催化裂化油浆结焦措施

催化裂化油浆结焦措施（精选4篇）

催化裂化油浆结焦措施 第1篇

关键词：催化裂油浆系统结焦预防措施

一、分馏塔油浆的系统及流程

分馏塔底油浆是由循环油浆泵 (P-209AB) 抽出后经过油浆-闪底油换热器 (E-214AB) 与来自常压装置的闪底油进行换热, 换热后的循环油浆经原料油开工加热器 (E-209) 与原料油换热, 然后经油浆蒸汽发生器 (E-210ABC) 产中压饱和蒸汽后温度降至280℃, 分三路:一路返分馏塔 (T-201) 人字挡板上;一路返分馏塔 (T-201) 人字挡板下部;一路经产品油浆泵 (P-210AB) 进一步升压后, 经产品油浆-热水换热器 (E212A-D) 换热至90℃出装置至罐区。为预防油浆系统设备出理结垢情况, 阻垢剂应由泵 (P213AB) 连续注入分馏塔底抽出管线。

二、油浆系统的运行流程

根据催化裂化装置原料性质变重变差以及分馏塔底油浆系统结焦严重这种现状, 出现油浆泵暖泵线严重堵塞, 油浆蒸汽发生器管程堵塞造成发汽量严重下降, 分馏塔底温度出现超温现象, 会给塔底结焦提供条件。直接造成分馏塔操作困难, 降低反应处理量, 只能在切换油浆蒸汽发生器时进行抢修。由于在温度升高前两周时间内油浆的固含量并不高, 并且油浆循环量一直保持在较高的水平上, 平均在348℃~355℃之间, 这样就基本上可以排除换热器因催化剂沉积造成换热效果下降的可能性。

三、结焦机理分析

影响结焦的因素除去在一定条件下才起到了引发、加速结焦现象发生的作用, 最直接导致油浆结焦的原因在于原油及催化油浆本身。就原油和催化油浆来讲, 它本身就具有结焦的内在因子, 前且有结焦的倾向, 但在什么样的情况下, 也即结焦因子究竟占据多大优势 (结焦组分的含量) 时容易表现出结焦现象, 还有待研究

四、预防油浆系统结焦的措施

1. 控制较低的塔底温度, 对油浆系统循环量实行最大量控制。

油浆结焦的主要原因条件是塔底温度, 加大油浆循环量可以增大油浆线速、降低分馏塔底温度及油浆在分馏塔底、管线的停留时间。通过在合理调控油浆上、下返塔的流量, 可以保证油浆下返塔对分馏塔底温度的搅拌降温作用, 通过换热后, 其返塔温度降为250℃~280℃, 温度大幅度降低, 使得油浆的黏度增加, 流动性能变差, 油浆在流动的过程中减少对催化剂及固体悬浮物的夹带作用。保证充足的油浆对反应油气起到脱过热洗涤作用, 降低油气入塔温度, 防止结焦现象后移。

2. 保持较快的油浆流速为使油浆循环系统的管道和设备不结焦。

油浆在管道中的流速不低于1.5~2.0m/s, 在换热器的管程内控制在1.2~2.0m/s, 以防油浆在换热过程中, 由于温度降低, 粘度增大而结焦。

3.

由于降低循环油浆返塔温度, 油浆换热系统结焦严重, 换热效率下降, 加大油浆下返塔流量, 既可增强对塔底的冲涮作用, 防止催化剂堆积在分馏塔底的缓流区而引起结焦, 又可使塔底油浆快速降温, 防止油浆组分因高温聚合生焦。分馏塔底温度控制在348℃~355℃之间。

4. 以注入合适的油浆阻垢剂。

从分馏塔底油浆抽出口处增加防焦措施, 连续注入阻垢剂, 加注比例均匀, 防止油浆中不溶物附着在换热器的管壁, 油浆换热器的换热效果也未见低, 油浆循环量也能够自如调节, 由此证明加注油浆阻垢剂的效果成功。

5.

