石油化工劣質(zhì)重油延遲焦化工藝探討

侯強(qiáng)

摘要：劣質(zhì)重油具有沸點(diǎn)高、凝點(diǎn)高、硫和氮含量高酸值高、殘?zhí)扛?、粘度大、自燃點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性差、流動(dòng)性極差、H/C原子比低、金屬含量高的特點(diǎn)。延遲焦化是高溫脫碳的熱裂化工藝，對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率較高，不使用催化劑，技術(shù)成熟、投資較低，是劣質(zhì)重油輕質(zhì)化的重要手段。近年原料日趨劣質(zhì)化，針對(duì)所加工劣質(zhì)重油的特性，延遲焦化工藝設(shè)計(jì)也須進(jìn)一步優(yōu)化，在保證生產(chǎn)安全的前提下，進(jìn)一步提高液體收率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境清潔化，提高裝置的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：劣質(zhì)重油；高溫脫碳；延遲焦化；工藝設(shè)計(jì)；生產(chǎn)安全

劣質(zhì)重油與常規(guī)重油相比具有黏度高、密度大、康氏殘?zhí)扛摺浜康?、瀝青質(zhì)含量高、重金屬含量高、硫氮氧等雜原子含量高等特點(diǎn)，其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的特點(diǎn)導(dǎo)致了高效轉(zhuǎn)化利用的困難性和復(fù)雜性。延遲焦化技術(shù)在應(yīng)對(duì)劣質(zhì)重油加工方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)安全、提高液體收率，環(huán)境清潔等方面。目前，很多煉廠還將延遲焦化裝置作為全廠的“下腳料”處理裝置，摻煉催化裂化油漿、脫油瀝青或乙烯焦油等，一般都會(huì)使得焦化原料密度、殘?zhí)?、粘度等均有增加，組分變重，性質(zhì)變差，影響輕質(zhì)油收率，也會(huì)影響加熱爐操作平穩(wěn)，影響裝置安全長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1結(jié)焦問(wèn)題的工藝優(yōu)化

1.1加熱爐爐管結(jié)焦加工劣質(zhì)重油時(shí)，加熱爐爐管結(jié)焦是最嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是在追求液體收率最大化的低循

環(huán)比條件下操作，加熱爐進(jìn)料性質(zhì)接近于焦化原料。提高管內(nèi)流速、縮短管內(nèi)停留時(shí)間、降低表面熱強(qiáng)度、提高爐管受熱均勻性、減少管內(nèi)介質(zhì)中易誘發(fā)結(jié)焦物（如Na+含量不大于10μg/g）等優(yōu)化工藝條件外，適量的餾分油循環(huán)可以有效地降低介質(zhì)粘度，提高流動(dòng)性能，并改善產(chǎn)品分布。如在遼河石化延遲焦化裝置上進(jìn)行的委油焦化工業(yè)試驗(yàn)中成功應(yīng)用的輕蠟油循環(huán)技術(shù)，完成了全委油焦化總循環(huán)比0.1的操作。

1.2分餾塔高溫段結(jié)焦對(duì)劣質(zhì)重油來(lái)說(shuō)，其結(jié)焦溫度低，與反應(yīng)油氣塔內(nèi)直接接觸換熱容易引起脫過(guò)熱段結(jié)焦，較常規(guī)渣油更加突出。當(dāng)循環(huán)比低于0.25時(shí)，脫過(guò)熱擋板上結(jié)焦嚴(yán)重。加工劣質(zhì)重油的裝置，宜采用全蠟油下回流脫過(guò)熱技術(shù)。輔之以高效噴頭分布器，將大大提高蠟油和循環(huán)油的分離精度，降低蠟油的殘?zhí)考案牲c(diǎn)，反應(yīng)油氣采用低壓降分布器分布，將常規(guī)的換熱擋板取消，避免低循環(huán)比下洗滌油量少擋板結(jié)焦問(wèn)題。分餾塔下部設(shè)循環(huán)油集油箱并設(shè)置循環(huán)油過(guò)濾設(shè)施和換熱器，部分回注集油箱降低溫度，防止結(jié)焦，還可以將集油箱內(nèi)焦粉攪動(dòng)帶出，減少進(jìn)入加熱爐的循環(huán)油焦粉含量。塔底設(shè)原料攪拌和循環(huán)回流攪拌可有效減少分餾塔底焦粉沉積，同時(shí)也有利于加熱爐的操作。

1.3焦炭塔頂油氣線(xiàn)結(jié)焦加工劣質(zhì)重油時(shí)，泡沫層較高，焦炭塔生產(chǎn)后期容易發(fā)生夾帶，造成焦炭塔的塔頂油氣出口處的油氣管線(xiàn)結(jié)焦，采用至少兩級(jí)的急冷油注入設(shè)施可以使之得以有效改善。采用霧化噴頭形式，能提高換熱效果，減少急冷油用量；減少結(jié)焦，有利于降低焦炭塔反應(yīng)壓力，提高液收；避免過(guò)去管道注入，急冷油噴到泡沫層，使泡沫層升高的現(xiàn)象。

