催化裂化油漿高值化利用技術研究現狀

張艷梅，趙廣輝，盧竟蔓，于志敏，張東明，許倩

（中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院，北京 102206）

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催化裂化油漿高值化利用技術研究現狀

張艷梅，趙廣輝，盧竟蔓，于志敏，張東明，許倩

（中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院，北京 102206）

摘要：催化裂化油漿直接作為燃料油的調和組分出售，經濟價值較低，近年來其高值化利用技術備受關注。本文介紹了催化裂化油漿高值化利用技術研究現狀，重點介紹了已工業化應用的催化裂化油漿摻煉作為延遲焦化原料技術、摻煉入常渣減壓裝置提高蠟油收率技術、摻煉作為溶劑脫瀝青原料技術、蒸餾分離出瀝青組分調和生產道路瀝青技術及其特點，同時介紹了催化裂化油漿與煤共煉提高附加值、利用溶劑分離出富芳組分生產化工產品、直接熱裂化生產瀝青改質組分技術研究結果及其特點。從目前油漿高值化利用途徑來看，油漿摻煉工藝成熟，易于實現，但價值提升不顯著，同時受到煉廠現有生產裝置及摻煉數量的限制，其他利用途徑高值化效果顯著，但需要新增設備投資，因而催化油漿的集中加工處理將是具有規模效應的有效利用途徑。

關鍵詞：催化裂化；油漿；高值化利用

催化裂化技術是煉廠原油二次加工、增加汽柴油收率的重要手段之一，我國已擁有 150Mt/a 以上的催化裂化加工能力。催化裂化油漿產量一般約占催化裂化加工量的6%～8%，通常作為燃料油的調和組分加以利用，經濟價值較低，催化裂化油漿的高值化利用成為企業需要解決的關鍵問題。近年來，對油漿高值化利用技術進行了大量的實驗研究，主要包括各種摻煉、組合工藝及單獨加工工藝研究，以達到高值化利用油漿、提高企業效益的目的。

1 摻煉作為延遲焦化原料

焦化過程是劣質渣油輕質化的主要手段之一，對原料適應性強。催化裂化外甩油漿除了作為燃料油調和組分外，還可以部分摻煉作為焦化原料。中國石化安慶分公司開展了重油流化催化裂化（RFCC）油漿作焦化原料的試驗比較[1]，通過對RFCC油漿與減黏渣油單程焦化中試試驗結果比較可以看出，RFCC油漿單獨做焦化原料效果不理想。在同樣操作條件下進行了RFCC油漿摻煉到渣油作為焦化原料的中試研究，摻煉比例分別為10%和30%，結果表明，產品總液收降低，蠟油質量變差，焦炭產率增加。在安慶分公司焦化裝置上摻煉不同比例RFCC油漿工業試驗結果表明，RFCC油漿不適合單獨作為焦化原料，如果采用摻煉，比例宜低于8%。

中國石化九江分公司開展了延遲焦化裝置摻煉催化油漿的工業應用[2]，在減壓渣油中按不大于5%的小比例摻煉催化油漿作為焦化原料，產物中焦炭產率上升0.73%，干氣產率提高0.17%，汽柴油收率下降，蠟油收率上升，總液體收率下降0.89%。汽柴油產品性質基本不變，但焦化蠟油和焦炭性質均變劣。通過操作優化可以有效約束摻煉催化油漿對裝置產品和設備的負面影響。油漿摻煉到焦化原料可有效解決企業油漿出路問題，同時提高焦化裝置的處理量。

中國石油烏魯木齊石化分公司[3]催化油漿產量高，為了提高其經濟價值，在常減壓渣油中摻煉部分油漿作為延遲焦化裝置的原料，摻煉的油漿脫除了固體催化劑粉塵，油漿摻煉量（質量分數）為5%，總加工量不變，摻煉后總液體收率下降，干氣收率提高，石油焦收率基本不變；汽油、柴油、蠟油和石油焦性質沒有變化。

