溶劑脫瀝青工藝優(yōu)化淺談

黃灝,傅徐鋼,易發(fā)軍,朱士榮

(1.中國石化荊門分公司,湖北荊門 448002;2.荊楚理工學(xué)院化工與藥學(xué)院,湖北荊門 448000)

溶劑脫瀝青工藝優(yōu)化淺談

黃灝1,傅徐鋼1,易發(fā)軍1,朱士榮2

(1.中國石化荊門分公司,湖北荊門 448002;2.荊楚理工學(xué)院化工與藥學(xué)院,湖北荊門 448000)

簡要介紹了溶劑脫瀝青一段抽提 -沉降改成二段抽提工藝流程,以及轉(zhuǎn)盤萃取塔改成填料塔的優(yōu)點。綜述了消泡劑的使用和 FCC-SDA組合工藝的應(yīng)用。探討了萃取溶劑對荊門石化生產(chǎn)加氫改質(zhì)原料和催化裂化原料的影響:采取在丙烷溶劑中混入 20%～25%丁烷溶劑,溶劑脫瀝青裝置作為催化裂化原料的輕、重脫瀝青油收率之和可達(dá)到 60%;提高混合 C4含量,同時提高沉頂溫度,可得到輕脫瀝青油作為加氫改質(zhì)料的質(zhì)量和收率均較為理想的狀態(tài)。淺析了溶劑脫瀝青裝置腐蝕原因,提出了相應(yīng)防腐措施。

丙烷;萃取;工藝優(yōu)化;腐蝕

Abstract:The advantages are briefly introduced about deasphalting process of tw o-stage extract ion instead of one-stage extraction-settlem ent and packing tow er instead of turntable extraction tow er.The applications of antifoam er and FCCSDA are review ed.The extract ion solvent can influence the quality and the yield of catalytic cracking feedstock and hydrotreating feedstock produced by J ingm en Petrochem icalCompany:W hen 20～25%butane is m ixed in deasphalting solvent, the total yield of light oil and heavy oil for catalytic cracking feedstock is up to 60%;By increasing the content of C4and the top temperature of the settlem ent,the obtained light oil can be used as hydrotreating feedstock,w ith the satisfying quality and yield.Finally,the co rrosion reasons of so lvent deasphalting unit are briefly analyzed,and the corresponding preservative m easures are proposed.

Key words:propane;extraction;process opt im ization;corro sion

0 引言

溶劑脫瀝青工藝是生產(chǎn)催化裂化或加氫裂化原料以及潤滑油加工過程的一個重要環(huán)節(jié),也是生產(chǎn)微晶蠟、凡士林、光亮油等各種優(yōu)質(zhì)石油產(chǎn)品必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它生產(chǎn)的副產(chǎn)品——脫油瀝青是生產(chǎn)道路瀝青和建筑瀝青的重要原料。所以,溶劑脫瀝青裝置是煉油企業(yè)重要的加工單元之一,其盈利水平將直接影響企業(yè)在市場上的競爭力。

目前,荊門石化利用溶劑脫瀝青工藝,主要生產(chǎn)催化裂化原料和加氫改質(zhì)原料,并副產(chǎn)半瀝青。生產(chǎn)催化裂化原料時,控制較高的脫瀝青油收率,保證重催原料的供應(yīng)。生產(chǎn)加氫改質(zhì)原料時,在滿足殘?zhí)亢?C7不溶物等指標(biāo)的前提下,盡量提高輕脫瀝青油的收率,其重脫瀝青油作為重催原料,輕脫瀝青油進(jìn)一步經(jīng)過糠醛精制、加氫改質(zhì)和酮苯脫蠟等工藝流程生產(chǎn) HV IⅡ26或 HV IⅡ30潤滑油基礎(chǔ)油,該高粘度優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油填補(bǔ)了中國石化潤滑油基礎(chǔ)油的空白。副產(chǎn)的脫油瀝青經(jīng)與糠醛精制重質(zhì)抽出油調(diào)合生產(chǎn)道路瀝青、直接氧化生產(chǎn)氧化瀝青或者以熱進(jìn)料方式摻入焦化原料中作為焦化原料的一部分。

