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灵活焦化工艺介绍及比较 随着世界石油资源重质化和劣质化程度日益加剧，对重油加工工艺提出更高挑战。当前重油加工主要有两条路线，一条是加氢工艺，一条是脱碳工艺。基于流化催化裂化和流化焦化技术发展起来的灵活焦化工艺，属于脱碳工艺的一种，不同于延迟焦化工艺，灵活焦化不设加热炉，可避免因炉管结焦引起的装置停工，且灵活焦化工艺为连续操作，将绝大部分石油焦密闭转化为低热值煤气（LHV），环境友好，在未来高油价下对于劣质重油的加工具有越来越高的吸引力。 灵活焦化工业化应用 灵活焦化装置生产大量的低热值煤气，可部分替代天然气作为炼厂燃料，兼具工艺装置和公用工程的双重角色。目前，世界上已经投产及在建的灵活焦化装置共有7套，主要情况见表1。 表1 灵活焦化工业装置 Company Location Year of start-up Feed Rate, kB/D(10kt/a) ExxonMobil Netherlands 1986 42(193) ExxonMobil Texas 1986 42(193) Shell California 1983 22(100) PDVSA Venezuela 1982 65(300) TOA oil Japan 1976 27(124) Hellenic Greece Under construction 21(95) PetroPeru Peru Under construction 22(100) 自20世纪90年代至2006年以前，灵活焦化没有新装置建设，但加工能力通过不断地扩能始终在增长。近几年来，原油、天然气价格的持续长高，且原油劣质化程度加剧，延迟焦化工艺加工产生的高硫石油焦的利用成为难题，灵活焦化的优势又凸显出来，目前又有两套灵活焦化装置新建，且多家企业正在洽谈建设灵活焦化装置。 灵活焦化流程简述 灵活焦化主要包括反应器、加热器、气化器、分馏塔等，流程简图见图1。 反应器、分馏塔部分 反应器部分由反应器主体及其上部的洗涤器组成，减压渣油先进入洗涤器，与自反应器来的高温油气直接接触，完成热量传递及反应油气的传质与洗涤，洗涤后的反应油气进入分馏塔，完成馏分分离，灵活焦化的分馏塔部分与延迟焦化基本相同；其中反应油气的洗涤至少通过二级洗涤，采用喷嘴或者分布环管形式，通过减压渣油进行粗洗涤，分馏塔分离下来的馏分油进行二次洗涤，减少进入分馏塔的焦粉携带。 换热后的减压渣油及循环油经汽提蒸汽进入焦化反应器，经热焦粉作为热载体加热后发生裂解-缩合反应，生成类似延迟焦化装置的反应油气，经旋风分离器分离出夹带的固体后进入洗涤器；在热焦炭载体表面生成的焦炭经高温汽提后进入流化床加热器。反应器反应所需热量由加热器返回的热焦粉供给，同时始终保持一股焦粉直接注入反应器的旋风分离器中，防止其堵塞。 加热器、气化器部分 反应器生成的焦粉（冷焦）从反应器底部进入加热器。在加热器中，冷焦与来自于气化器的低热值气体和热焦粉换热，实现气体初步冷却，同时焦粉变成热焦，一部分返回反应器作为热源，另一部分进 图1 灵活焦化流程简图 入气化器。在气化器中，热焦在空气和水蒸汽的作用下发生气化反应，生成低热值气体，并残存少量细焦粉；低热值气体和热焦粉再返回加热器与冷焦换热后，先后发生不同等级蒸汽后，经过三级旋风分离器分离除焦粉后进入文丘里洗涤器，除去气体夹带的细焦粉，然后低热值气体经脱硫后可作为燃料。 该工艺可以在反应器、加热器等底部卸出部分焦粉来平衡全厂燃气，这也是灵活焦化名称的来源。 主要参数及物料平衡 以一套200万吨/年规模的减压渣油加工为例，将灵活焦化技术和延迟焦化技术进行比较，比较基于的原料性质见表2。 表2 原料性质 项目 条件 项目 条件 比重 1.035 V, wppm 517 残炭 20.7 ASTM D1160， 硫，wt% 3.4 5% 504 氮，wt% 0.83 10% 555 Ni，wppm 114 30% 636 1）主要操作条件 表3 灵活焦化装置主要操作条件 项目 操作条件 项目 操作条件 反应器温度，℃ 510 反应器停留时间，s 15 压力，MPa 0.086 气化器温度，℃ 927 加热器温度，℃ 521 洗涤油含焦粉量，% 3 压力，MPa 1.8 低热值气体发汽后温度，℃ 165 表4 延迟焦化装置主要操作条件 项目 操作条件 项目 操作条件 加热炉出口温度，℃ 496 生焦周期 18h 循环比 0.1 急冷油类型 蜡油 焦炭塔压力,MPa（g） 0.105 急冷后温度，℃ 441 2）物料平衡 表5 灵活焦化物料平衡 项目 收率，wt% 项目 收率，wt% 焦化气体 8.6 净产品焦炭 1.2 焦化石脑油C5/221℃ 12.1 气化焦炭 2