延遲焦化及減黏裂化在重質(zhì)油加工方面的研究

李 嘉，王紫玉，陳中娜

（中海油煉油化工科學研究院，山東青島 266555）

1 延遲焦化工藝及技術(shù)發(fā)展方向探討

1.1 工藝原理

延遲焦化指將原料油加熱到焦化反應溫度，在反應容器中暫不生焦，直到進入焦炭塔再生焦的延時手法。原油中的大部分雜質(zhì)都在渣油中，甚至還伴有一些重金屬含量的元素，從而導致對渣油的深度加工較為困難。由于延遲焦化技術(shù)工藝較為成熟，已被普遍應用于煉油工業(yè)中，是處理渣油能力最主要的技術(shù)之一。

1.2 中試裝置工藝描述

原料油加熱到120℃左右，由原料泵抽出，經(jīng)計量與來自分餾塔底的循環(huán)油以及一定比例的高溫水蒸汽混合后進入重油加熱爐加熱，控制加熱爐的出口溫度為 450～510℃，然后高溫油氣經(jīng)轉(zhuǎn)油線從焦炭塔底進入焦炭塔進行焦化反應，該過程控制焦炭塔的反應溫度（塔頂400℃左右，塔底 490℃左右）和塔頂壓力；其生成油氣進入蒸餾塔進行分餾，控制分餾塔塔底的溫度為330℃左右，并在塔的下部注入一定量的高溫水蒸氣對重油進行氣提；來自分餾塔塔頂?shù)奈锪辖?jīng)三級套管冷凝器冷卻后，不凝氣體計量放空，回收 C5 至蠟油餾分到輕烴接收罐和輕油接收罐；來自分餾塔塔底的重餾分油經(jīng)循環(huán)泵輸送到重油預熱爐的入口與新鮮原料混合，計量循環(huán)油量（計算循環(huán)比）。如圖1所示。

圖1 延遲焦化中試裝置工藝流程

1.3 延遲焦化的工藝現(xiàn)狀

目前焦化裝置的原料呈現(xiàn)多樣化，渣油類主要有常壓、減壓和減黏類，還有重質(zhì)燃料油、超稠原油（主要進口）以及煤焦油等類型；一些石油、化工、煉油廠、建筑等企業(yè)產(chǎn)生的原料廢品如油漿、瀝青、廢胺液、酸液、污泥、污油等也作為原料送入焦化裝置進行處理，因此造成油品劣質(zhì)化明顯加重的趨勢。伴隨著環(huán)保要求的升高，隨之而來的加工難度也在增大[1]。

1.4 延遲焦化技術(shù)發(fā)展方向探討

1.4.1 針狀焦產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)

針狀焦近些年普遍受到國內(nèi)外客戶的青睞，主要在于其具有良好的結(jié)晶度和石墨化特性，另外針狀焦機械性能比較優(yōu)越，具備熱膨脹系數(shù)低，輕度高的優(yōu)點，目前針狀焦市場需求較大，國內(nèi)產(chǎn)能嚴重不足。因此積極加大對針狀焦產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)力度，形成良好工藝生產(chǎn)流程，將有助于解決國內(nèi)外需求現(xiàn)狀，解決國內(nèi)油漿滯銷等銷售難題。按照市場價格，針狀焦煅燒后采購價格已經(jīng)超過 1 萬元/t，其加工副產(chǎn)品如汽油、柴油等市場價格均比原料油漿高，因此針狀焦產(chǎn)品開發(fā)效益較好，并且針狀焦加工生產(chǎn)工藝流程及技術(shù)一旦得到大力推廣并投產(chǎn)，將進一步拓展延遲焦化技術(shù)新的發(fā)展局面。

1.4.2 嚴重劣質(zhì)化渣油處理

目前，比較成熟的生產(chǎn)工藝“渣油加氫+催化”路線應用較為普遍，其特點在于輕油收率高，效益明顯，但是該技術(shù)對原材料劣質(zhì)化要求相對較高，原料中的殘?zhí)俊⒅亟饘俪煞帧r青質(zhì)比重不能超過一定區(qū)間值。劣質(zhì)渣油由于成分復雜，含硫及酸性物質(zhì)比重大，黏稠度高，殘?zhí)俊⒅亟饘佟r青質(zhì)含量普遍較高。尤其是采用移動床加氫工藝技術(shù)產(chǎn)生的未轉(zhuǎn)化油含硫量更高。因此，采用常規(guī)延遲焦化裝置及加工生產(chǎn)工藝，很容易造成爐管、分餾塔嚴重結(jié)焦的現(xiàn)象，同時會產(chǎn)生大量的彈丸焦，造成設(shè)備腐蝕嚴重，設(shè)備運行周期大大縮短，設(shè)備檢修成本較高等。所以，要通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和改進，一以適應原材料劣質(zhì)化日益較重的趨勢變化。