1 萃取工藝的影響

1.1 一段抽提 -沉降與二段抽提工藝流程

早期的丙烷脫瀝青裝置一般采用一段抽提 -沉降工藝,只分離出脫瀝青油。后來,為了能在取得殘渣潤滑油料的同時,取得一些催化裂化料,往往采取一段抽提所得寬脫瀝青油丙烷溶液,進(jìn)行二段抽提和冷分餾,將寬脫瀝青油分為輕脫瀝青油和重脫瀝青油,前者作為潤滑油料,后者作為催化裂化料。二段抽提分為調(diào)整瀝青質(zhì)量的瀝青液二段抽提、提高重脫瀝青油質(zhì)量的沉降液二段抽提和提高輕脫瀝青油質(zhì)量的脫瀝青油二段抽提等。“一段抽提 -沉降-冷分餾”工藝流程,即一段抽提帶冷分餾抽取重脫瀝青油流程,見圖 1,該工藝中重脫瀝青油溶液從集油箱抽出,停留時間短,沉降分離不充分,而簡單得到潤滑油料和催化料的二段抽提流程,即脫瀝青油二段抽提工藝流程就較好地解決了這一問題,其流程見圖 2。北京石油化工科學(xué)研究院 605組在 1980年就做了比較試驗:當(dāng)以大慶渣油為進(jìn)料,以丙丁烷為溶劑時,在脫瀝青油液二段抽提塔下部送入相當(dāng)于渣油進(jìn)料體積1倍的溶劑,比一段抽提可提高6%～7%的輕脫瀝青油收率。基于圖 2脫瀝青油二段抽提工藝流程能夠提高收率和質(zhì)量,建議將其作為荊門石化將來工藝技改的方向。

圖 1 一段抽提帶冷分餾抽取重脫瀝青油流程

1.2 轉(zhuǎn)盤萃取塔改為填料塔

在溶劑組成基本確定的條件下,影響輕脫油收率和處理能力的關(guān)鍵是萃取塔的傳質(zhì)效率。國內(nèi)多采用轉(zhuǎn)盤塔,由于水力驅(qū)動渦輪的高速液流所造成的過度攪拌,會使分散相的液滴過小,產(chǎn)生嚴(yán)重返混,不利于傳質(zhì)和分離,萃取效率低。清華大學(xué)開發(fā)了一種新型高效萃取塔[1],與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤塔相比,均有通量大、效率高的特點,主要由液體分配器、規(guī)整填料和兼有傳質(zhì)作用的填料支撐組成。中國石化南陽石蠟精細(xì)化工廠采用丙烷脫瀝青二段抽提 -沉降工藝,應(yīng)用清華大學(xué)新型高效萃取塔技術(shù),萃取塔中裝填 FG-Ⅱ+型格柵規(guī)整填料[2]。在其他條件相同時,塔的比負(fù)荷可提高 14.6%～19.5%;在同種原料下,脫油瀝青總收率提高 7%～13.5%。高效萃取塔的操作溫度比轉(zhuǎn)盤塔下降 24℃,溶劑純度平均下降 15.2%,可大大降低能耗,具有較大經(jīng)濟(jì)效益。裝置在改造后投入運行兩年來,雖經(jīng)多次開停工,均沒有發(fā)現(xiàn)有結(jié)焦物堵塞現(xiàn)象,檢修也只需吹掃,無維修工作量。建議荊門石化將轉(zhuǎn)盤塔改造為 FG-Ⅱ+型格柵規(guī)整填料萃取塔。

圖2 脫瀝青油二段抽提工藝流程

2 FCC-SDA組合工藝的應(yīng)用

催化裂化 -溶劑脫瀝青組合工藝在玉門煉油化工總廠的應(yīng)用,結(jié)果表明:催化裂化 -溶劑脫瀝青組合工藝是一種先進(jìn)而成熟的技術(shù),組合工藝的實施可以提高催化裂化裝置摻渣率 3%,丙烷脫瀝青裝置輕脫油和重脫油收率提高 12%,丙烷脫瀝青裝置可以生產(chǎn)出符合中國石油化工集團(tuán)公司Q/SHR 004 -2000標(biāo)準(zhǔn)的 AH-90重交通道路瀝青[3]。

溶劑脫瀝青 -催化裂化組合工藝 (RSDAFCC)適合加工劣質(zhì)、重質(zhì)原油;與常壓蒸餾 -催化裂化組合工藝(RFCC)相比,能降低催化裂化原料中的硫、重金屬及殘?zhí)亢?改善催化裂化裝置產(chǎn)品分布;降低催化裂化汽油硫含量,提高催化裂化裝置加工量,改善操作條件,降低催化劑單耗,煉油主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化。該工藝生產(chǎn)的脫油瀝青可用于生產(chǎn)道路瀝青[4]。