投用分馏塔底油浆搅拌, 使塔底油浆的抽出口周围区域产生搅动, 防止催化剂颗粒或者其它小焦粒在这一区域沉积从而产生流动死区。与此同时搅拌油浆会在缓流区造成一种局部相对较低的温度, 这样有利于防止该区域内初始焦炭的生成。

6. 装置平稳操作, 并且不断去优化操作方案, 调整操作参数。

严格控制原料雾化蒸汽、原料预热温度、汽提蒸汽、防焦蒸汽、回炼油回炼等参数。同时公用工程供给稳定, 避免因客观因素停风、水、电、汽而造成催化裂化装置操作波动。

7.

油浆的流速在管道中过低, 容易使缩合物沉积在管道表面, 聚集的缩合物在进一步的反应生成了软焦。

结论

结焦问题是催化裂化装置连续生产中存在的一个难题, 要想确保装置可以长期平稳的运行下去, 那么就必须做到清楚的了解结焦问题产生的原因以及规律, 从而利用新技术、工艺或者设备将此类操作进行优化, 通过严格控制工艺的指标来做到最终的预防结焦, 减少因结焦问题而产生的安全生产隐患, 最终达到装置长期平稳的运行。

参考文献

[1]280万吨/年催化裂化装置操作规程, Q/SY HSH-CH-2014.

[2]汪青青, 高庆军, 艾克利.重油催化裂化油浆系统结焦分析及优化措施[J].广东化工, 2013:6.

催化裂化油浆结焦措施 第2篇

重油催化裂化装置是炼油工业中重要的二次加工过程, 是重油轻质化的重要手段, 原料油在适宜的温度、压力及催化剂的条件下, 进行分解、异构化、氢转移、芳构化、缩合等一系列化学反应, 使之转化为汽油、柴油、液态烃等主要产品的生产过程。由于原料油的重质化、劣质化趋势加剧, 在国际油价增高和各种成本增加的情况下, 实现装置的平稳长周期运行, 可以减少不必要的开支, 使企业达到增加经济效益的目的。因此, 抑制或减少设备和管线的结焦已成为重油催化裂化装置十分迫切的技术要求。

2 结焦分析

结焦必须具备三个要素:一、存在易结焦物质;二、具备结焦的条件;三、存在结焦环境。通过对检修期间处理的焦块的研究表明, 造成重油催化裂化装置结焦的主要原因有:

2.1 催化裂化原料性质差, 掺渣油量高, 进料馏分重, 和再生剂的混合温度低, 不足以全部汽化, 相当多的原料以液相形式存在, 容易生成液焦。

2.2 使用低效雾化喷嘴, 雾化蒸汽量不足, 形成颗粒大于80μ的液滴, 以及喷嘴位置安排不当, 使进料分配不均, 造成喷嘴及上部提升管内壁结焦。

2.3 反应沉降系统设备内表面和油气管线内壁温度低, 达到油气露点以下, 造成油气凝聚结焦, 如提升管出口温度过低, 开工时沉降器升温未达到预定温度等情况下, 就会出现严重结焦。

2.4 沉降器快分设计不当, 油气在沉降器内停留时间过长, 造成二次裂化, 使沉降器系统, 包括粗旋、顶旋、器内壁、内构件、顶部、集气室等部位大面积结焦, 加上大分子液滴的进入, 更加剧了结焦。

