延遲焦化與聚丙烯設(shè)備、工藝等處的異同

楊力蘇

摘 要：世界上第一套延遲焦化工藝技術(shù)于1928年開發(fā)成功，1930年投入生產(chǎn)。在上世紀已經(jīng)是一套成熟的工藝。Spherizone聚丙烯工藝于本世紀初才出現(xiàn)，并于2003年開始轉(zhuǎn)讓工藝技術(shù)。由于延遲焦化與Spherizone在出現(xiàn)時間與發(fā)展、成熟程度上的不同，造成兩套工藝（車間）在人員結(jié)構(gòu)和崗位力量配置上也存在較大的差異。筆者工作之初曾歷任延遲焦化車間各個操作崗位，近年又調(diào)入聚丙烯車間工作?，F(xiàn)就兩者在設(shè)備、工藝等處的異同作簡單比較。

關(guān)鍵詞：工藝技術(shù);工藝處理;反應(yīng)原理

1 原料上的不同

延遲焦化的生產(chǎn)原料為重質(zhì)渣油（減壓渣油、裂化渣油等），而聚丙烯的原料為丙烯（及少量乙烯、氫氣、丁烯等）。由于原料的不同，造成設(shè)備上的區(qū)別。由于原料較重，延遲焦化在開車初期要先使用蒸汽泵為渣油升溫，待溫度提升后再改為電動離心泵。而聚丙烯工藝因為原料較輕，在丙烯罐下使用桶帶泵（降低安裝高度）將丙烯打入多區(qū)反應(yīng)區(qū)間。而相同點為，在工藝處理初期，兩套工藝都需將原料升溫（焦化升溫是為了使渣油達到反應(yīng)溫度，丙烯升溫是為了達到一定壓力，避免其在反應(yīng)器內(nèi)大量液化損壞設(shè)備）。

2 反應(yīng)原理上的不同

延遲焦化反應(yīng)是一種分解反應(yīng)（長鏈變短鏈），聚丙烯是一種縮合反應(yīng)。焦化反應(yīng)需先將渣油加熱到較高溫度，在加熱爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在后續(xù)工藝處理中基本為降溫、分餾、壓縮等物理變化。對于聚丙烯，在精致工段使用換熱器加熱使丙烯汽化為物理變化，其后進入多區(qū)發(fā)生聚合反應(yīng)為化學(xué)變化。因而在延遲焦化的后續(xù)工段中聯(lián)鎖較少，而聚丙烯的多區(qū)反應(yīng)區(qū)間控制點、聯(lián)鎖極多。另外，丙烯的聚合反應(yīng)需要加入催化劑（三種），而焦化純以高溫使長鏈斷裂。所以聚丙烯系統(tǒng)中對于水、CO等雜質(zhì)極度敏感。

3 設(shè)備上的不同

延遲焦化作為成熟工藝，大多為傳統(tǒng)設(shè)備，通用性很高。延遲焦化的設(shè)備主要有：加熱爐、焦炭塔、分餾塔、吸收-解吸-穩(wěn)定系統(tǒng)，干氣、富氣壓縮機等。

3.1加熱爐

加熱爐由輻射室、對流室、燃燒器、煙道及煙囪、彎頭及彎頭箱、爐墻和鋼架，還有一些輔助設(shè)備組成。典型結(jié)構(gòu)有：橫管立式方箱加熱爐、單排雙面輻射型。

3.2焦炭塔

焦炭塔是焦化裝置的主要設(shè)備，經(jīng)加熱爐加熱至高溫的渣油迅速進入焦炭塔進行焦化反應(yīng)生成石油焦。焦炭塔是焦化裝置的標志。

3.3分餾塔

分餾塔是進行蒸餾的一種塔式汽液裝置，又稱為蒸餾塔。分餾塔有板式塔與填料塔兩種主要類型。除焦化裝置外，在其他裝置應(yīng)用也極為廣泛。根據(jù)操作類型又可分為連續(xù)分餾塔與間歇分餾塔兩種，焦化車間的分餾塔為連續(xù)分餾塔。

3.4壓縮機

壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械，分為活塞壓縮機、螺桿壓縮機、離心壓縮機、直線壓縮機等。其在焦化的主要作用是用于壓縮、輸送吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)生的干氣、富氣等。

4 產(chǎn)品上的不同

延遲焦化的產(chǎn)品較多，覆蓋氣液固三項。各產(chǎn)品所需的設(shè)備也不盡相同（分餾塔、壓縮機、焦炭塔、清除焦），對各產(chǎn)品工藝處理也不同。焦化的特征性產(chǎn)品石油焦按照不同的工藝條件又可分為不同的種類：

