催化油漿蒸餾法再利用工藝技術(shù)優(yōu)化

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266061)

催化油漿是催化裂化工藝產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品,具有密度大、粘度高、稠環(huán)芳烴以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高等特點(diǎn)。含有較多的催化劑顆粒，不但容易造成加工裝置堵塞、結(jié)垢等風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也對(duì)后續(xù)二次加工裝置的原料要求造成一定的影響，其利用受到限制。

催化油漿以往的處理手段大部分是作為低價(jià)值的燃油調(diào)合組分外售，不但沒有得到有效利用，其中所含有催化劑粉末在燃燒時(shí)還會(huì)造成加熱爐爐管結(jié)焦、燃燒器磨損嚴(yán)重、爐管表面積碳,嚴(yán)重影響熱效率，甚至造成爐管燒穿，給裝置的運(yùn)行造成了巨大的安全隱患。

隨著煉油技術(shù)的逐步提升，催化油漿的利用工藝得到很大改善，目前主要有常減壓蒸餾組合工藝、延遲焦化組合工藝、溶劑脫瀝青組合工藝、加氫裂化處理組合工藝等手段，得到的產(chǎn)品也較為豐富，如道路瀝青、針狀焦、炭黑、橡膠軟化劑和填充油的調(diào)和組分等。目前蒸餾法再利用工藝已經(jīng)在很多企業(yè)實(shí)踐成功，總體來說運(yùn)行較為穩(wěn)定，對(duì)催化油漿的處理效果也有了較大的進(jìn)步，已經(jīng)成為主流工藝。在石油資源日益嚴(yán)峻的今天，做好催化油漿的再利用顯得尤為重要。

1 催化油漿的性質(zhì)

表1為國(guó)內(nèi)某煉廠催化裂化裝置產(chǎn)出的催化油漿的相關(guān)性質(zhì)，從表中可以看出，該催化油漿密度較大，粘度較高。其中的飽和分和芳香分含量較為可觀，比較適合進(jìn)行蒸餾法工藝進(jìn)行再利用加工，生產(chǎn)道路瀝青等產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的附加值，變廢為寶，進(jìn)一步完善企業(yè)加工體系，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 蒸餾法催化油漿再利用技術(shù)

圖1 蒸餾法再利用催化油漿工藝流程圖

結(jié)合該催化油漿的性質(zhì)及組成特點(diǎn)，采用蒸餾法作為其再利用加工工藝。將催化油漿進(jìn)行減壓蒸餾，得到的輕組分作為蠟油等調(diào)和組分出裝置，塔底殘余的油漿渣油組分經(jīng)過與氧化瀝青適度調(diào)和作為道路瀝青外售，實(shí)現(xiàn)催化油漿的產(chǎn)品升級(jí)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。其主要工藝流程如圖1所示。

3 工藝優(yōu)化

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，因催化油漿性質(zhì)較為特殊，尤其是其自帶的催化劑顆粒影響了加工裝置的平穩(wěn)運(yùn)行及蒸餾分離效果。需要對(duì)蒸餾裝置進(jìn)行適度優(yōu)化，綜合提高分離效果，確保裝置的平穩(wěn)安全運(yùn)行。通過綜合研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

3.1 減壓蒸餾技術(shù)

常規(guī)減壓蒸餾主要有“干式”、“濕式”以及“微濕式”減壓蒸餾技術(shù)。

(1)“干式”減壓蒸餾技術(shù)不注蒸汽，減頂采用三級(jí)蒸汽抽真空，在較低的溫度下提高拔出率，大幅降低裝置能耗。

(2)“濕式”減壓蒸餾技術(shù)是在爐管和塔底注入蒸汽，提高管內(nèi)介質(zhì)流速防止結(jié)焦，降低油氣分壓，提高拔出率。但注入大量的水蒸汽增加了蒸汽消耗，加大了塔頂抽空系統(tǒng)的負(fù)荷，增加了污水排量，能耗大大增加。