中國石化荊門分公司以江漢 -阿曼混合原油和江漢 -魯寧混合原油為原料,分別采用減壓蒸餾 -丙烷脫瀝青和減壓蒸餾 -添加催化裂化油漿 -丙烷脫瀝青工藝,生產(chǎn)出符合 SH 0522-2000的 100號道路瀝青。結(jié)果表明:江漢 -阿曼混合原油減壓渣油中摻兌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的催化裂化油漿后,脫油瀝青的各項性能均滿足AH-70或AH-90重交通道路瀝青的要求,而且薄膜烘箱試驗表明試樣延度超過標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 消泡劑的使用

荊門石化減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青后的脫油瀝青是較好的道路瀝青調(diào)合組分,為荊門石化開辟了新的利潤增長點,但原料的變化也帶來較為嚴(yán)重的發(fā)泡問題。由于重脫瀝青油液還含有一定的焦質(zhì)、瀝青質(zhì),會使其粘度和殘?zhí)窟^高,也會存在發(fā)泡問題。發(fā)泡問題多出現(xiàn)在重脫瀝青油和脫油瀝青汽提回收塔上,特別是瀝青汽提塔頂,如果冒瀝青,竄入低壓丙烷氣壓縮機(jī)進(jìn)口、火炬線、脫硫化氫系統(tǒng),容易造成次生安全事故,成為丙烷脫瀝青裝置生產(chǎn)的一個重大隱患。茂名石化針對重脫油液的發(fā)泡現(xiàn)象,在中壓塔冷卻器前加一臺破沫塔,減少中壓丙烷帶油,降低了泡沫攜帶堵塞冷卻系統(tǒng)的風(fēng)險,同時在重脫油液蒸發(fā)塔控制閥后注消泡劑,降低重脫油發(fā)泡對重脫油汽提塔的影響。茂名石化針對瀝青液的發(fā)泡現(xiàn)象,注入消泡劑后,瀝青加熱爐的出口溫度從 260～270℃下降至 240℃以下,解決了瀝青蒸發(fā)回收溫度高、裝置能量損失大的問題,解決了限制裝置產(chǎn)量提高的瓶頸——加熱爐負(fù)荷過大問題,裝置的生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計值的 133%[5]。在最近的實際生產(chǎn)中,茂名石化采用提高加熱爐瀝青液的出口溫度(263～270℃),在瀝青蒸發(fā)塔控制閥后注消泡劑,脫油瀝青出裝置溫度控制在 190℃以上,進(jìn)一步抑制脫油瀝青的發(fā)泡現(xiàn)象。而目前荊門石化丙烷瀝青液爐出口溫度控制不超過 255℃,脫油瀝青出裝置溫度則控制不大于 180℃,均低于茂名石化溫度控制,不利于減弱脫油瀝青的發(fā)泡現(xiàn)象。

4 提高丁烷含量生產(chǎn)催化原料

溶劑脫瀝青就是利用減壓渣油 (VR)進(jìn)入萃取塔和萃取溶劑進(jìn)行逆流接觸,液態(tài)萃取溶劑對環(huán)烷烴 -烷烴及低分子芳香烴有相當(dāng)大的溶解度,而對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)難溶或幾乎不溶的特性,將膠質(zhì)、瀝青質(zhì)從減壓渣油中脫除。由于VR屬于大分子有機(jī)烴類,根據(jù)相似相溶原理,烴類分子量越接近,相互溶解率越高,故溶解性能 C6＞C5＞C4＞C3＞C2,所選溶劑溶解性能越高,脫瀝青油收率越高,但考慮到溶劑的回收循環(huán)使用功能,選擇丁烷溶劑最好,因為丁烷溶劑對VR溶解性能優(yōu)異,同時又易于回收,不過還要考慮以下因素:①純丁烷溶劑脫瀝青油收率太高,脫油瀝青收率太低,脫油瀝青的軟化點和運動粘度升高,使其流動性變差,輸送困難,不利于裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。而且塔底流量過小,易產(chǎn)生偏流,使脫油瀝青液回收加熱爐干燒結(jié)焦,出現(xiàn)堵塞爐管現(xiàn)象。②荊門石化丙烷脫瀝青裝置壓縮機(jī)是按照丙烷設(shè)計的,若丁烷含量過高,壓縮機(jī)達(dá)不到二段壓力,在一段壓力下即變成液體。荊門石化工業(yè)裝置生產(chǎn)試驗表明:采用在丙烷溶劑中混入20%～25%丁烷溶劑,丙烷裝置作為催化裂化原料的DAO收率可達(dá)到60%。

