溶劑脫瀝青裝置輕脫油作為DCC裝置原料研究與應(yīng)用

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.024

摘" 要：160萬t/a溶劑脫瀝青裝置原設(shè)計輕脫油供加氫裝置、重脫油供催化裂解裝置（DCC）。開工后根據(jù)輕脫油產(chǎn)品質(zhì)量及全廠物料平衡，研究增設(shè)輕脫油去DCC裝置作為原料流程，解決物料平衡問題，增加公司效益。該文詳細(xì)介紹原料供料研究過程及控制方向。

關(guān)鍵詞：溶劑脫瀝青裝置；輕脫油；直供料；液化氣；DCC裝置

中圖分類號：TE624" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）32-0095-05

Abstract： The original design of the 1.6 million t/a solvent deasphalting unit was for light deoiling for hydrogenation and heavy deoiling for DCC. After the start of construction， based on the quality of light deoiling products and the overall material balance of the factory， a light deoiling and DCC removal unit is added as the raw material flow to solve the problem of material balance and increase the benefit of the company. In this paper， the research process and control direction of raw material supply are introduced in detail.

Keywords： solvent deasphalting unit; light deoiling; direct feed; liquefied gas; DCC unit

160萬t/a溶劑脫瀝青裝置（以下簡稱“溶脫裝置”）采用“減壓渣油正丁烷溶劑2段脫瀝青”技術(shù)路線，以2#常減壓裝置減壓渣油為原料，以外購來的正丁烷為抽提溶劑，在抽提壓力為4.0～4.5 MPa，質(zhì)量溶劑比為3∶1、抽提器頂溫度為130～145 ℃、器頂/器底溫差為10 ℃的工藝條件下，以各種烴類在溶劑中的溶解度不同為基礎(chǔ)，將重脫油及瀝青質(zhì)自重油中脫除出來，可得到具有黏度小、殘?zhí)恐档?、金屬含量低、硫氮含量低及飽和分含量高等特點的輕脫瀝青油及重脫瀝青油。

裝置原設(shè)計所產(chǎn)輕脫油熱供至加氫裝置，重脫油熱供至DCC裝置。裝置開工后，根據(jù)實際產(chǎn)品質(zhì)量及公司整體的物料平衡，同時考慮加氫裝置原料飽和、無法消化輕脫油的現(xiàn)狀，輕脫油、重脫油、調(diào)和瀝青組分全部直接去罐區(qū)。

根據(jù)輕脫油性質(zhì)及DCC裝置的運行工況，經(jīng)研究，考慮增設(shè)輕脫油熱供至DCC裝置流程，可解決全廠物料平衡問題同時可實現(xiàn)上下游直供料，增加公司整體經(jīng)濟(jì)效益，故對輕脫油性質(zhì)及常規(guī)DCC進(jìn)料性質(zhì)進(jìn)行研究判斷，并計劃增設(shè)輕脫油熱供至DCC裝置的流程，實現(xiàn)輕脫油供DCC裝置，在解決全廠物料平衡的同時實現(xiàn)熱供料互供，降低運行成本。

1" 研究思路

對比輕脫油性質(zhì)與DCC常規(guī)進(jìn)料1#常減壓常壓油渣及尾油性質(zhì)，找出主要參數(shù)變化，分析供料前可能對下游裝置的影響。

對供料性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，對比DCC裝置運行指標(biāo)，探究供料性質(zhì)符合性。

制定現(xiàn)場流程改造方案，結(jié)合工藝參數(shù)，對標(biāo)設(shè)計，在保留原有流程功能的同時，實現(xiàn)輕脫油去DCC裝置流程改造。

分批次直供，根據(jù)DCC裝置運行情況逐步提升直供比例，盡量避免造成下游裝置波動。

若直供后整體運行穩(wěn)定，根據(jù)溶脫裝置不同原料性質(zhì)，固化操作數(shù)據(jù)，保持供料性質(zhì)穩(wěn)定。

2" 輕脫油產(chǎn)品質(zhì)量及DCC進(jìn)料對比

溶劑脫瀝青裝置常規(guī)原料有QHD、BZ、CFD原油的減壓渣油，3種原料根據(jù)原油資源經(jīng)常切換，取3種常規(guī)原料輕脫油化驗數(shù)據(jù)均值，溶脫裝置負(fù)荷在120 t/h（負(fù)荷63%）基數(shù)下，輕脫油平均收率為35%，產(chǎn)量為42 t/h，輕脫油質(zhì)量見表1。

