探討減壓渣油減粘裂化工藝過程優化

摘要：減粘裂化是重油輕質化的一種重要手段，其目的主要是以重質高粘度油品為原料，改善其傾點，生產符合規格的燃料油，或者摻入少量的輕質油即可達到要求的燃料油，具有工藝技術成熟、裝置投資少、操作費用低、可靠性高，不生成焦炭等特點。本文主要對減粘裂化反應機理進行了分析，并提出了減粘裝置裂化工藝過程優化措施。

關鍵詞：渣油；減粘裂化；過程優化

減粘裂化是重油輕質化的一種重要手段，實質上是一種輕度熱裂化過程雖然減粘裂化工藝已經比較成熟，但對于反應器仍保持爐管式、塔式反應器的基本形式。在目前的大量工業化工藝裝置不進行較大改動的情況下，如何更為有效地延長生產周期，增加中間餾分油產率，進一步改善產品質量，是一個當前需要解決的較為實際的問題。

1減粘裂化反應機理

渣油通常指的是常減壓蒸餾不能再汽化的減壓蒸餾塔底殘油，即減壓渣油。在渣油的熱裂化過程中，裂化反應和縮合反應是主要反應形式，前者為吸熱反應，后者為放熱反應，二者是同時存在、相互聯系的。渣油的熱反應過程并不是完全的隨機反應過程，通過控制一定的反應條件，可以使反應有選擇地進行。渣油減粘裂化反應的根本目的是通過裂化反應使平均分子量和膠團的直徑變小，表現在物理性質上是其粘度變小和凝點降低， 得到少量裂化輕質油和裂化氣?？s合反應的存在則使部分小分子變成大分子，同時得到少量裂化輕質油和裂化氣。表現在物縮合反應產生新的膠核，甚至生成焦炭，使油品的安定性變差。隨著裂解深度的提高，熱失重不斷增加，并存在著一個突變溫度，在這個溫度以上渣油熱失重率直線上升，出現明顯的放熱峰和吸熱峰，這個溫度就是開始結焦的溫度，簡稱初始結焦溫度。初始結焦溫度以下，以裂解反應為主，在初始結焦溫度以上，隨反應溫度提高，縮合反應轉化為主導反應。因此，選擇合適的反應條件使反應向有利于裂化反應的方向進行，降低縮合反應速度和抑制縮合反應的大量進行是減粘裂化的主要目的。

2減粘裝置裂化工藝過程優化

2.1緩和加熱，防止局部過熱生焦

減粘裂化反應除了裂解反應外，同時還存在著結焦反應。當受熱溫度超過結焦起始溫度時，生焦反應速度明顯的加劇，對于稠油減粘將會更加嚴重。通常結焦部位易發生在高溫的爐管、轉油線和反應器入口等高溫部位。為了達到緩和加熱的要求，裂化工藝過程主要做如下幾方面優化：（1）采用低輻射熱強度，一般化工加熱爐δH=29000-33000W/m2，減粘加熱爐δH取14500 W/m2，爐膛溫度不超過620℃，從熱源供熱過程上加以保證。（2）選用不均勻系數低的爐型。通常水平臥管具有等高布置、受熱均勻度高的特點。而螺旋管圓筒爐更具有獨到的特點，其除具有水平爐管等高、受熱均勻性的特點，又有渣油可以下進上出的上流式運動，使高溫油避開爐膛高溫區，以防止局部過熱裂化。同時，螺旋管加熱爐無需彎頭變向，壓降很低。綜上所述，減粘加熱爐優先選用螺旋管加熱爐，且介質流向為上流式。（3）爐管質量流速過大則壓降大，過小則滯流效應影響大，因此速度應控制為l000kg/m2s為宜。

2.2入口裝置選用扁平傘帽結構

反應器入口處的溫度最高，若渣油由于滯流效應影響，油品停留時間過長，則易導致焦化反應。煉油工程中，此處的結焦成為影響減粘裝置生產開工周期的關鍵。反應器入口的狀態變化反映為熱渣油由管道高速湍流流動擴散為反應器內床層低速層流流動。這時流動過渡的好壞對提高有效的反應時間和減少器底附近的滯流域影響較大。通過研究分析，一般管道速度為0.8-1.6m/s，床層流速不大于0.05m/s。減弱管道慣性上沖速度，促進水平擴散速度，以降低擴散過渡段是很必要的。采用扁平傘帽結構可滿足防止油流慣性上沖，同時利用產生的水平分流，有效地緩合反應器底部的滯留。

2.3強化反應過程，提高轉化深度

反應溫度和停留時間是減粘裂化過程中的主要反應參數。工藝上按照其匹配關系，可分為裂化減粘、緩和減粘及延遲減粘三種。一般情況下，低溫長時間有利于裂化反應，高溫短時間利于縮合反應。稠油減壓渣油實現減粘改質基本采用二級串聯反應器。其中一級主要靠溫度效應提高反應速度，二級主要靠時間效應，來提高轉化深度。用較快的速度和較充分的時間提高轉化深度。既要稠油減壓渣油在適當高的溫度下開始裂化，以提高反應速度，同時又要保證一定時間完成轉化的深度，使整個過程處在相對緩和的條件下進行。通過緩和與延遲減粘工藝的組合達到稠油減壓渣油減粘改質的目的。

2.4提高減粘過程的靈敏性，保證長周期生產

在生產現場發現，調節反應溫度和減粘效果的因果關系并不靈敏，結焦部位易發生在由轉油管線向反應器轉化的過渡區。這表明滯流效應對反應的靈敏性影響很大。由于滯流影響，甚至使局部反應區成死角，在長時間高溫作用下，膠質縮合成瀝青焦質。對于減粘裂化反應，返混使物料停留時間變寬。對于停留時間過短的物料不能達到預期的轉化深度，停留時間過長的物料產生過度裂化，使縮合副反應增加，造成結焦，對減粘裂化造成不良的影響。因此，通過加熱爐流速流型控制，爐內輻射傳熱的改善，塔內設置內部構件限制液相返混等措施，使物料有一個較寬的停留時間分布，以獲得最佳的減粘效果，提高過程的靈敏度。

結束語

綜上所述，隨著我國國民經濟高速、持續的發展，在未來高度競爭的環境里，煉油工作者應該比以前更充分地認識到技術選擇對于渣油轉化總體戰略的影響以及現存的渣油加工工藝裝置的潛力和不足。為此，應從現有的工業化減粘裂化裝置的實際運行狀況入手，對減壓渣油減粘裂化工藝過程進行系統的研究和優化，從而達到提高裝置的整體經濟效益，同時也為緩解緊張的原油、成品油需求形勢作出一定的貢獻。

參考文獻：

[1]鄧文安，劉東，周家順，闕國和.加供氫劑的減壓渣油減粘裂化工藝的開發[J]. 煉油技術與工程.2006（12）

[2]范瀟瀟，黃新龍，李曉鷗，袁強，劉淑芳，江莉.減黏裂化預處理焦化進料的工藝研究[J].煉油技術與工程.2012（01）

[3]尹依娜，謝傳欣，紀曄，亓玉臺，侯鐵榜.遼河歡喜嶺減壓渣油供氫劑減粘裂化反應的研究[J].石油與天然氣化工.2003（01）

作者簡介：王磊（1987-），男，漢族，遼寧盤錦人，畢業于東北石油大學化學工程與工藝專業，助理工程師，現主要從事常減壓、減粘裂化裝置生產工作。