5 加氫改質(zhì)原料的生產(chǎn)優(yōu)化

5.1 丙烷純度對加氫改質(zhì)原料性質(zhì)的影響

2006年 4月下旬,荊門石化丙烷裝置采用魯寧減渣和南陽、江漢混合減渣 1∶1為原料生產(chǎn)輕脫處理料,但原料的混和比例很不穩(wěn)定,在相同的操作條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量波動較大,特別是輕脫處理料顏色較深,使后續(xù)潤滑油系統(tǒng)裝置生產(chǎn)出的產(chǎn)品顏色變深。丙烷裝置通過提高丙烷純度,提高溶劑的選擇性,從而達(dá)到降低輕脫處理料的顏色等目的。丙烷純度對加氫改質(zhì)原料性質(zhì)的影響見表 1。

表 1 丙烷純度對加氫改質(zhì)原料性質(zhì)的影響

從表 1可見:隨著丙烷純度升高,在原料性質(zhì)和萃取段操作條件基本不變情況下,脫瀝青油收率逐漸降低,輕脫油質(zhì)量有所提高。

5.2 沉降塔頂溫度對加氫改質(zhì)原料性能的影響

抽提溫度對脫瀝青油收率的影響是十分顯著的。工業(yè)上根據(jù)脫瀝青油的質(zhì)量要求,主要是殘?zhí)恐?確定抽提塔的溫度控制指標(biāo)。較小殘?zhí)恐档拿摓r青油,一般使用較高的抽提塔頂溫度,使溶于上升的提取液中的膠質(zhì)、稠環(huán)芳烴在塔頂溫度下析出,向下回流。再采用冷分餾分割脫瀝青油為輕、重二產(chǎn)物。當(dāng)重脫瀝青油作為催化裂化原料時,抽提溫度的調(diào)整靈活性較大,溫度梯度可以大些,塔底溫度可以較低些,當(dāng)然也不能低到導(dǎo)致高熔點蠟的析出。

荊門石化在生產(chǎn)重質(zhì)加氫改質(zhì)潤滑油料時,維持原料性質(zhì)、溶劑比和溶劑組成不變,只對沉降塔頂溫度進(jìn)行調(diào)整,考察沉降塔頂溫度對輕脫瀝青油性能的影響,考察結(jié)果見表 2。

表 2 沉降塔頂溫度對脫瀝青油產(chǎn)品性能的影響

從表 2可見:隨著沉降塔頂溫度降低,粘度、殘?zhí)慷济黠@上升,但是輕脫瀝青油收率增加不是很多,說明沉頂溫度控制在此范圍內(nèi),對輕脫油收率影響不大,但對質(zhì)量影響較大。

目前,荊門石化要求丙烷脫瀝青裝置既能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)輕脫處理料,又能提供較高收率的重脫料作為催化裂化裝置的原料。基于上述提高丁烷含量,輕脫瀝青油質(zhì)量有所下降,但輕脫油收率明顯上升,以及提高沉降塔頂溫度,對輕脫油收率影響不大,但對質(zhì)量影響較大,2006年 11月 3日,丙烷裝置系統(tǒng)溶劑C3純度由 82.5%降至 75.7%(即提高混合 C4含量),通過前后比較,在相同的操作溫度下,輕脫粘度、殘?zhí)俊⒈壬褪章识济黠@上升。再通過提高沉降塔頂溫度,使輕脫油比色達(dá)到正常水平后,得到的輕脫瀝青油 C7不溶物分析 ＜100μg/g,100℃運動粘度上升2～4個單位,殘?zhí)可仙?.1%左右,輕脫油收率上升約 2%。說明提高混合 C4含量,同時提高沉降塔頂溫度,可得到加氫改質(zhì)料輕脫油質(zhì)量和收率二者兼顧的生產(chǎn)優(yōu)化。

6 丙烷脫瀝青裝置腐蝕對策

減渣在丙烷脫瀝青加工過程中,最高操作溫度區(qū)域位于瀝青加熱爐,爐膛溫度為 350～400℃,爐出口溫度為 250℃左右。在該溫度條件下,非活性硫化物可受熱分解成硫化氫。在丙烷脫瀝青裝置的低溫含水部位,硫化氫易與水形成 H2S-H2O型腐蝕,如溶劑汽提回收體系、壓縮機(jī)系統(tǒng)和蒸發(fā)回收丙烷冷凝冷卻器、丙烷儲罐等設(shè)備。