中國石油蘭州石化分公司煉油廠也進行了焦化裝置的油漿摻煉[4]，其延遲焦化裝置原料為減壓渣油，是該廠重油加工的主要裝置之一。摻煉的流化催化裂化（FCC）油漿為10.6%，通過摻煉后產品分布數據可以看出，液體總收率降低了1.8%，焦炭產率增加了2.0%。產品性質分析數據表明，除焦化蠟油和焦炭的質量變差以外，其他產品質量基本不變，由于油漿中含有催化劑粉塵，造成爐管結焦趨勢增加，焦粉也會沉積在分餾塔底過濾器，因而裝置能耗有所增加。

催化裂化油漿摻煉作為延遲焦化的原料可以作為煉廠重油平衡的調節手段，但摻煉比例需要根據原料性質適當控制，必要時油漿需要脫固處理，防止爐管、分餾塔結焦。

2 摻煉入常渣減壓裝置提高蠟油收率

合適的強化介質對蒸餾過程具有強化作用，可提高常減壓裝置拔出率，催化油漿可作為強化蒸餾劑提高蠟油餾分收率。天津石化公司煉油廠開展了常渣摻煉催化油漿的工業化試驗[5]，催化油漿進入常壓蒸餾塔，與常渣一起進入減壓塔。試驗按照所加工原油種類分兩個階段進行：第一階段試驗加工大港油及外油（40%），摻煉油漿1.27%～2.93%，蠟油收率比摻煉前提高2.50%，去除油漿轉化為蠟油的部分，摻煉油漿后蠟油收率增加1.19%；第二階段加工大港油、冀東油（17%）和外油（23%），摻煉油漿1.57%～3.78%，與第一階段試驗計算方法一致，摻煉油漿后蠟油收率增加1.79%。

摻煉催化油漿不僅能使油漿組分再利用，增加蠟油的收率，還可以改善渣油的性質。

3 摻煉作為溶劑脫瀝青原料

溶劑脫瀝青過程主要用于從減壓渣油制取高黏度潤滑油基礎油和催化裂化原料油，通過溶劑作用依靠密度差將脫瀝青油液與脫油瀝青液分離。FCC油漿密度大、黏度小，減渣摻入FCC 油漿后可使萃取塔中兩相的密度差加大，提高脫瀝青油收率。而油漿中的重芳烴和膠質對脫油瀝青的性質有所改善。中國石油大學羅運華等[6]對大港渣油摻兌不同比例催化油漿進行了溶劑脫瀝青試驗研究，溶劑為混合丁烷。通過對脫瀝青油及脫油瀝青的性質分析可知，大港減壓渣油摻兌不同比例（20%、30%、40%）的油漿經溶劑脫瀝青，可以得到適合催化裂化的脫瀝青油，脫油瀝青的延度得到明顯改善。通過控制脫瀝青油收率，脫油瀝青可以滿足60#道路瀝青的要求。

玉門煉油化工總廠實施了催化裂化-溶劑脫瀝青組合工藝[7]，將催化油漿摻煉到減壓渣油中作為丙烷脫瀝青的原料，摻煉比例為25%。摻煉結果表明，其丙烷脫瀝青裝置輕脫油收率提高7%，重脫油收率提高5%。輕脫油100℃運動黏度下降明顯，不宜作為高黏度潤滑油原料。該組合工藝簡便易行，但不適合生產高黏度潤滑油原料，可以解決玉門煉油化工總廠重油加工平衡問題。

溶劑脫瀝青裝置摻煉催化油漿可以用于提高脫瀝青油收率，也用于改善脫油瀝青的性質。

4 與煤共煉提高附加值

煤油共處理被認為是將煤和渣油同時轉化成潔凈液體燃料的最有發展前景的路線，閆瑞萍等[8-9]對催化裂化油漿與兗州煤共處理進行研究，研究了油漿加入量、反應條件對煤轉化及產物分布的影響，實驗原料為石家莊煉油廠所產催化裂化油漿和兗州煤，實驗在25cm3的管彈反應器中進行，分別進行油漿和煤、煤單獨加氫處理實驗，揭示了油漿與煤的相互作用原理。煤-油漿共處理后產物分布表明，煤的轉化率及輕質產物產率都有顯著提高。油漿加入量影響其對煤轉化的協同作用，當加入量達到其最優值時，油漿對煤轉化的協同促進作用最大，輕質產物的產率比煤和油漿單獨處理的結果高1倍。同時對催化裂化油漿與兗州煤加氫共處理的重質產物組成及利用進行研究，反應時間長時，隨著反應溫度的升高，重質產物的芳香度增大，可以用來制備高等級道路瀝青。