2.5 油气大管线保温不好, 使油气冷凝, 油气流速低于25m/s, 停留时间长, 均加剧结焦。

2.6 油气分压高, 生焦倾向增加。

2.7 分馏塔底油浆停留时间超过5分钟, 塔底温度超高, 加快塔底结焦。

2.8 油浆密度超过1.0, 循环比大, 油浆系统线速低, 使油浆系统结焦加剧。

2.9 装置事故多, 开停工不断, 频繁切断进料, 加重装置的结焦。

3 预防结焦的措施

3.1 减少原料波动。

原料波动包括质和量两方面。质的方面是原料的性质, 量的方面是原料的处理量和掺渣比。原料变重, 化学分子表现在分子很大, 含有大量稠环碳氢化合物、胶质和沥青质, 残碳值高, 很容易生成焦炭。原料波动致使流态化操作不稳定, 频繁操作造成流速和气速频繁变化, 致使形成的软胶下落。同时要减少开、停工的频次, 经验表明, 在开、停工过程中会产成大量生焦。

3.2 提高雾化蒸汽量。

为了使油气和高温催化剂分散和接触得好, 促进油能迅速升温裂解汽化, 减少因重油包在催化剂颗粒上, 造成初期过量生胶的缺点, 为创造良好的条件, 必须把油强制雾化成微小油滴, 因此当原料变重时, 应相应提高雾化蒸汽量, 一般按进料量的4%~5%调整。

3.3 预提升蒸汽的影响。

预提升蒸汽是在提升管下部加速段的流化介质, 有利于催化剂的均匀加速。预提升蒸汽量大约为进料流量的0.5%左右, 建议采用催化裂化装置的自产干气替代预提升蒸汽, 一方面干气对催化剂重金属有还原作用, 能部分钝化金属, 降低污染影响, 另一方面可减少蒸汽用量, 降低能耗。

3.4 要对症下药, 选用适宜的催化剂, 一般要选用重油转化能力较好的催化剂。

催化剂的选择是催化裂化的重要环节, 对渣油催化裂化尤为关键。理想的渣油催化裂化催化剂应满足抗重金属污染能力强、焦炭选择性低、水热稳定性高、有一定的耐磨性、重油转化能力强、有良好的汽提性能等要求。国产高产渣比的摧毁裂化催化剂有DVR-1、LVR-60、GVR等, 它们都具有很强的重油转化能力和良好的焦炭选择性。目前, 我们使用的有CDCM和LV-23两种催化剂。

3.5 设备方面的改进。

一方面选用新型喷嘴, 提高雾化蒸汽量和喷嘴的线速, 以提高雾化效果, 降低生焦量, 目前国内外有KH系列、BWJ系列、LPC系列、CS系列和IFP专利技术喷嘴。另一方面改进提升管出口快分技术, 提高油气和催化剂分离速度, 尽可能减少二次反应, 一直轻质油再分解为气体, 同时防止沉降器顶部设备结焦。一般要求达到“三块”:快速分离、快速汽提和快速导出。目前新型旋分分离器有VQS (钟罩式) 系统、FSC (挡板式) 系统、CSC (环流汽提) 系统和LDD系统等。

3.6 分馏系统的操作调整。

为避免分馏塔底部结焦, 在操作上应注意一下三个方面:一方面分馏塔底温度不能太高, 一般随着原料性质的变差, 分馏塔底温度也需适当降低, 以控制油浆缩合反应速度;另一方面要控制分馏塔底油气停留时间在5min左右, 以避免油浆在高温条件下结焦;此外要保证油浆抽出口的流速在2m/s以上, 以保证油浆循环系统管道和设备不结焦。

4 结论

随着炼油化工技术的发展, 重油催化裂化装置的苛刻度将越来越严, 但我们只要在设备方面进行适当的改造, 在操作方面优化调整, 选用适合的催化剂, 就可以有效地避免或减少结焦。

摘要：重油催化裂化装置结焦的因素很复杂, 防止结焦的最基本原则是消除产生结焦的基本条件。通过对装置停厂检修期间处理到的结焦的情况的综合分析和探讨后, 提出通过改变装置的操作参数和改进设备等措施来减少重油催化裂化装置的结焦。

关键词：结焦,分析,措施

参考文献

[1]林世雄.石油炼化工程 (第三版) [M].北京:石油工业出版社, 2000.