從表1可以看出，輕脫油總體性質(zhì)與常壓渣油基本類似，但也存在些區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

密度和餾程要高于常壓渣油，比常壓渣油質(zhì)量重，但殘?zhí)繛?.87%，低于常渣質(zhì)量，以此推斷輕脫油直鏈烷烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量要明顯低于常壓渣油，主要成分是環(huán)烷烴和芳烴，對下游裝置的產(chǎn)品分布會造成一定影響。

硫含量指標(biāo)為0.257%稍高于常壓渣油，會影響精制干氣和產(chǎn)品MTBE中硫含量變化，過程中精制裝置可適當(dāng)提高堿液置換量，保證產(chǎn)品硫化物含量合格。

氮含量指標(biāo)0.26%，高于常渣質(zhì)量，其次要注意低溫?zé)焽柰馀艧煔釹O2、NOx濃度，及時提高煙脫除塵塔堿液注入量，避免外排煙氣超環(huán)保指標(biāo)。

重金屬含量要明顯低于常壓渣油，質(zhì)量較好，碳?xì)浜颗c常渣比較接近。

綜上數(shù)據(jù)來看，輕脫油供料中硫、氮、殘?zhí)?、密度指?biāo)變化，但與原有供料數(shù)據(jù)偏離不明顯，且其余參數(shù)相對較好，操作上可根據(jù)工況變化進(jìn)行調(diào)整操作，具有對應(yīng)的調(diào)整手段，輕脫油供料具有較好的可行性。

3" 供料性質(zhì)預(yù)測

輕脫油向DCC裝置供料計劃分3個階段進(jìn)行，初期按照10～15 t/h進(jìn)行，裝置運行正常后提至20～25 t/h，最后根據(jù)DCC裝置實際運行工況逐步將輕脫油全供DCC裝置，輕脫油供料期間，DCC裝置加工總量逐步提升至255 t/h（97%負(fù)荷）運行，受制于DCC負(fù)荷（97%）實際運行工況，下游配套氣分裝置已達(dá)到滿負(fù)荷運行工況，裝置已無余地再提高負(fù)荷問題，在DCC裝置達(dá)到97%工況下，DCC原料物料平衡通過1#常減壓裝置加工負(fù)荷減少常渣措施進(jìn)行平衡。下面根據(jù)DCC原料配比情況進(jìn)行初步供料與全部供料性質(zhì)預(yù)測，并與DCC裝置原料控制指標(biāo)進(jìn)行對比，具體見表2、表3。

按照輕脫油質(zhì)量預(yù)測，輕脫油42 t/h全部往DCC裝置供料，DCC原料基本符合質(zhì)量指標(biāo)。

4" 流程改造

溶脫裝置北界區(qū)原有輕脫油熱供至加氫管線，重脫油原有熱供至DCC管線，由于重脫油目前不外送，故可利用此兩條線，增設(shè)輕脫油與重脫油熱供跨線流程，既可實現(xiàn)輕脫油熱供至DCC。根據(jù)現(xiàn)場實際管線布置，在輕脫油及重脫油直供料邊界管線增效跨線，配套至污油流程。輕脫油可走裝置內(nèi)流程，利用原有儀表作為溫度、壓力、流量監(jiān)控。該改造方式有以下優(yōu)勢。

