溶劑脫瀝青－焦化聯(lián)合提高重質(zhì)油綜合液體收率實(shí)驗(yàn)研究

劉文舉，王少鋒，江 莉

（1.河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，鄭州 450001；2.中國石化洛陽工程有限公司）

隨著進(jìn)口原油的重質(zhì)化及劣質(zhì)化，劣質(zhì)原油的加工及高效利用成為國內(nèi)煉油廠面臨的主要問題，劣質(zhì)石油資源的高效利用，關(guān)鍵是要提高重油轉(zhuǎn)化工藝的輕質(zhì)油品收率。重質(zhì)油加工工藝分為脫碳和加氫兩類，脫碳工藝包括減黏裂化、焦化、溶劑脫瀝青和FCC等技術(shù)；重質(zhì)油加氫工藝包括固定床、沸騰床、懸浮床加氫等技術(shù)。加氫技術(shù)加工費(fèi)用和設(shè)備投資較高，且技術(shù)復(fù)雜，使其發(fā)展受到制約；脫碳技術(shù)成本低、轉(zhuǎn)化率較高、操作靈活、投資回報(bào)率高，是當(dāng)前煉油企業(yè)最主要的渣油加工技術(shù)［1－3］。

延遲焦化是最成熟的焦化技術(shù)，延遲焦化工藝過程對原料的適應(yīng)性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高、工程投資較低、經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)率較高。溶劑脫瀝青工藝流程簡單、能耗較低、脫瀝青油可作為生產(chǎn)潤滑油、制蠟、裂解等裝置的良好原料，但硬瀝青的出路一直存在問題［4－6］。

本課題從中國石化兩座煉油廠采集減壓渣油和脫油瀝青作為實(shí)驗(yàn)原料，利用延遲焦化中型實(shí)驗(yàn)裝置和小型釜式焦化實(shí)驗(yàn)裝置對減壓渣油、脫油瀝青進(jìn)行焦化實(shí)驗(yàn)，考察減壓渣油直接焦化與溶劑脫瀝青－脫油瀝青進(jìn)焦化聯(lián)合工藝的物料平衡，分析對比兩種工藝的優(yōu)劣。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原 料

實(shí)驗(yàn)原料為取自煉油廠的減壓渣油和溶劑脫瀝青產(chǎn)物，兩種減壓渣油A、B具體性質(zhì)如表1所示。

表1 減壓渣油性質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

延遲焦化中型實(shí)驗(yàn)裝置流程示意如圖1所示，采用連續(xù)進(jìn)料方式，進(jìn)油量3～10kg／h，具備注水及汽提功能。釜式焦化裝置采用間歇式投料，反應(yīng)釜容積為1.5L。

圖1 延遲焦化中型實(shí)驗(yàn)裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

減壓渣油延遲焦化中型試驗(yàn)在如圖1所示的裝置上進(jìn)行，減壓渣油預(yù)熱至120℃通過渣油泵進(jìn)入加熱爐1，同時軟化水通過加熱爐2汽化后進(jìn)入加熱爐1，減壓渣油在加熱爐加熱至490～500℃后，進(jìn)入焦炭塔3進(jìn)行反應(yīng)，油氣經(jīng)過冷凝器6、冷凝器7冷凝冷卻后分別儲存于重油罐4、輕油罐5，裂解氣計(jì)量后放空，反應(yīng)結(jié)束后采用蒸汽汽提。

瀝青釜式焦化試驗(yàn)，采用自建的釜式焦化裝置，反應(yīng)釜容積1.5L，一次加料0.2kg，反應(yīng)釜采用可移動式錫浴外加熱，精確控制反應(yīng)時間，系統(tǒng)壓力控制在0.17MPa，反應(yīng)溫度控制在475～485℃，反應(yīng)時間3.5h，反應(yīng)結(jié)束后采用氮?dú)馄?，裂解氣?jì)量后放空。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑脫瀝青過程

兩座煉油廠分別采用丙烷和丁烷脫瀝青工藝，丙烷脫瀝青工藝以減壓渣油A為原料，丁烷脫瀝青工藝以減壓渣油B為原料。操作工藝參數(shù)如表2所示，產(chǎn)物脫油瀝青A、脫瀝青油A及脫油瀝青B、脫瀝青油B性質(zhì)如表3、表4所示。

表2 溶劑脫瀝青裝置工藝參數(shù)

表3 脫油瀝青性質(zhì)

表4 脫瀝青油性質(zhì)

從表1～表4可以看出：減壓渣油A的性質(zhì)較好，采用丙烷脫瀝青工藝，脫瀝青油產(chǎn)率高達(dá)56.60%，瀝青產(chǎn)率為43.40%，脫瀝青油作為生產(chǎn)潤滑油、制蠟工藝的原料，脫油瀝青作為減黏裝置的原料；減壓渣油B的性質(zhì)較差，采用丁烷脫瀝青工藝，脫瀝青油產(chǎn)率為55.58%，瀝青產(chǎn)率為44.22%，脫瀝青油作為FCC原料，脫油瀝青制成道路瀝青母料出廠。