[2]杨宝康, 李庆萍, 蔡永清.催化裂化装置培训教程[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[3]刘英聚, 张韩.催化裂化装置操作指南[M].北京:中国石化出版社, 2007.

[4]马伯文.催化裂化装置技术问答 (第二版) [M].北京:中国石化出版社, 2006.

催化裂化油浆结焦措施 第3篇

油浆自分馏塔底分两路, 一路由循环油浆泵 (P2209ABC) 抽出后经油浆---原料换热器 (E2202AB) 、循环油浆蒸汽发生器 (E2215AB) , 产生3.5M Pa饱和蒸汽后, 油浆温度降至290—370℃然后分上下两层返回分馏塔。另一路由产品油浆外甩泵 (P2210AB) 抽出后再分两路, 一路作为回炼油浆与回炼油、原料混合后直接返回至提升管反应器 (R2101) 。另一路经产品油浆冷却器 (E2216A—DE2213AB) 冷却至90℃作为产品油浆送出装置。为防止油浆系统设备结垢, 阻垢剂由泵 (P2101A) 连续注入分馏塔底抽出管线。

2 油浆运行状况

我装置多次发生分馏塔底油浆系统结焦, 造成降量处理甚至停工。特别近几年来原料性质变重变差, 分馏塔底油浆系统结焦严重, 曾经出现油浆泵暖泵线及阀门被磨穿。尤其是油浆蒸汽发生器运行不足两月就发生堵塞, 造成油浆蒸汽发生器发汽量下降, 由正常23t/h降至10t/h以下最严重3t h左右。同时油浆循环量明显下降, 有时不得不将换热器付线打开来提高循环量, 分馏塔底温度高, 常有超温现象, 给塔底结焦提供条件。分馏塔操作困难, 形成恶性循环, 使处理量无法保证。只得切换油浆蒸发器 (E2215) , 进行抢修。由于油浆特殊性不同于一般油品, 里面夹杂着催化剂颗粒和小焦粒, 这样给每次油浆蒸汽发生器 (E2215AB) 的切换、吹扫、拆卸检修造成困难。

3 结焦机理及原理分析

(1) 结焦机理:催化裂化装置结焦是一个复杂的过程, 是一系列化学反应和物理变化的综合结果, 其影响因素很多, 如原料性质、催化剂、沉降器温度、油气停留时间、油浆固体含量、流速等。催化裂化反应是一种气固相接触反应, 原料能否完全汽化决定了气固相接触反应的好坏, 催化裂化反应进行时, 有一部分高沸点组分不能完全汽化, 其粘附在催化剂上形成湿催化剂, 湿催化剂粘附在设备内构件上, 在催化剂的作用下发生缩合、聚合化学反应后, 在反应系统形成焦炭, 这部分高沸点馏分不能完全汽化, 很容易导致反应系统 (提升管、沉降器) 、分馏塔底结焦。另外在催化裂化反应中, 多环芳烃的裂化反应速度很低, 它们的主要反应是缩合成稠环芳烃, 最终也能生成焦炭。

(2) 诱发和影响结焦的因素很多如、原料性质、密度、残炭、雾化效果、喷嘴、反应温度、剂油比、防焦蒸汽、进料温度、加工量、催化剂与油气分离时间等, 尤其是频繁切断进料引起装置操作大幅度波动。许多原因充分说明, 完全不结焦是不可能的。只有通过改善改进操作条件, 尽可能减少油浆系统结焦从而维持装置的正常生产。

(3) 原料性质原料性质变差, 密度变重, 重金属残炭高, 芳香烃含量不断上升, 为了保证轻质油收率, 反应条件越来越苛刻。反应深度不断加大, 给缩合反应及热裂化缩合反应创造了条件。高度缩合的结果就产生了胶质、沥青质, 在催化剂存在的条件下发生沉降形成焦炭, 导致再生床温度高, 收率下降, 处理量降低。

