲苯多，而里行气中甲烷、乙烷、低分子量烯烃和含氧含氮有机化合物多。二次热分解后产生的气体则达炭化室顶部空间后经上升管排出，这些气体产物统统为粗煤气。炭化室中结焦过程是周期性的，所以从炭化室逸出的粗煤气组成是随结焦时间而变化的。但是由于焦炉由多个炭化室组成，而每个炭化室所处结焦时间不同，因此所有炭化室的粗煤气汇集于集气管混合后，其组成基本上是稳定的。对粗煤气进行冷凝冷却、洗涤、吸收及制取可得到净煤气、煤焦油及粗苯等产物。

2 产品产率

2.1成焦率

�成焦率(即煤焦比)是装炉煤(干)经高温干馏转变为焦炭(干)的百分率。成焦率主要取决于煤质，也受炼焦条件和炉型的影响。成焦率的主要计算方法有：

2.1.1利用煤、焦炭灰分之间的关系求成焦率

� Kd·j=Ad·m/Ad·j×100% (1)

�式中，Kd·j为干焦对干煤的成焦率；Ad·m、Ad·j分别为煤和焦炭的干基灰分(%)。用式(1)计算的成焦率往往比实测值低，除取样和分析误差等原因外，主要是在高温干馏过程中灰分组成也发生变化，焦炭在炭化室内和熄焦过程中发生烧损使灰分增大。

2.1.2利用装炉煤和焦炭的挥发分求成焦率

�Kd·j=100-Vd·m/100-Vd·j×100+Q (2)

�式中，Vd·m和Vd·j分别为煤和焦炭的干基挥发分(%)；修正系数Q是指在煤中挥发分逸出后，经二次裂解而引起的增碳，它与装炉煤挥发分、焦炉炉体结构和焦炉操作制度等因素有关，通常取Q=1。

2.1.3利用煤和焦的挥发分间的关系求成焦率�Kd·j=99-5/6Vd·m(3)式中，Vd·m为装入煤干基挥发分，焦炭的干基挥发分Vd·j=1.2%(假定)。

2.1.4由煤质与炼焦操作条件求成焦率�Kd·j=103.17-0.75Vd·m-0.0067tJ。式中，Vd·m为装入煤干基挥发分；tJ为焦饼中心温度(℃，推焦前15min测定)。该式由日本提出，前苏联克里活罗格焦化厂经标定认为符合该厂实际，中国也推荐使用。

2.2净煤气产率

2.2.1前苏联净煤气对干基装入煤的产率计算式

� Kd·g=QVd·m (4)

式中，Q为系数，对气煤Q=3，对焦煤Q=3.3；Vd·m为装入煤干基挥发分。

2.2.2我国热能院净煤气对干基装入煤的产率计算式

� Kd·g=(1-β)AVd·m (5)

式中，β=2%～4%(炉墙漏气率)；A=64～72，是与煤种有关的校正系数；Vd·m为装入煤的干基挥发分。

�冶金部推荐此式为我国焦化企业计算煤气质量的依据。

2.3化学产品产率

2.3.1煤焦油及粗苯的回收率

�前苏联顿巴斯煤矿提出：当Vdaf·m=18%～30%时，

煤焦油Kd·g=〔-18.35+1.53Vdaf·m-0.026(Vdaf·m)2〕(100-Ad/100) (6)

粗苯Kd·b=〔-1.61+0.144Vdaf·m-0.0016(Vdaf·m)2〕(100-Ad/100) (7)

�鞍山钢铁公司化工总厂提出：�当Vdaf·m=27.96%～30.37%时，

煤焦油Kd·g=〔-1.4+0.184Vdaf·m〕(100-Aa/100) (8)

粗苯Kd·b=〔-0.64+0.065Vdaf·m〕(100-Ad/100) (9)

�式中，Kd·g、Kd·b分别为煤焦油、粗苯对干基装入煤的回收率，Vdaf·m为装炉煤的可燃基挥发分。

2.3.2氨的回收率

�Kd·A=(17/14)·bNd·m (10)

�式中，Kd·A为氨对干基装炉煤的回收率；17为氨的分子量；14为氮的原子量；Nd·m为装炉煤干基含氮量(%)；b为煤中总氮量转化系数，一般取0.12～0.16。剩余部分氮转入焦炭和其它含氮化合物中。

2.4化合水产率

�W=K·Od·m·(18/16)(100-Ad-St·d/100) (11)

�式中，K=0.437；W为化合水对干基装入煤的生成量；Od·m为装入煤干基氧含量；18为水分子量；16为氧原子量。

�一般化合水的生成量取装入煤量的2%～3%。

�化合水的生成量也可由下式计算：

�W=〔4.64-0.354Vd+0.0118Vd2〕 (12)

式中，Vd为装入煤的干基挥发分。

3 焦炭质量预测�

3.1化学组成预测

3.1.1焦炭灰分�Ad·m=Kd·j·Ad·j (13)

式中，Ad·m、Ad·j分别为装炉煤及焦炭的干基灰分，Kd·j为成焦率(见前述)。

3.1.2焦炭硫分

�法国焦炭中硫分的计算公式：

St·d·j=0.084+0.759St·d·m (14)