2 減黏裂化工藝及技術(shù)發(fā)展方向探討

2.1 工藝原理

減黏裂化屬于重質(zhì)油的二次加工，即熱加工、熱破壞過程。使油料起化學反應。熱破壞過程就是使渣油等重質(zhì)組分通過縮合反應（放熱）將碳集中于更重的組分，甚至焦炭。而裂解反應（吸熱）將氫集中于輕組分，已達和到重組分轉(zhuǎn)化為輕組分。減黏裂化是在較低的溫度（450～490℃）和壓力（0.4～0.5MPa）下使直餾重質(zhì)燃料油經(jīng)淺度裂化以降低其黏度和傾點，達到燃料油的使用要求。

2.2 中試裝置工藝描述

原料油加熱到 120℃左右，由原料泵抽出，經(jīng)計量（試驗前先確定減粘的停留時間）與一定比例的高溫水蒸汽混合后進入重油加熱爐加，控制加熱爐的出口溫度為 380～450℃，然后高溫物料經(jīng)轉(zhuǎn)油線進入減黏反應器進行減黏裂化反應， 該過程控制減黏反應器入口的物料溫度、反應溫度以及出口溫度，并控制一定的減黏塔塔頂壓力；其生成油氣進入蒸餾塔進行分餾，控制分餾塔塔底適當?shù)臏囟龋⒃谒南虏孔⑷脒m量的高溫水蒸氣進行氣提；來自分餾塔塔頂?shù)奈锪辖?jīng)三級套管冷凝器冷卻后不凝氣體計量放空，回收C5 至180℃（或 350℃）以前餾分至輕烴接收罐和輕油接收罐；來自分餾塔塔底的重油通過自動放油閥排到減黏重油接收罐。

當裝置運行平穩(wěn)，需標定計量新鮮進料量、輕烴以及輕油（汽油、柴油以前餾分）量、減黏重油量以及富氣的體積（分析組成）等。

2.3 減黏裂化工藝現(xiàn)狀

我國早期減黏裂化工藝大多采用淺度減黏，而隨著原油加工深度升級，逐步開始采用以重油、渣油改質(zhì)的深度減黏裂化工藝，開始逐步應用中間產(chǎn)品如中間餾分油等作為催化加工工藝生產(chǎn)原料。近年來，減黏裂化工藝中催化劑采用催化減黏。稠油及減壓渣油催化減黏工藝廣泛采用從 Se、Te、S 二氧化硒、四氫萘等元素中提取的單質(zhì)或化合物催化劑。另外利用計算機等先進技術(shù)，對除焦系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，得出各種操作參數(shù)與產(chǎn)品分布關(guān)系，并通過減黏-延遲焦化聯(lián)合裝置，大大提高了輕質(zhì)油品產(chǎn)出率，減少了焦炭生成黏度。

2.4 減黏裂化技術(shù)發(fā)展方向探討

2.4.1 臨氫減黏裂化工藝

臨氫減黏裂化技術(shù)工藝利用氫氣作為緩和熱裂化的自由基鏈反應催化劑。氫氣有助于很好的捕獲烴自由基，從而加速阻滯反應鏈快速增長，起到了焦碳產(chǎn)生的抑制作用，進一步提高了裂化反應的苛刻度，更有利于中間產(chǎn)品如餾分油產(chǎn)出率的提升，增強了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，減少了縮合產(chǎn)物，可以實現(xiàn)常態(tài)下渣油改質(zhì)的生產(chǎn)性目的。但是，由于我國國內(nèi)氫氣儲量少，主要依賴國外進口，因此臨氫減黏裂化工藝技術(shù)應用較少，技術(shù)創(chuàng)新相對緩慢。

2.4.2 供氫減黏裂化工藝

由于我國氫能源相對匱乏，在生產(chǎn)過程一般通過加入含氫化合物，在生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生化學反應而釋放大量的氫氣，滿足渣油加氫的效果需求，同時減少直接加氫的危害。大量含氫化合物在裝置中產(chǎn)生熱化學反應，為工藝提供充足的活性氫自由基，抑制了重油自由基縮合反應，提高了裂化反應苛刻度，進一步提升中間餾分油產(chǎn)出率[2]。

3 結(jié)語

原料劣質(zhì)化趨勢越來越明顯，減黏裂化技術(shù)需要進一步開發(fā)研究催化減黏工藝、氫氣熱化學提取，水蒸氣-活性氫快速轉(zhuǎn)化等技術(shù)供氫減黏裂化工藝以及減黏-延遲焦化聯(lián)合裝置工藝等技術(shù)，拓寬供氫劑來源，有效提高收油率和輕質(zhì)油品質(zhì)量，加強煉油產(chǎn)業(yè)深加工處理合理調(diào)度，充分發(fā)揮裝置大型化、自動化、智能化技術(shù)特點，提高減黏裂化反應轉(zhuǎn)化率和苛刻度，提高中間餾分產(chǎn)出，逐步改善減黏裂化產(chǎn)品安定性。