北京化工大學馬文明等[10]開展了FCC油漿與煤瀝青共炭化制備針狀焦的研究，將凈化后的煤瀝青和FCC油漿按照不同的比例混合后進行共炭化反應5h，制得的原料熱聚合24h制得生焦，考察了共炭化條件以及不同原料比例對針狀焦的影響。借助于XRD、SEM以及電化學分析手段可以看出，以煤瀝青和FCC油漿按適當比例共炭化后的原料制備針狀焦，層間距降低，石墨化度提高，具有發達的纖維結構、優異的雙電層和電容特性。

FCC油漿與煤共液化可以生產高附加值產品，是油漿高值化利用的新途徑。

5 油漿富芳組分的利用

中國石油大學查慶芳等[11]開展了FCC油漿富芳餾分的熱解研究，考察了大慶石化公司提供的FCC油漿經溶劑多級萃取得到富芳餾分的組成結構變化。富芳餾分的熱解在500mL的高壓釜中進行，反應中分子中最不穩定的鍵斷裂，形成的低分子產物以氣體形式逸出，液體為多種自由基經縮聚、重排形成的縮聚體。通過控制熱解反應程度，可制得軟化點、殘炭、相對分子質量與美國A240瀝青性能相近的各向同性瀝青。

遼寧石油化工大學石俊峰等[12]以大慶石化總廠催化裂化油漿為原料，以糠醛作為分離溶劑，對催化油漿進行分離，在優化的操作條件下，得到較好的分離效果，其精制油飽和烴含量高達80%，是良好的催化裂化原料，抽出油芳烴含量高，蠟含量少，與橡膠的混溶性能有所提高，可作為芳香型橡膠填充油調和組分。

催化裂化油漿中芳烴含量高，目前主要采用糠醛抽提的方法分離，得到的富芳組分可用于生產化工產品。

6 分離作為瀝青調和組分

催化裂化油漿是催化裂化分餾塔塔底產物，催化分餾塔為常壓塔，所以油漿中尚含有部分可減壓拔出餾分，石油大學張婷婷等[13]開展了催化油漿超臨界萃余物調和道路瀝青的研究，以異丁烷為溶劑對催化油漿進行萃取，得到兩個不同萃取溫度下的萃余物A和B作為瀝青調和組分，萃余物A與委內瑞拉渣油（>420℃）調和，可以得到符合重交道路瀝青質量標準的AH-90、AH-110瀝青，萃余物B與遼河稠油減渣和遼河混合減渣調和，可成功調和出滿足AH-130、AH-90、AH-110重交道路瀝青。

中國石油潤滑油研發中心蘭州分部李琪等[14]開展了催化裂化油漿拔頭油后調制重交瀝青試驗與研究，試驗所用原料來自蘭州石化公司催化裂化和溶劑脫瀝青裝置，在實驗室利用實沸點蒸餾裝置將催化油漿分別切割成>391℃、>410℃、>440℃的重油漿，并進行瀝青調和試驗。結果表明，催化裂化油漿經減壓蒸餾得到的切割油漿可以作為重交瀝青的調和組分，與丙烷脫瀝青裝置的脫油瀝青調和可以生產出滿足指標要求的AH-90、AH-110和AH-130號重交瀝青，拔頭油可用于催化裂化原料或減壓蒸餾強化劑。

中國石化洛陽分公司2004年2月增加了油漿拔頭裝置[15]，輕油漿拔出率控制在40%～50%，作為催化裂化的原料，重油漿作為瀝青的調和組分，與脫油瀝青調和生產瀝青，重油漿作為調和組分可降低調和瀝青中蠟和小分子芳烴的含量，通過控制重油漿摻入量能夠調和出符合GB/T 15180標準要求的AH-90、AH-70重交道路瀝青。