(3)“微濕式”減壓蒸餾是在塔底和爐管內(nèi)注入少量蒸氣，采用三級(jí)抽真空技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高真空減壓蒸餾?！拔袷健睖p壓蒸餾與“干式”減壓蒸餾相比，產(chǎn)品質(zhì)量和減壓拔出率都有顯著提高。綜合以上考慮，結(jié)合催化油漿的性質(zhì)，油漿蒸餾宜采用“微濕式”減壓蒸餾技術(shù)，爐管及蒸餾塔底分別注蒸汽，塔頂抽真空采用機(jī)械抽真空方式，滿足了操作彈性、拔出率、產(chǎn)品質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的要求。

3.2 塔頂抽真空系統(tǒng)

塔頂抽真空系統(tǒng)是保證催化油漿分離效果的重要措施，常規(guī)的抽真空方案有以下兩種：

3.2.1 蒸汽抽真空方案

采用蒸汽抽空器，蒸汽通過噴嘴形成高速度，使蒸汽壓力能變成速度能。將塔頂氣體抽入混合室，工作蒸汽和抽入的氣體在混合室混合后進(jìn)入擴(kuò)散室，速度逐漸降低，速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，使混合氣以高于混合室的壓力排出?/p>

3.2.2 組合式抽真空方案

組合式抽真空方案，即采用蒸汽噴射和真空泵機(jī)組組合的抽真空方式。第一級(jí)蒸汽噴射器采用增壓器，塔頂氣不經(jīng)冷凝冷卻直接被蒸汽帶入增壓器。真空機(jī)組采用羅茨、水環(huán)串聯(lián)組合式，可以減少蒸汽和循環(huán)水耗量。

3.2.3 兩種方案比較

蒸汽抽真空方案：蒸汽噴射器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。但蒸汽耗量大，能量損失大，污水排量大，處理費(fèi)用高。對(duì)于組合式抽真空方案，運(yùn)行平穩(wěn)，操作費(fèi)用和耗能指標(biāo)較低，近年來已逐漸取代蒸汽抽真空方案。通過對(duì)比，油漿蒸餾塔頂抽真空系統(tǒng)宜采用組合式抽真空方案(蒸汽噴射器+羅茨泵+液環(huán)泵)，第一級(jí)蒸汽噴射器采用增壓器，塔頂氣直接被蒸汽帶入增壓器增加至70mmHg(A)，在塔頂冷凝器冷凝下大部分可凝氣體，其余氣體依次進(jìn)入羅茨真空泵、液環(huán)真空泵增壓至一定壓力后進(jìn)入全廠瓦斯管網(wǎng)。

3.3 油漿換熱防堵措施

催化油漿中含有大量的催化劑顆粒，會(huì)堵塞換熱器，影響換熱效果。綜合考慮換熱器的結(jié)構(gòu)，在催化油漿參與換熱時(shí)，宜走相對(duì)好清理的管程；對(duì)于塔底重油漿組分換熱，因重油漿與催化油漿均較為粘稠，均容易堵塞換熱器，為了避免發(fā)生這種狀況，可以考慮塔底重油漿直接發(fā)蒸汽的換熱手段，使塔底重油漿走管程，適當(dāng)提高流速避免發(fā)生堵塞，并改善了傳熱效果，減少所需換熱。

3.4 油漿冷卻防結(jié)蠟措施

催化油漿在急冷時(shí)，易在管壁形成蠟?zāi)?，影響傳熱效果，造成管壁是冷的，而油漿溫度卻冷不下來這種行業(yè)內(nèi)普遍存在的現(xiàn)象。目前油漿冷卻主要有 “熱水冷卻器”和“水箱”兩種措施。

(1)熱水冷卻器型式：油漿走管程，熱水走殼程；油漿外甩溫度不好控制，比較難調(diào)。冷卻器使用換過熱的循環(huán)水(二次用水)冷卻；

優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，熱能回收利用率高。

缺點(diǎn)：換熱面積較大，設(shè)備費(fèi)用較高。

(2)水箱型式：使用換過熱的循環(huán)水(二次用水)，水溢流和放水時(shí)都進(jìn)入地下回收水池返回循環(huán)水場(chǎng)，用水槽操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低且節(jié)能；