(4) 油浆性质导致油浆系统结焦的重要原因就是油浆性质变差。如油浆粘度增加, 影响其流动性, 固体含量增大会使结焦性能增强。油浆中含有大量的多环芳香烃和一定量的高分子烯烃, 在高温下极易发生缩合反应, 油浆性质变重, 油浆中的多环芳香烃增加, 相对密度增大, 油浆因缩合而结焦的能力增加。

(5) 分馏塔底温度分馏塔底温度是导致油浆结焦的直接原因。油浆中的一些稠环化合物具有热缩合反应活性, 其反应活性随温度的升高和时间的延长而加剧。随着温度的升高, 轻馏分逐渐蒸发, 油浆浓缩, 结焦性能增强。同时油浆中的烯烃、多环芳香烃产生缩合反应, 当温度升到一定值时, 缩合反应速度会变得很快, 缩合的结果导致油浆物系相溶性变差, 以至缩合物能从油浆中离析出来。

(6) 油浆中的催化剂无论是催化剂对稠环芳烃的吸附作用, 还是稠环芳烃对催化剂的粘附作用, 客观上催化剂起着“床”的作用。稠环芳烃“着床”后相互作用, 生成更大分子的物质。同时在外力 (温度、流体状态改变等) 作用下发生催化剂颗粒之间的碰撞, 使得不同催化剂颗粒上的稠环芳烃发生缔合或者缩合。如此作用将出现催化剂颗粒的聚集, 聚集的催化剂颗粒再与其他颗粒聚集, 形成由有机物和无机物组成的混合结焦结垢体。

(7) 油浆的停留时间当油浆在某一高温下停留时间足够长时, 油浆中将有焦炭生成。

(8) 油浆在管道中的流速过低容易使缩合物沉积在管道表面而富集。聚集的缩合物进一步反应, 生成“软焦”。

4 防止油浆系统结焦堵塞的措施

(1) 油浆在分馏塔底保持较短的停留时间油浆流量尽量保持在油浆泵的上限运行, 维持较低的分馏塔底液面, 避免油浆在高温情况下结焦。 (油浆在分馏塔底停留时间控制在此3~5分钟为宜)

(2) 保持较快的油浆流速为使油浆循环系统的管道和设备不结焦, 油浆在管道中的流速不低于1.5~2.0米/秒, 在换热器的管程内控制在1.2~2.0米/秒, 以防油浆在换热过程中, 由于油温降低, 粘度增大而结焦。

(3) 降低循环油浆返塔温度加大油浆下返流量, 既可增强对塔底的冲涮作用, 防止催化剂堆积在分馏塔底的缓流区而引起结焦, 又可使塔底油浆快速降温, 防止油浆组分因高温聚合生焦。分馏塔底温度控制在370℃以内。

(4) 注入合适的油浆阻垢剂从分馏塔底油浆抽出口处, 连续注入阻垢剂, 防止油浆中不溶物附着在换热器的管壁。

(5) 启用分馏塔底搅拌油浆将一股返塔的循环油浆引入塔底油浆抽出口附近, 这股油浆的引入, 使塔底油浆抽出口附近区域产生搅动, 阻止催化剂颗粒或其它小焦粒在这一相对平坦的区域沉积, 防止产生流动死区。这一小股物料也在这一缓流区造成了局部相对较低的温度, 有利于防止该区域初始焦炭的生成。

(6) 停工、施工、开工时减少结焦的方法

停工时我装置因蒸汽不足, 重油系统采用先水洗后再给汽吹扫的方法, 在有限时间内水洗重油系统一定要面面俱到, 尽量提高水洗温度和泵出口循环量, 不留死角, 尽量将焦块带出系统。