2結(jié)鹽問(wèn)題的工藝優(yōu)化

在處理劣質(zhì)重油時(shí)，分餾塔頂結(jié)鹽問(wèn)題比較普遍。工藝上除了設(shè)置在線(xiàn)洗鹽流程外，應(yīng)考慮將分餾塔塔頂溫度升高，國(guó)外推薦124℃以上，保證無(wú)游離水析出，避免結(jié)鹽。實(shí)際生產(chǎn)中一般會(huì)盡量減少頂循取熱，啟用塔頂冷回流來(lái)提高塔頂溫度，但程度有限。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按冷回流設(shè)計(jì)，將塔頂溫度設(shè)置在124℃以上，設(shè)計(jì)負(fù)荷足夠大的塔頂冷卻系統(tǒng)能保證生產(chǎn)的靈活性。當(dāng)然，設(shè)計(jì)在線(xiàn)洗鹽流程時(shí)，也應(yīng)充分考慮三相分離器的油水分離空間，保證洗鹽時(shí)水量大幅增加后的油水分離效果。

3生產(chǎn)平穩(wěn)性問(wèn)題的工藝優(yōu)化

3.1加熱爐進(jìn)料波動(dòng)問(wèn)題影響延遲焦化裝置生產(chǎn)平穩(wěn)性的核心設(shè)備是加熱爐，循環(huán)比定量控制技術(shù)（或循環(huán)比定值調(diào)節(jié)技術(shù)）可維持恒定不變，不受分餾塔底液位波動(dòng)的影響，有利于加熱爐、焦炭塔及分餾塔的平穩(wěn)操作，維持產(chǎn)品性質(zhì)的穩(wěn)定。在加工劣質(zhì)重油時(shí)，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加突出，當(dāng)原料性質(zhì)變化時(shí)，可以靈活調(diào)節(jié)循環(huán)比，對(duì)分餾系統(tǒng)影響小，加熱爐進(jìn)料性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。

3.2彈丸焦問(wèn)題劣質(zhì)重油做原料時(shí)，彈丸焦常常是不可避免的。為了提高液體收率，采用的工藝條件均有利于促成彈丸焦生成。適當(dāng)?shù)幕責(zé)掟s分油可以調(diào)整加熱爐進(jìn)料性質(zhì)，可以緩解彈丸焦危害，不致于迫于處置彈丸焦引起切塔時(shí)間變化和生產(chǎn)調(diào)整，保證裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

在工藝設(shè)計(jì)上，一般會(huì)考慮冷焦下給水不暢時(shí)能上部給水的補(bǔ)救措施；借鑒國(guó)外技術(shù)，改常規(guī)的溢流冷焦為溢流冷焦加泡焦工藝，增加冷焦放水罐式旋流預(yù)過(guò)濾器，減少冷焦水罐的焦粉含量，避免冷焦水罐的頻繁清焦。冷焦放水經(jīng)冷水降溫后直接排向焦池，避免彈丸焦對(duì)管道的堵塞。

4液體收率問(wèn)題的工藝優(yōu)化

低壓、低循環(huán)比、高溫是提高液體收率最有效的手段。對(duì)于劣質(zhì)重油來(lái)說(shuō)，低壓、低循環(huán)比、高溫條件意味著加熱爐爐管結(jié)焦加快、分餾塔易結(jié)焦、彈丸焦易生成等問(wèn)題。主要必須通過(guò)設(shè)備技術(shù)的配套改進(jìn)才能保證裝置穩(wěn)定、安全的前提下，有效提高液體收率。

5結(jié)論

（1）劣質(zhì)重油具有密度大、殘?zhí)扛?、粘度大、瀝青質(zhì)含量高、H/C原子比低、金屬及硫、氮雜原子含量高的特點(diǎn)，熱穩(wěn)定性極差，在熱環(huán)境下，極易生成生焦前驅(qū)物，流動(dòng)性差，會(huì)快速聚合成焦，加工難度大。

（2）延遲焦化裝置加工劣質(zhì)重油面臨生產(chǎn)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)大、液體收率明顯下降、生產(chǎn)環(huán)境污染大的難題。

（3）通過(guò)工藝技術(shù)優(yōu)化保證裝置加工劣質(zhì)重油時(shí)，關(guān)鍵設(shè)備平穩(wěn)安全運(yùn)行，液體收率保持較高水平；同時(shí)升級(jí)環(huán)保措施，改善生產(chǎn)環(huán)境，做到裝置加工劣質(zhì)重油能安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]瞿國(guó)華主編.延遲焦化工藝與工程，中國(guó)石化出版社，2008年.

[2]辛靖，高楊，張海洪.劣質(zhì)重油沸騰床加氫技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2018（6）.

（作者單位：勝利油田石油化工總廠重油催化車(chē)間）