�式中，St·d·j、St·d·m分别为焦炭和装入煤的干基全硫(%)；0.084、0.759为系数。

�波兰焦炭含硫量计算公式：

�St·d·j=0.63St·d·m+0.2 (15)

�式中，St·d·j、St·d·m分别为焦炭和装入煤的干基全硫(%)，0.63、0.2为系数。

�我国焦炭硫分计算式：

�St·d·m=(Kd·j/ΔS)St·d·j (16)

�式中，St·d·m、St·d·j分别装入煤和焦炭的干基全硫(%)；Kd·j为全焦率(见前)；ΔS为炼焦过程中转焦炭的硫的质量比。Kd·j/ΔS值一般为1.0～1.2。笔者认为Kd·j/ΔS=0.9～1.1比较符合山西焦化生产的实际。

3.2焦炭强度预测

�用焦炭强度预测方法来选择配煤方案，以满足焦炭强度的要求。影响焦炭强度的因素有：原料煤性质、炼焦煤准备和炼焦工艺系数等三个因素。由于后二者比较固定，只具有次要的影响。主要因素是煤的结焦性，它决定了煤化度和煤的粘结性两个因素。反映煤化度的指标通常采用煤的挥发分或镜质组反射率。煤的粘结性指标很多，如粘结力指数、煤的最大流动度、煤的膨胀度、胶质层最大厚度和粘结指数等。各国预测焦炭强度的模式很多，下面仅介绍我国以煤的干燥无灰基挥发分(Vdaf)和粘结指数(G)或胶质层最大厚度(y)作为参数，建立回归方程，预测焦炭强度的方法，即VM-G(y)法。

�M40=126.147-2.104Vdaf+0.144G，M10=12.974+0.452Vdaf-0.0243G；

�或 M40=126.881-1.947Vdaf+0.227y，M10=9.085+0.201Vdaf-0.363y。

�装炉煤最适宜的范围是：Vdaf=28%～32%，G=58%～72%或y=14mm～18mm。我省装炉煤的挥发分普遍较低，装入煤的干基无灰挥发分的下限可达23%～25%。

作者：*工程师，山西冶金设计院，030001太原
收稿日期：1999-06-16

⑤ 剂油比定义 我看到的剂油比都是大于1的，心想怎么可能催化剂的量比反应原料油的量还大故求定义

石油催化裂化工艺中的一个控制参数，表示催化剂循环量与总进料量之比。剂油比大，原料油能与更多催化剂接触，单位催化剂上的积炭少，催化剂失活程度小，从而使转化率提高，但剂油比增大会使焦炭产率增加。剂油比太小，会增加热裂化反应的比例，使产品质量变差。一般化工生产中会使用大量催化剂，而为了避免反映过于剧烈，会使用分段分批进料，甚至将部分产物回流。

⑥ 燃料油生产工艺是什么

原油经常减压蒸馏（一次加工）可得到约40%的轻质油品，其余是重质馏分和渣油。如果不经过二次加工，重质馏分和渣油只能作润滑油基础油原料和重质燃料油。目前国内原油中直馏轻质燃料油不能满足市场的需求，因此，如何将重质馏分甚至渣油经化学方法转化成轻质燃料是燃料生产的一个重要课题。此外，一次加工（直馏）汽油辛烷值低（一般在40～60），直接在汽车发动机中使用，会出现爆震现象，易损坏汽车发动机的零件，减少使用寿命，所以直馏汽油也需要二次加工，以提高其质量。

二次加工工艺很多，如催化裂化、催化重整、催化加氢、焦化、减黏裂化、烷基化等。本节只介绍目前炼油厂广泛采用的催化裂化和催化重整工艺。

一、催化裂化

（一）催化裂化原理

所谓催化裂化，是指在裂解反应时采用了催化剂的裂化工艺。催化裂化一般使用重质燃料油（如减压馏分油、焦化蜡油等）为原料。反应产物一般气体约10%～20%；汽油产率约30%～60%；柴油产率约20%～40%；焦炭产率约5%～7%。常压塔底重油和减压塔底渣油中含有较多的胶质、沥青质，在催化裂化时易生成焦炭，同时含有Fe、Ni等重金属，易使催化剂污染，降低其活性。若作裂化原料，必须解决重金属污染及焦炭生成较多的问题。

催化裂化时，原料油是在500℃左右及0.2～0.4MPa进行。在催化裂化条件下，烃类进行的反应不只是裂化一种反应，不但有大分子裂化成为小分子，而且也有小分子缩合成大分子的反应（甚至缩合成焦炭）。与此同时，还进行异构化、芳烃化、氢转移等反应。在这些反应中，裂化反应是最主要的反应。

（二）催化裂化的工业型式

催化裂化是原料油在催化剂的作用下进行的，一方面通过裂解等反应生成较小分子的产物——气体、汽油、柴油等；另一方面缩合成焦炭。这些焦炭沉积在催化剂表面使催化剂活性降低，因此必须烧去催化剂表面上积累的焦炭（积炭）来恢复催化剂的活性，这个用空气烧焦的过程称为催化剂的再生。一个催化裂化装置中，催化剂不断地进行反应和再生是催化裂化工艺的一个特点。