(7) 降低油浆固含油浆中催化剂固体颗粒的碰撞会加快其沉降, 在合适的温度停留时间下形成结焦。油浆携带催化剂堵塞油浆蒸汽发生器, 磨穿油浆泵暖泵线。油浆密度大, 说明油浆中稠环芳烃成分含量多, 结焦潜质多, 很易造成油浆系统结焦。这时尽量少回炼, 尤其在原料特别重, 油浆相对密度大时, 如1000Kg/m3以上时应降低回炼比, 加大油浆外排量。另外, 我车间每年检修对沉降器、旋风分离器料腿进行更换, 来提高旋风分离器效果, 降低固含, 避免因沉降器跑剂, 形成分馏塔底和油浆系统结焦。

(8) 加强外围公用介质工况稳定车间内部要平稳操作, 优化操作方案, 调整操作参数。反应系统控制合格的原料雾化蒸汽、原料预热温度、汽提蒸汽、防焦蒸汽、回炼油、油浆回炼比例, 主要参数不要有较大波动。外围供给风、水、电、汽始终保持在一个状态, 良性条件下运行, 避免因客观因素停风、水、电、汽而切断进料非计划停工。

结束语催化裂化油浆系统结焦是普遍的现象, 也是一个原因较复杂的问题。永坪炼油厂催化二车间分析原因, 采取措施, 找出适合自身装置的工艺操作条件, 从源头上减少油浆系统结焦, 装置自2011年5月检修后开工至今, 油浆系统运行良好, 效果明显。

参考文献

[1]梁凤印.《流化催化裂化》, 中国石化出版社, 2005[1]梁凤印.《流化催化裂化》, 中国石化出版社, 2005

[2]马伯文.《催化裂化装置技术问答》 (第二版) , 中国石化出版社, 2003[2]马伯文.《催化裂化装置技术问答》 (第二版) , 中国石化出版社, 2003

[3]程丽华.《石油炼制工艺学》, 中国石化出版社, 2005[3]程丽华.《石油炼制工艺学》, 中国石化出版社, 2005

重油催化裂化油浆综合利用及进展 第4篇

1 重油催化裂化油浆的主要性质

传统的催化裂化原料以重质馏分油为原料,随着原油重质化、劣质化日趋严重,以更重质原料如减压渣油、加氢预处理渣油等为原料的催化裂化通称为重油催化裂化。重油催化裂化油浆的密度约为1000 ~ 1050 g·cm-3[5-6],四组分组成: 饱和烃约占30% ~ 40% ,芳香烃50% ~ 65% ,胶质 + 沥青质5% ~ 15% ,以及少量的S约0. 3% ~ 0. 6% ,N约0. 3% ,重金属含量约0. 65% 。进入21世纪,为满足炼厂提高经济效益的需求, 部分新建或改建炼厂重油催化裂化提升管部分采用多产异构烷烃和丙烯的MIP - CGP工艺[7],同以往其他催化裂化工艺相比较,其操作参数发生了较大的调整,所产油浆外甩量少,但呈现更加劣质化、重质化的特点。中石化某炼厂采用MIP - CGP工艺后的重油催化裂化油浆,密度达1110 g·cm- 3以上,四组分组成: 饱和烃约占10% ~ 15% ,芳香烃60% ~ 70% ,胶质 + 沥青质15% ~ 20% ,S含量约0. 8% ~ 1. 0% ,N约0. 2% ~ 0. 3% ,残炭值15% ~ 20% ,固含量0. 3% ~ 0. 4% 。目前,对重油催化裂化油浆的利用,主要集中在两个方面: 一是将重油催化裂化油浆进行分离,脱除其中的催化剂颗粒,获取油浆中饱和烃和重质芳烃,作为其他高附加值产品的生产原料或助剂; 二是将催化裂化油浆直接作为原料与其他炼化工艺联合形成组合工艺。