優(yōu)點(diǎn)：間歇操作，用水槽操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低；

缺點(diǎn)：管線處易結(jié)垢，每年檢修都清理一次，冬季加水時(shí)，附近水汽多，水槽附近結(jié)冰加多，熱能回收利用低。個(gè)別煉廠檢修發(fā)現(xiàn)油漿冷卻水箱盤管外表面腐蝕嚴(yán)重。

綜合以上考慮，結(jié)合油漿性質(zhì)，建議采用二次水冷卻的方法通過熱水冷卻器進(jìn)行冷卻。

3.5 油漿蒸餾塔的選用

因油漿中存在大量的催化劑顆粒，可能造成塔內(nèi)件擁堵，影響分離效果，經(jīng)過查詢大量的資料以及多方咨詢、研究。對(duì)板式塔和填料塔應(yīng)用比較如下：

(1)采用板式塔可以避免堵塞、便于清理。具有壓降低和不易堵塞的特點(diǎn)，斜孔塔盤的分離效果能夠滿足產(chǎn)品分離要求，板式塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、適應(yīng)性強(qiáng)、易于放大等，其流體力學(xué)和傳質(zhì)模型研究比較成熟。缺點(diǎn)是壓降大，難以做到深拔。

(2)采用填料塔可以降低全塔壓降，生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、能耗較低、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)深拔的效果。填料塔內(nèi)物料流速低，填料表面生成的硫化亞鐵很難被物料帶走，長(zhǎng)期運(yùn)行的填料塔內(nèi)部會(huì)存在大量的硫化亞鐵，檢修過程中遇空氣會(huì)發(fā)生自燃，存在安全隱患。

(3)催化油漿含有的催化劑粉末，容易發(fā)生結(jié)垢，同時(shí)油漿拔出率要求不高，此處為避免產(chǎn)生結(jié)垢，洗滌段采用塔盤式結(jié)構(gòu)。汽化段下重油漿的催化劑粉末5 mg/L以上，為避免結(jié)焦和結(jié)垢堵塞，取消提餾段，設(shè)置人字形擋板。綜合以上的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過分析研究，油漿蒸餾塔宜采用減壓復(fù)合塔(塔盤+填料)的形式，即油漿蒸餾塔下部采用塔盤式結(jié)構(gòu)，上部因組分相對(duì)較輕，催化劑含量相對(duì)較少，基本不存在堵塞的問題，為降低全塔壓降，提供深拔條件，采用填料式內(nèi)件。

因?yàn)檎麴s段下部組分較重，存在大量的催化劑，所以采用低壓降、自清洗、傾斜式塔盤，使物料將催化劑可以沖洗下來，不易積存和堵塞。

3.6 采用阻垢劑增強(qiáng)防堵除垢效果

設(shè)置一套注阻垢劑設(shè)施，對(duì)可能發(fā)生結(jié)垢的關(guān)鍵位置加注阻垢劑，防止結(jié)垢，確保裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行，根據(jù)相關(guān)操作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)置注入點(diǎn)分別在油漿進(jìn)裝置處、油漿泵入口處以及蒸餾塔底泵入口處。

4 結(jié)論

(1)通過對(duì)不同的減壓蒸餾工藝技術(shù)的對(duì)比，結(jié)合催化油漿自身的特點(diǎn)，確定采用 “微濕式”減壓蒸餾技術(shù)保證了拔出率、產(chǎn)品質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的要求。

(2)采用蒸汽+機(jī)組組合抽真空系統(tǒng)保證分離效果，同時(shí)也降低了能耗，增加了可靠性與適應(yīng)性。

(3)通過對(duì)蒸餾塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化極大的提高了裝置的防堵能力，進(jìn)一步確保裝置的高效、平穩(wěn)運(yùn)行。

(4)對(duì)油漿換熱、冷卻方式的進(jìn)一步優(yōu)化匹配是換熱效果大大提高。尤其是防堵措施以及增加拔出率等方面都要