裂化反应是吸热反应，再生反应是放热反应。为了维持一定温度条件，必须解决周期性地进行反应和再生、供热和取热的问题，即在反应时向装置供热，再生时从装置内取走热量。解决反应和再生这一对矛盾的基本方式不同，工业催化裂化装置分为固定床、流化床、移动床和提升管四种型式，见图8-4。

图8-6催化重整工艺原理流程图

（a）：1—预分馏塔；2—预加氢加热炉；3，4—预加氢反应器；5—脱水塔（b）：1，2，3，4—加热炉；5，6，7，8—重整反应器；9—高压分离器；10—稳定塔

1．原料预处理部分

原料预处理包括原料的预分馏、预脱砷、预加氢。其目的是得到馏分范围和杂质含量都合乎要求的重整原料。

（1）预分馏：直馏汽油馏分（≤180℃馏分）进入预分馏塔，从塔顶切除原料中低于80℃的馏分（≤C6，因这部分烃类易裂化成非汽油馏分而降低汽油产率），作汽油调和组分或化工原料。塔底得到80～180℃馏分可作重整原料。

（2）预加氢：预加氢的目的是除去原料中的砷、铅、铜、铁、氧、硫、氮等催化剂“毒物”，使其含量降至允许范围内，同时可以使烯烃饱和，减少催化剂上积炭。预加氢反应放出H2S、NH3、H2O等，以及砷、铅等金属化合物，砷、铅等吸附在加氢催化剂（钼酸镍或钼酸钴）上除去。预加氢反应物经冷却后进入高压分离器，分离出富氢气体后，液体油中溶有少量的H2S、NH3、H2O等需除去，因此将液体油送到脱水塔、脱硫器，经处理后，可作为重整反应部分的进料。

有些炼油厂在预加氢单元设置单独的预脱砷反应器，采用吸附法或化学氧化法脱砷。

2．重整反应及分馏部分

经预处理的原料油与循环氢混合，经加热炉加热后进入重整反应器。重整反应是吸热反应，反应时温度要下降。为了维持反应器较高的反应温度（480～520℃），工业上重整反应器采用了3～4个反应器串联，每个反应器前都设有加热炉，加热至每个反应器所需的温度。

在催化重整反应时，反应器应通入大量氢气进行循环，目的是抑制生焦反应，保护催化剂；同时起到热载体作用，减少反应床层温降，提高反应器内的平均温度；此外，可稀释原料使原料分布更均匀。

由最后一个反应器出来的反应产物经换热、冷却后进入高压分离器，分出气体（含氢85%～95%），经循环氢压缩机升压后大部分作重整反应器的循环氢使用，少部分去预处理部分，分离出的重整生成油进入稳定塔。稳定塔是一个分馏塔，塔顶分出液态烃，塔底为蒸气压满足要求的稳定汽油。

从原油经减压、催化裂化等加工过程得到的轻质燃料中，仍含少量杂质（如含硫、氧、氮等化合物），这些杂质对油品的使用性能有很大影响，会使油品色泽加深、气味加浓，使油品具有腐蚀性，燃烧后放出气体，易于变质等，因此，必须将这些杂质除去。因而可通过燃料产品精制过程将半成品加工成商品，满足产品的规格要求。有时，单靠精制仍满足不了产品的某些性能要求，这时可向燃料中加入油品添加剂（如抗爆剂、抗氧化剂、降凝剂等）来改善燃料的质量。油品的调和无一定的规范，由各炼厂实际情况确定。比如，车用汽油的调和，主要组分采用直馏汽油、二次加工所产的汽油，另外加入抗爆剂、抗氧化剂、金属钝化剂等。

⑦ 影响液体收率的因素有哪些

影响液体收率的因素有：(1)原料油性质变化;(2)炉出口温度变化;(3)循环比大小变化;(4)蒸发段温度变化;(5)系统压力变化;(6)油气入塔温度变化;(7)焦炭塔操作变动;(8)塔盘分离效果不好;(9)仪表故障。

⑧ 延迟焦化装置对原料油的指标都有哪些要求

常规的理解：
焦化是对原料性质要求最为宽松的工艺，因此难于加工的重油，如催化油浆、脱沥青油、重污油等都能加工。对原料的物化性质指标的规定应该有三个方面：
1、盐含量，它将直接决定产品石油焦的性质、反应系统结焦的速度。一般要求渣油盐含量在5mg/l以下；
2、硫含量，具体决定了石油焦的产品等级，同时决定了对系统的腐蚀程度，硫含量的高低指标取决于石油焦目标产品质量和系统防止硫腐蚀的设计余地。
3、不同的进料在组分上大致都可分成饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质四组分，他们在焦化反应中的产品分布自然各有不同，不同性质的进料有不同的四组分分布，也就对产品的分布造成了相应的影响，指标上应该考虑装置工程设计的初始选定值，不能过度偏离原设计点造成炉管生焦、产品分离的超负荷。
个人观点，仅供参考！