2 重油催化裂化油浆的分离及用途

2. 1 重油催化裂化油浆的分离

重油催化裂化油浆的固含量约为2. 5 ~ 4. 5 g/L,无法满足部分后续深加工对固体颗粒含量的要求,因此要实现催化裂化油浆的综合利用需脱除其中的固体催化剂颗粒。催化裂化油浆的分离主要包括两个方面[8]: 一是催化裂化油浆的澄清,及将催化裂化油浆中的油类有效组分与固体颗粒相分离,获取澄清油。二是澄清油的分离。

2. 1. 1 催化裂化油浆的澄清

催化裂化油浆的澄清方法有自然沉降法、离心分离法、静电分离法、过滤分离法等[8,9,10]。

自然沉降法因分离时间长,设备庞大,难以除去粒径小于20 μm的固体颗粒,已逐渐被炼厂淘汰。离心分离法是利用固体颗粒在高速旋转的离心机中获得的离心力远远大于其重力而加速沉淀到器壁的一种分离方法,该技术虽分离效果良好,但因其设备复杂、投资高、操作难度大,目前在国内还没有工业运用实例。静电分离法是一种新型液 - 固体系分离技术,适用于固体颗粒直径很小、颗粒浓度相对较低且液相电阻率较大的液 - 固体系。其原理为: 当含固体颗粒的液流流经电场作用下的填料床层时,颗粒在高压电场中极化,并吸附在填料上,从而使液流得以净化。该技术虽分离效率较高,处理量大,容易冲洗再生,但设备投资大,操作成本高,目前在国内处于应用停滞状态。

从工业应用和技术可靠性的角度,目前国内工业应用比较成功的油浆分离技术为过滤分离法,该技术主要是通过滤芯来实现催化剂颗粒与澄清油的分离,其关键技术是选择合适的滤芯和反冲洗方式。目前,国外将过滤技术运用于催化裂化油浆固体颗粒分离的有美国的MOTT公司和PALL公司[5],国内安泰科技公司开发的多孔金属过滤技术,已有数套过滤装置建成投产。2010年12月北京中天元环保工程公司和长岭炼化共同开发的耐高温特种陶瓷膜错流过滤处理油浆技术通过了中国石油化工股份有限公司的技术评议[11]。但在实验过程中发现,由于催化裂化油浆中胶质沥青质含量较多,易造成反冲洗频繁和滤芯堵塞问题,导致昂贵的进口滤芯( 每根约2000 $ ) 消耗较大。

2. 1. 2 澄清油的分离

催化裂化油浆经分离后的澄清油中饱和烃约占50%[12], 芳烃和稠环芳烃约占40% ,剩余约10% 为胶质和沥青质,若将其有效的分离,进行下一步深加工,可以获得较大的经济效益。澄清油分离常用的方法是减压蒸馏和溶剂萃取[8]。减压蒸馏按沸程将油浆澄清油进行分离,虽成本低廉,但受其化学组成和蒸馏温度影响,拔出率有限。溶剂萃取主要有糠醛抽提、 双溶剂芳烃抽提和超临界抽提3种方法。糠醛抽提和双溶剂芳烃抽提只能将澄清油中的饱和烃( 可裂化组分) 与轻质芳香烃相分离,而对重质芳烃无法进一步分离。中国石油大学( 北京) 王仁安教授[13],根据超临界流体萃取的基本原理和重质芳烃之间存在的芳香度和缩合程度的差异,以C3、C4、n - C5及其混合物为溶剂,采取恒定温差线性升压的操作模式,使用超临界流体萃取分馏法,将各类石油重质油分割成窄馏分,从而实现重质油中重质芳烃的有效分离。采用超临界流体萃取分馏法,虽然可以实现澄清油各组分的有效分离,但该方法工艺较复杂, 操作难度较大,工业应用的成本高,较难实现大规模的推广应用。

2. 2 重油催化裂化油浆的用途

重油催化裂化油浆综合利用包括[5,6]: ( 1) 将催化裂化油浆进行分离,除去其中的催化剂固体颗粒,主要用于生产炭黑、针状焦、碳素纤维材料、道路沥青改性剂、橡胶软化剂和填充油、芳烃增塑剂、导热油等; ( 2) 催化裂化油浆直接利用,主要用于丙烷脱沥青强化剂、渣油强化蒸馏添加剂、延迟焦化原料、催化裂化回炼等。

