掺炼催化油浆对1.2Mt/a延迟焦化装置的影响

【摘 要】本文分析了延迟焦化装置掺炼催化油浆对延迟焦化装置产品分布及质量的影响，并对延迟焦化装置掺炼催化油浆存在的问题进行了分析。

【关键词】延迟焦化；催化油浆；掺炼；影响

0 引言

乌鲁木齐石化分公司炼油厂延迟焦化装置设计加工能力1.2Mt/a，于2011年11月建成投产，设计以100%减压渣油为原料，是炼油厂重油加工的主要装置，在全厂的重油平衡中起着至关重要的作用。为了解决催化油浆的出路，提高炼油厂经济效益，2012年4月尝试在1.2Mt/a延迟焦化装置掺炼催化油获得成功。为提高催化油浆的附加值、提高焦化处理量、提高炼油厂的整体经济效益提供了宝贵经验。

1 原料性质

1.1 减压渣油与催化油浆性质

表1 减压渣油和催化油浆的主要性质

由表1数据可以看出：

（1）与减压渣油相比，催化油浆密度大于减压渣油。其残炭、黏度均小于减压渣油。

（2）从族组成看，催化油浆与减压渣油相比，芳烃含量高达到65%以上，沥青质和胶质含量较低，饱和烃也相对较低。

（3）从重金属含量看，催化油漿较减压渣油小很多。

1.2 催化油浆与污油和催化油浆混合物的性质

表2 催化油浆与污油和催化油浆混合物的主要性质

由表2数据可以看出：

（1）催化油浆与污油混合后固含、粘度均有所降低。

（2）从族组成看，催化油浆与污油的混合物族组成更趋向于减压渣油。

2 掺炼油浆方案

2.1 为降低催化油浆中的催化剂颗粒对延迟焦化装置的影响，催化油浆必须在大罐中进行充分沉降，然后直接注入延迟焦化装置进料线，按一定比例进行在线混合，控制比例不大于5%。

2.2 将炼油厂回收的污油与大罐存储的催化油浆充分混合进行升温，与延迟焦化装置进料按照5%、8%、10%分阶段进行掺炼，通过油浆与污油混合改善油浆的性质。

2.3 掺炼催化油浆或者催化油浆与污油的混合物后，延迟焦化装置循环比从0.2提高至0.4，通过加大循环油的量改善加热炉进料性质。

3 掺炼催化油浆对装置的影响

3.1 对焦化产品分布的影响

表3 掺炼催化油浆对产品分布的影响

从表3可以看出，掺炼催化油浆后，汽油收率下降0.82%，柴油收率下降1.39%，蜡油收率上升1.1%，总液体收率和轻质油收率分别下降了0.05%和 1.15%，焦炭和干气产率分别上升了0.07%和0.9%，其中以柴油和焦炭收率变化最为显著。

3.2 对焦化装置产品质量的影响

3.2.1 蜡油产品

表4 掺炼催化油浆对蜡油产品质量影响

由表4可以看出蜡油质量有明显的变差，芳烃、胶质和沥青质含量上升，饱和烃含量下降。这主要是因为催化油浆中的芳烃含量较高，催化油浆中一部分稠环芳烃断裂侧链直接成为蜡油组分，或缩合为分子量较低的胶质和沥青质[1]，从而引起蜡油中芳烃、胶质和沥青质含量高，在相近馏程下蜡油的饱和烃含量低，则其密度大；胶质和沥青质含量高则残炭值高。

3.2.2 焦炭产品

表5 掺炼催化油浆对焦炭质量影响

由表5可知，掺炼油浆后，焦炭的灰分平均值上升了0.11%，若油浆掺炼比为 5%，油浆中的固体含量按4g/L计，则从理论计算可知，焦炭中的灰分含量可上升约 0.1%左右。因此，控制小比例掺炼油浆和控制催化油浆中的固体颗粒含量，对焦炭的灰分含量至关重要。

另外，掺炼催化油浆以后焦炭的挥发分有所上升，这与催化油浆中有较高的芳香烃有关。延迟焦化原料渣油中掺炼催化油浆以后会使芳烃含量增加，使其临界分解温度升高[2]，当操作条件不变时，则会使焦炭的挥发分有所上升。若提高炉出口反应温度，会加剧炉管结焦反而不利生产，因此在操作上，在焦炭塔大吹汽时，适当提高了蒸汽用量和延长了大吹汽的时间，达到降低焦炭的挥发分的目的。

3.3 对加热炉炉管结焦的影响

图1 加热炉四支炉管表面温度变化

从图1可看出，掺炼催化油浆后第一支和第二支炉管便面温度变化不大，但出现波动。第三支和第四支有明显的上升趋势。炉管外壁温度上升速度直接反映了炉管内壁结焦速度，说明掺炼催化油浆以后，对低温区域炉管结焦影响不大，而加剧了靠近炉管出口的高温区炉管结焦趋势，对装置长周期运行非常不利，存在这一现象的主要原因是：炉管的结焦速率为炉管焦生成速率与脱落速率之差[3]，其中炉管的焦生成速率与炉管管内壁温度及重油物性有关；脱落速率则受边界层厚度及边界层两边结焦前体物的浓度差有关，即主要与管内介质流动状态相关。

掺炼催化油浆后，一方面炉管内焦碳生成速率增大，另一方面炉管内焦碳脱落速率反而下降，共同加速了炉管内的结焦速率，并集中体现在靠近炉管出口的高温区[4]。在实际操作中，为了抑制结焦速率，加大炉管第二点注汽量50kg/h，以此提高炉管内焦碳脱落速率，加上装置循环比增大，炉管内的结焦速率得到最大程度的抑制。

4 结论

4.1 催化油浆作为二次裂化产物，其主要成分是带短侧链的稠环芳烃、胶质和沥青质，它们的反应以断侧链和缩合生焦为主[5]。相对于渣油而言，产品分布中焦炭和气体的产率较高，汽柴油的产率较低。

4.2 掺炼催化油浆后，产品蜡油和焦炭质量变差炉管结焦加剧，通过维持较小掺炼比、原料在线混合、适当加大循环比、严格控制催化油浆的固体颗粒、以及提高炉管注汽量等操作优化，可以有效约束掺炼催化油浆对装置产品和设备的负面影响。

4.3 催化油浆在焦化反应中仍可得到一定的轻组分产品，仍有一定的经济效益，并可切实解决油浆的出路问题，又能提高焦化装置的处理量，有助于炼厂重油平衡。

【参考文献】

[1]汪祖钧，严宇翔.延迟焦化装置掺炼FCC油浆工业试验考察[J].石油商技，2011（6）：64-67.

[2]杜学贵.掺炼催化油浆对延迟焦化装置生产的影响[J].化学工业与工程技术，2006，27（2）：41-43.

[3]瞿国华.延迟焦化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2007：57-59.

[4]王文智，张立海.延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的技术经济分析[J].中外能源，2007，12（5）：82-85.

[5]白继成.催化裂化油浆加工工艺浅析[J].甘肃科技，2009，25（20）：37-38.

[责任编辑：汤静]