2.2 焦化過程及產(chǎn)物分布

2.2.1 焦化過程操作條件 對采自兩座煉油廠的減壓渣油分別進(jìn)行了延遲焦化中型試驗(yàn)，試驗(yàn)在如圖1所示的裝置上進(jìn)行。裝置主要操作參數(shù)為進(jìn)料量4kg／h、加熱爐出口溫度496℃、焦炭塔保溫485℃、焦炭塔塔頂壓力0.17MPa、生焦時間13h、注水量2%（占減壓渣油進(jìn)料量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），反應(yīng)完畢后大吹氣1h，小吹氣1h。

對采自兩座煉油廠的脫油瀝青進(jìn)行了釜式焦化試驗(yàn)，參數(shù)如表5所示，反應(yīng)完畢后用氮?dú)馄?h。

表5 釜式焦化實(shí)驗(yàn)操作參數(shù)

2.2.2 焦化產(chǎn)品分布 兩種減壓渣油延遲焦化產(chǎn)物分布及兩種瀝青焦化產(chǎn)物分布如表6所示。由表6可以看出：瀝青A、瀝青B焦化后產(chǎn)物干氣產(chǎn)率分別為5.54%、5.66%，液化氣產(chǎn)率分別為3.66%、4.38%，大于減壓渣油焦化后干氣和液化氣產(chǎn)率；瀝青A、瀝青B焦化后產(chǎn)物汽油收率分別為14.15%和10.10%，低于減壓渣油焦化后汽油收率；減壓渣油焦化產(chǎn)物柴油收率較高，分別達(dá)到了30.80% 和26.52%，遠(yuǎn)高于瀝青A、瀝青B焦化后的柴油收率；幾種原料焦化蠟油的收率相對比較接近?？偟膩砜礈p壓渣油A由于性質(zhì)較好，焦化后液體收率達(dá)到了73.70%，瀝青B焦化后的液體收率只有48.33%。采用瀝青作為焦化進(jìn)料，焦炭產(chǎn)率較高，生產(chǎn)應(yīng)用中要密切注意焦炭塔中的焦量高。

表6 焦化產(chǎn)品分布 w，%

2.2.3 減壓渣油溶劑脫瀝青－焦化聯(lián)合工藝物料平衡 為了分析對比不同熱加工工藝的優(yōu)劣，根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對各種加工工藝進(jìn)行了歸一計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表7所示。這里沒有考慮脫瀝青油的后續(xù)加工，在聯(lián)合工藝的計(jì)算中將脫瀝青油直接歸于總液體收率。

表7 溶劑脫瀝青－焦化聯(lián)合工藝的物料平衡 w，%

從表6、表7可以看出：聯(lián)合工藝的總液體收率明顯提高，減壓渣油A直接焦化的總液體收率為73.70%，比聯(lián)合工藝的總液體收率（83.31%）低9.61百分點(diǎn)；減壓渣油B直接焦化的總液體收率為62.87%，比聯(lián)合工藝的總液體收率（76.95%）低14.28百分點(diǎn)。文獻(xiàn)［7－8］的研究表明：若脫瀝青油的產(chǎn)率提高20%，聯(lián)合工藝的總液體收率可以提高5%。因此，若采用更重的溶劑如戊烷等進(jìn)行溶劑脫瀝青操作，預(yù)計(jì)聯(lián)合工藝的液體收率將會更高。

2.2.4 焦化裂解氣組成對比 實(shí)驗(yàn)中對幾種原料焦化后生成的裂解氣進(jìn)行了分析，具體性質(zhì)如表8、表9所示。從表8中干氣的組成來看，除甲烷、乙烯產(chǎn)率變化比較明顯外，其它組分產(chǎn)率差別不大；從表9中液化氣的組成來看，除丙烯和正丁烷產(chǎn)率變化比較明顯外，其它組分產(chǎn)率差別不大。

表8 干氣組成對比 w，%

表9 液化氣組成對比 w，%

3 結(jié) 論

（1）采用溶劑脫瀝青－脫油瀝青進(jìn)焦化工藝，可以提高減壓渣油的綜合液體收率，減壓渣油丙烷脫瀝青－焦化聯(lián)合工藝相對于直接焦化工藝液體收率提高9.61百分點(diǎn)；減壓渣油丁烷脫瀝青加焦化聯(lián)合工藝相對于直接焦化工藝液體收率提高14.28百分點(diǎn)。

（2）采用溶劑脫瀝青－脫油瀝青焦化工藝，不僅可以生產(chǎn)具有較高經(jīng)濟(jì)價值的潤滑油及蠟產(chǎn)品，而且提高了減壓渣油的液體收率，具有一定的應(yīng)用價值。

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