3 重油催化裂化油浆加工工艺现状及最新进展

目前,重油催化裂化油浆加工工艺有重油催化裂化 - 延迟焦化双向组合工艺及前述油浆分离技术等。近年,由美国KBR公司开发的悬浮床加氢裂化工艺 ( VCC) 为重油催化裂化油浆深加工开辟了一条新途径。

3. 1 重油催化裂化 - 延迟焦化双向组合工艺

重油催化裂化 - 延迟焦化双向组合工艺是在延迟焦化原料中掺炼一定比例的催化裂化油浆,所产焦化蜡油送回催化裂化装置作为原料。通过计算,中石油抚顺石化分公司马文斌得出[14]: 重油催化裂化油浆经延迟焦化的石油焦收率可达到40% 以上。将延迟焦化掺炼催化裂化油浆前后产品收率和焦化蜡油作为原料进催化裂化前后的产品收率进行比较和核算,认为在当前国家燃料油消费税政策下,延迟焦化掺炼重油催化裂化油浆虽效益较好,但催化裂化装置的产品分布会变差,效益会出现明显的下降,综合延迟焦化和催化裂化两套装置来看,重油催化裂化 - 延迟焦化双向组合工艺是没有效益的。同时,由于重油催化裂化油浆中固体颗粒含量较高,掺炼比例过高,不仅会影响石油焦的质量,而且会造成延迟焦化装置加热炉炉管结焦趋势加剧、原料换热器易结垢、其他设备管线磨损严重等设备问题,严重的危及延迟焦化装置的安稳长周期运行[14,15,16]。为此,2013年中石化下发的延迟焦化装置操作指导意见中曾明确规定,下属各炼化企业延迟焦化装置催化裂化油浆掺炼比例应控制在10% 以内。可见,延迟焦化装置掺炼重油催化裂化油浆,不是油浆深加工的首选之策。

3. 2 悬浮床加氢裂化工艺

悬浮床( 又称浆态床) 重油( 渣油) 加氢裂化是指重油( 渣油) 在临氢与充分分散的催化剂( 和/或添加剂) 共存条件下于高温、高压下发生热裂解与加氢反应的过程[17]。该工艺主要按自由基热反应机理进行,具有渣油转化率高 ( 单程转化率超过95%,沥青质转化率超过90%) ,原料适应性强 ( 包括煤焦油、劣质渣油、催化裂化油浆以及煤和渣油的混合物等) ,产品硫含量低 ( 主要为石脑油、柴油、蜡油等) 、液体收率高等特点。

目前,国外在建和准备工业化的悬浮床加氢技术有: 美国KBR公司的VCC技术、UOP公司的Uniflex悬浮床渣油加氢技术、 CHEVRON公司的VRSH技术、委内瑞拉国家石油公司( PDVSA) 的HDH PLUS技术、意大利Eni公司的EST技术。

国内,2011年3月陕西延长石油集团与美国KBR公司签署技术转让协议[18,19],在陕西榆林靖边建设全球首套45万吨/年煤油共炼悬浮床加氢裂化技术( VCC) 装置。项目2012年4月开始动工建设,2015年1月31日打通全流程,一次试车成功,并产出合格产品,总液收达75%以上。项目开车原料为催化裂化油浆 + 煤, 设计比例1∶1。所得产品中,石脑油可以直接进入催化重整装置, 为PX装置提供原料,生产高附加值的芳烃产品,柴油( 满足欧Ⅴ 标准) 可直接销售,减压蜡油可作为催化裂化或者加氢裂化的原料直接加工。悬浮床加氢裂化技术( VCC) 为重油催化裂化油浆综合利用提供了一条的新途径。

4 结 语