催化油漿中適宜的餾分作為瀝青調和組分和改性劑因其分離手段成熟，更易于應用。

7 催化油漿的熱裂化

催化油漿中含有部分可裂化組分，在熱裂化過程中，油漿中大部分易于裂化的組分發生裂化反應，生成相對分子質量更小的輕質餾分，不容易裂化的組分發生縮合反應，生成為稠環度更大的組分。武漢工程大學李義一等[16]開展了催化裂化油漿的減黏裂化研究，利用中石化長嶺煉化公司催化裂化油漿進行熱裂化實驗研究，反應在1L的間歇式反應釜中進行，溫度為390～440℃、壓力0.4MPa，反應一定的時間，得到反應產物與反應時間、反應溫度的關系，建立了裂化反應、縮合反應的動力學數學模型，得到裂化反應、縮合反應的反應級數及活化能數據。將裂化后油漿蒸餾殘油按不同比例摻兌到渣油中，測試瀝青性能，可降低渣油針入度，提高軟化點，對低溫延度有明顯的改善作用。

華東理工大學陳靜等[17]對FCC油漿熱轉化制備中間相瀝青進行了研究，實驗所用的原料為某煉油廠的FCC油漿，實驗采用程序升溫、多管井式坩堝爐進行熱轉化反應，研究了FCC油漿熱轉化過程中中間相瀝青的形成規律，中間相瀝青形成經歷微晶形成、微晶生長及中間相小球融并3個階段。在中間相形成過程中熱分解和熱縮聚反應劇烈，以脫氫縮聚反應為主，形成芳烴自由基，芳烴自由基之間的聚合向芳構化和稠環化方向發展，形成中間相基體分子。

油漿的熱裂化反應過程中裂化和縮合反應共存，需根據目的產物需求控制反應深度。

8 結 語

隨著煉油技術的不斷完善，加工過程的精細化和物料的合理利用可為企業增加經濟效益。催化裂化油漿密度大，芳烴含量高，同時含有部分可裂化組分，利用范圍廣。油漿的摻煉在煉廠簡便易行，但價值提升不顯著，其他精細利用途徑可大大提高油漿利用價值，但需要新增相應裝置，企業可根據自身裝置條件和需求以及加工原料的性質采用適宜的高值化利用途徑，而催化油漿的集中處理將是具有規模效應的有效利用途徑。

參 考 文 獻

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綜述與專論

Current situation of higher value application of FCC slurry

ZHANG Yanmei，ZHAO Guanghui，LU Jingman，YU Zhimin，ZHANG Dongming，XU Qian
（Petrochemical Research Institute，PetroChina，Beijing 102206，China）

Abstract：FCC slurry is of low value when it is used as fuel component and its high value application is of interest in recent years. The processes of high value utilizations of FCC slurry were reviewed. Especially，the industrialized processes of FCC blending with coke feed，blending with reduced crude to get more gas oil，blending with vacuum residue as feed of solvent deasphalting and distilling units to get asphaltenes were described. Meanwhile，the research results of processing of slurry with coal，solvent extraction of slurry to get aromatics rich fractions to produce chemical products and thermal cracking of slurry to get asphaltene upgrading component were described. The features of the processes were described also. For high value utilizations of slurry，blending process is reliable and easy to accomplish，but the value added is not obvious and the process is restricted by the existed unit of refinery and the volume of blending. The value increase of other processes is obvious，but additional units and investment are required. Therefore the processing of slurry by collection will be a valuable method in large scale utilization.

Key words：catalytic cracking; slurry; higher value application

收稿日期：2015-06-17；修改稿日期：2015-07-30。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.016

中圖分類號：TQ 21

文獻標志碼：A

文章編號：1000–6613（2016）03–0754–04

第一作者及聯系人：張艷梅（1965—），女，碩士，高級工程師，主要從事煉油技術研發工作。E-mail zhangyanmei6@petrochina.com.cn。