4.1按加工方法，可分為生焦和熟焦。

（1）生焦由延遲焦化裝置的焦炭塔得到，又稱原焦，含較多的揮發(fā)分，強度差;

（2）熟焦是由生焦經(jīng)煅燒（1300℃）處理得到，又稱煅燒焦，強度好。

4.2按硫含量的高低，可分為高硫焦（硫的質(zhì)量含量高于4%）、中硫焦（硫含量2%～4%）和低硫焦（硫含量低于 2%）。焦炭的硫含量主要取決于原料油的含硫量。硫含量增高，焦炭質(zhì)量降低，其用途亦隨之而改變。

4.3按顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)的不同，可分為海綿焦和針狀焦。

（1）海綿狀焦多孔如海綿狀，又稱普通焦;

（2）針狀焦主要是以芳烴含量高、非烴雜質(zhì)含量較少的渣油制得。其結(jié)構(gòu)致密如纖維狀，又稱優(yōu)質(zhì)焦。在性質(zhì)上與海綿狀焦有顯著的差別，具有高密度、高純度、高強度、低硫量、低燒蝕量、低熱膨脹系數(shù)及良好的抗熱震性能等特點。

4.4按照不同的形態(tài)，可分為針狀焦、彈丸焦或球狀焦、海綿焦、粉焦和軟焦等等。

（1）針狀焦：具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極;

（2）海綿焦：含硫高，含水率高，表面粗糙，價格高;

（3）彈丸焦或球狀焦：形狀呈圓球形，直徑0.6～30mm，因表面光滑所以含水率較低.一般是由高硫高瀝青質(zhì)渣油生產(chǎn)，只能用于發(fā)電，發(fā)熱等工業(yè)燃料;

（4）粉焦：流化焦化工藝產(chǎn)品，其顆粒在（直徑0.1～0.4mm）揮發(fā)份高熱膨脹系數(shù)高，不能直接用于電極制備和碳素行業(yè);

（5）軟焦：石油焦的不合格產(chǎn)品，難以定型，工業(yè)價值低。

4.5聚丙烯的產(chǎn)品只有固體一種（牌號不同），為產(chǎn)品服務(wù)的設(shè)備只有擠壓造粒系統(tǒng)。按其聚合形式可分為：均聚物（HOMO）、無規(guī)共聚物（RACO）、抗沖共聚物（HECO）。其性質(zhì)分述如下：

（1）均聚物，僅由丙烯單體聚合而成，其結(jié)晶度高、剛度高、溶化溫度高、抗沖擊性較差（低溫時）;（2）無規(guī)共聚物，在聚合中加入適當(dāng)?shù)墓簿蹎误w，具有較好的可選特性，其結(jié)晶度更低、光學(xué)性能更好、密封性能好、抗沖擊性較差（低溫時）;（3）抗沖共聚物，由均聚物和一種橡膠（通常為無定形的丙烯/乙烯共聚物）組成，與均聚物相比低溫下同時具備較好的抗沖擊性，較好的抗沖擊性/剛度平衡，光學(xué)性能差（不透明）。

5 總結(jié)

聚丙烯的典型牌號有以下幾種，其主要性能分述如下：

（1）H5416是獲得認證的高抗蠕變PP-R80牌號發(fā)，該排號同時具有高分子量、寬分子量分布和高乙烯含量的特點。其主要用途為壓力管道。（2）H2483被認證為高模量聚丙烯，在擠出中可提供優(yōu)良的加工性能。其主要用途為埋地排水、排污管，且能取代PVC。（3）XH1760和2152HOXP同時具有高結(jié)晶均聚物的高薄膜強度和優(yōu)良的氣密性，以及無規(guī)共聚物優(yōu)異的加工性能。其主要用途為BOPP薄膜核心層。（4）HA740J綜合具有優(yōu)異的透明度和優(yōu)良的抗沖-剛性平衡和獲得改進的加工性能。具有長貨架壽命要求的高溫滅菌食品包裝，飲料杯和果品藍等。（5）RC1314具有優(yōu)異的共聚單體分布，高共聚單體含量，低氣味和極好的薄膜質(zhì)量。其主要用于吹膜的高透明聚丙烯。6.RC1890與目前的無規(guī)聚丙烯相比柔性更好，熱封溫度低，熱封強度優(yōu)秀，提高了低溫抗沖性能，具有優(yōu)良的收縮-支持力結(jié)合，優(yōu)異的撕裂強度/抗沖強度平衡，非常好的透明性。

參考文獻：

[1]尹華卿.延遲焦化焦炭塔噴霧冷焦工藝流固耦合研究[D].華東理工大學(xué)，2016.1-75.

（遼陽石化烯烴廠聚丙烯車間，遼寧 遼陽 111000）