(1)合理選材

目前國內(nèi)外抗 H2S-H2O腐蝕鋼板材料主要采用控制合金元素組成,降低 S、P和Mn等有害元素含量,改進(jìn)材料性能和焊后熱處理以及為防止硫化物應(yīng)力開裂而限制高強(qiáng)鋼的使用等措施。鋼中增加 Ca和 Ce元素,使鋼中的MnS夾雜物由條狀變成球狀,可防止裂紋產(chǎn)生。增加0.2%～0.3%銅,可以減少氫向鋼中的擴(kuò)散量。焊后熱處理,清除殘余應(yīng)力,并控制焊縫硬度是防止硫化物應(yīng)力開裂的最經(jīng)濟(jì)方法。

(2)工藝防腐

中國石油克拉瑪依石化公司應(yīng)用咪唑啉型陽極型緩蝕中和劑,在丙烷脫瀝青裝置中低壓系統(tǒng)取得了優(yōu)異的緩蝕中和性能和脫硫效果,系統(tǒng)內(nèi)硫含量大幅度下降,腐蝕得到很好控制,在注入濃度為 300 mg/L的情況下,可使系統(tǒng)排水中的鐵離子濃度降至2300 mg/L以下[6]。荊門石化丙烷脫瀝青裝置硫腐蝕的控制除了采用合理有效選材外,主要采用的措施是工藝防腐蝕。即通過采用脫硫劑降低丙烷中的硫化氫含量,以達(dá)到防腐蝕目的。根據(jù)選擇脫硫部位的不同可分為氣相丙烷堿洗脫硫和液相丙烷醇胺脫硫兩種方法[7]。至于目前采用的其他防腐措施,出于技術(shù)保密原因,這里不一一贅述了。

7 結(jié)束語

荊門石化溶劑脫瀝青裝置仍有很大的工藝優(yōu)化潛力,許多先進(jìn)工藝技術(shù)未得到應(yīng)用。如將萃取塔由轉(zhuǎn)盤塔改為 FG-Ⅱ+型格柵規(guī)整填料塔,提高裝置處理量和增產(chǎn)重質(zhì)改質(zhì)潤滑油料。還有瀝青液中消泡劑措施的投用、先進(jìn)DCS的改造等。因此,應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)交流,加大技改力度,及時采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備,才能全面提升荊門石化溶劑脫瀝青裝置技術(shù)水平。

[1]朱慎林,費維揚,張寶清.溶劑脫瀝青高效率萃取塔的研究和應(yīng)用[J].煉油設(shè)計,1998,28(5):25-28.

[2]肖文珍,鄧?yán)^業(yè),張黎鵬.丙烷脫瀝青二段抽提 -沉降工藝及高效萃取塔的應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2006,36 (8):18-20.

[3]楊軍朝,王萬真,劉永紅.催化裂化 -溶劑脫瀝青組合工藝的應(yīng)用[J].石油煉制與化工,2003,34(11):63-64.

[4]楊書顯,柴志杰,任滿年.溶劑脫瀝青 -催化裂化組合工藝[J].煉油技術(shù)與工程,2005,35(3):37-40.

[5]何量,李志英,黃健斌,等.消泡技術(shù)在丙烷脫瀝青裝置上的應(yīng)用[J].石油化工安全技術(shù),2005,21(2):40-43.

[6]李磊,馬玲.煉油廠丙烷脫瀝青裝置緩蝕劑的研制和應(yīng)用[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2004,21(6):39-41.

[7]易發(fā)軍.丙烷脫瀝青裝置硫腐蝕的防治[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2006,23(4):15-18.

A D iscussion about the Optim ization of SolventDeasphalting Process

HUANG Hao1,FU Xu-gang1,YI Fa-jun1,ZHU Shi-rong2
(1.J ingm en Petrochem icalCompany,S INO PEC,J ingm en 448002,China; 2.Institute of Chem ical and Pharm aceutical Technology,J ingchu University of Technology,J ingm en 448000,China)

TE624.52

A

2009-09-17。

黃灝(1969-),男,高級工程師,1992年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石化系,現(xiàn)主要從事潤滑油生產(chǎn)工藝技術(shù)服務(wù)和相關(guān)產(chǎn)品配方開發(fā)工作,已公開發(fā)表論文 9篇。

1002-3119(2010)04-0061-04