可實現(xiàn)輕脫油直供流程，原管線設(shè)計參數(shù)均符合改造后操作要求。

配套至污油流程，方便后期進(jìn)行退油吹掃等操作需求。

蒸汽系統(tǒng)利用原管線蒸汽線即可實現(xiàn)頂油吹掃等操作需求。

空間利用率較高，施工材料需求相對較少，投資費用低，投資回報率高。

5" 溶脫裝置供料操作主要參數(shù)控制

輕脫油逐步直供后，保持輕脫油質(zhì)量穩(wěn)定是保證下游裝置平穩(wěn)過渡并運行的重點，根據(jù)溶脫開工后操作摸索數(shù)據(jù)來看，目前不同原料下操作參數(shù)已基本固化，在輕脫油直供期間數(shù)據(jù)需保持穩(wěn)定運行，切換原油期間及時進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。引常減壓裝置原油加工經(jīng)常處于混煉狀態(tài)，在固化單煉期間常規(guī)操作數(shù)據(jù)的同時兼顧混煉期間的操作數(shù)據(jù)，減小不同原料下的波動。主要操作參數(shù)控制參考數(shù)據(jù)見表4。

6" 供料操作要點

因輕脫油為首次加工，為確保裝置平穩(wěn)運行，在加工溶脫輕脫油時，制定操作要點如下。

第一，因溶脫輕脫瀝青質(zhì)油性質(zhì)總體與石蠟-中間基常壓渣油類似，在加工時可以代替部分常壓渣油，前期按10～15 t/h進(jìn)行少量摻煉，如原料中的硫氮含量未超工藝指標(biāo)且未對產(chǎn)品分布造成較大影響的情況下，可考慮逐步提高溶脫輕脫瀝青油加工比例，直至全供。

第二，目前液化氣產(chǎn)量是制約裝置生產(chǎn)負(fù)荷瓶頸問題，液化氣產(chǎn)量過大，會造成精制裝置操作波動，同時會導(dǎo)致產(chǎn)品丙烯質(zhì)量不合格，輕脫油直供初期DCC裝置暫維持255 t/h最大處理量，后期根據(jù)產(chǎn)品分布液化氣產(chǎn)量可適當(dāng)提高處理負(fù)荷。

第三，密切注意油品性質(zhì)變化對反應(yīng)生焦量的影響，加工時還需重點關(guān)注外取熱器產(chǎn)汽量變化，可通過油漿回?zé)捔窟M(jìn)行平衡，盡量保持裝置操作平穩(wěn)。

第四，因溶脫輕脫瀝青油中硫氮含量要高于常壓渣油，要注意低溫?zé)焽柰馀艧煔釹Ox、NOx濃度，及時提高煙脫除塵塔堿液注入量，避免外排煙氣超環(huán)保指標(biāo)，同時要重點關(guān)注精制干氣和產(chǎn)品MTBE中硫含量變化，精制裝置可適當(dāng)提高堿液置換量，保證產(chǎn)品硫化物含量合格。

第五，因溶脫輕脫瀝青油直鏈烷烴含量較低，環(huán)烷烴芳烴含量增加，產(chǎn)品液化氣、丙烯收率會降低，汽油、碳十粗芳烴收率會增加，分餾穩(wěn)定系統(tǒng)、精制氣分MTBE裝置相應(yīng)做好操作調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，另外，根據(jù)實際工況可適當(dāng)提高新鮮劑的加注量，保證催化劑性能指標(biāo)，提高原料催化裂解反應(yīng)深度。

7" 投用效果

7.1 熱供量控制

技改項目驗收合格后，組織人員完成了蒸汽吹掃、試壓、儀表調(diào)校和介質(zhì)準(zhǔn)備等工作，以上工作完成后，項目正式投用投用，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整，輕脫熱供量穩(wěn)定在45 t/h左右。不同原油切換及混煉期間輕脫油熱供量變化5 t/h以內(nèi)，直供料穩(wěn)定控制。

7.2" 經(jīng)濟(jì)效益

7.2.1" 熱供提量節(jié)能計算

項目投用后，輕脫油熱供量約為45 t/h，外送溫度約為130 ℃，罐區(qū)供料溫度約為80 ℃。蠟油密度約為0.93 t/m3，查表可得蠟油由70 ℃提升至130 ℃，熱焓增加約為31 kcal/kg，換算為能量約為31×4.186 8=129.79 kJ/kg=0.129 79 MJ/kg。

年開工時數(shù)按照8 400 h計算，輕脫油熱供約為8 400×45×1 000=378 000 000 kg，能量增加約為378 000 000×0.129 79=49 060 620 MJ。

燃料氣低發(fā)熱值約為37.5 MJ/kg，折算為燃料氣約為49 060 620/37.5=1 308 283.2 kg=1 308.283 2 t。

燃料氣燃動成本約為2 513元/t，換算節(jié)約成本為

1 308.283 2×2 513≈3 287 715.681 6元≈328.77萬元/a。

7.2.2" 節(jié)省用能計算

項目投用后，節(jié)省了機泵轉(zhuǎn)運電力消耗，機泵功率為55 kW，年開工數(shù)為8 400 h，用電量約為55×8 400=462 000 kWh=462 000度電，每度電成本約為0.56元，計算增加成本462 000×0.56=258 720元=25.87萬元/a。

7.2.3" 經(jīng)濟(jì)效益

總體效益計算：219.18+25.87=354.64萬元/a。

7.2.4" DCC裝置運行情況

根據(jù)固化數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，在穩(wěn)定各種原料狀態(tài)的前提下，對比DCC裝置運行數(shù)據(jù)，DCC裝置的主要運行數(shù)據(jù)如下。

再生煙氣化驗數(shù)據(jù)見表5。

常壓渣油性質(zhì)穩(wěn)定、尾油穩(wěn)定的情況下，收集相關(guān)數(shù)據(jù)可知，直供輕脫油后原料中硫氮含量均有所增加，原料的密度和餾程也有所增加，而殘?zhí)贾瞪杂薪档停亟饘俸炕颈３植蛔?。原料密度變化會對DCC裝置產(chǎn)品分布發(fā)生變化，硫含量有所上升，但基本控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。氮含量有所上升，但從煙氣排放數(shù)據(jù)來看，煙氣氮含量低于控制指標(biāo)100 （v/v）/%以下。

由表6可知，加工同種常壓渣油，原料反應(yīng)深度變化，產(chǎn)品分布有所變化。液化氣收率降低了2.13%，裂解重芳烴收率提高了1.74%，生焦收率提高了0.09%。

由表7可知，加工輕脫油后，產(chǎn)品裂解干氣中硫化氫含量增加了350 mL/m3，乙烯選擇性有所降低，乙烯體積含量降低了1.06%。

由表8可知，加工輕脫油后，產(chǎn)品液化氣中硫含量上漲了104 mg/m3，丙烯體積組成增加了0.31%。

由表9可知，直供輕脫油后，裂解石腦油中硫含量增加了53 mg/g。芳烴含量基本維持不變，烯烴含量提高了2.6%。

8" 輕脫油直供應(yīng)用小結(jié)

輕脫油直供解決了全廠物料平衡問題，消化了溶劑脫瀝青裝置物料，解決了溶劑脫瀝青裝置開工后的物料去向問題，增加了公司整體經(jīng)濟(jì)效益。

輕脫油直供后，實現(xiàn)了裝置線互供，同時降低了罐區(qū)輕輕脫油冷料泵電耗，熱量回收及節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益較好，總體效益約為354.6萬元/a。

輕脫油直供后原料中硫氮含量有所增加，原料的密度和餾程有所增加，而殘?zhí)贾瞪杂薪档?，重金屬含量基本保持不變。原料密度變化會對DCC裝置產(chǎn)品分布影響不明顯；硫含量有所上升，但基本控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。氮含量有所上升，但從煙氣排放數(shù)據(jù)來看，煙氣氮含量低于控制指標(biāo)100 （v/v）/%以下。

9" 技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景

輕脫油直供DCC裝置根據(jù)在解決公司物料平衡，裝置實際應(yīng)用方面取得了較好的效果。

對于需要進(jìn)行物料平衡消化的裝置具有較好的示范和指導(dǎo)意義。對于同類型工藝改造具有實例參考意義，對于新建裝置在熱供系統(tǒng)設(shè)計具有參考意義。

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作者簡介：高健（1992-），男，技術(shù)員。研究方向為化學(xué)工程。