渣油減粘裂化延遲焦化組合工藝技術(shù)

1、渣油減粘裂化延遲焦化組合工藝技術(shù)渣油減粘裂化延遲焦化組合工藝技術(shù)王宗賢王宗賢郭愛軍郭愛軍張會君張會君葉躍元葉躍元房延偉房延偉中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院重質(zhì)油國家重點實驗室(東營257061)摘要：本文在分析國內(nèi)延遲焦化技術(shù)發(fā)展的動力、存在的問題的基礎(chǔ)上，重點介紹由中國石油大學(xué)（華東）重質(zhì)油國家重點實驗室研究開發(fā)的兩項渣油熱轉(zhuǎn)化新技術(shù)。其中DCHLH延遲焦化新技術(shù)具有高液收、高石油焦質(zhì)量和長操作周期及靈活調(diào)控產(chǎn)物分布的效能。渣油減粘

2、裂化－延遲焦化組合工藝技術(shù)（VBDC）可以延長延遲焦化開工周期，提高綜合液收3％～5％，改善產(chǎn)物分布（提高柴汽比），消除彈丸焦的效能，特別適合超稠油渣油的深加工。關(guān)鍵詞：延遲焦化減粘裂化組合工藝操作周期延遲焦化是重油輕質(zhì)化的重要手段，操作成本低廉，適合各種性質(zhì)的重質(zhì)油的深加工，特別適用于大量處理劣質(zhì)渣油。為了滿足市場對輕質(zhì)燃料油特別是柴油需求量的增加，延遲焦化技術(shù)越來越受到煉油企業(yè)的普遍重視，隨著渣油進(jìn)一步變重變劣，我國延遲焦化工藝在煉

3、油廠中的作用日益突出。對于劣質(zhì)重油的深加工來說重油延遲焦化技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。據(jù)報道，至2010年，美國還將增加延遲焦化能力1200104ta。國內(nèi)延遲焦化加工能力更是迅速發(fā)展中石油、中石化、中海油等大石油公司及地方煉廠爭相建設(shè)與發(fā)展延遲焦化加工能力，正在建設(shè)和計劃建設(shè)的延遲焦化年總加工能力超過2000104t，到2005年底，國內(nèi)延遲焦化年總加工能力將超過4500104t。例如，中國石油天然氣股份公司所屬石化企業(yè)延遲焦化加工能力也是迅

4、速發(fā)展，總加工能力近期可達(dá)到年1800104t。如撫順、大慶、錦州、錦西、遼化五家分公司共有六套延遲焦化裝置，原設(shè)計總加工能力470104ta，到2003年改造后已形成800104ta能力。其中加工大慶減壓渣油有兩家，為撫順、大慶延遲焦化裝置；加工遼河減壓渣油的有三家，為錦州、錦西、遼化延遲焦化裝置。延遲焦化加工能力不斷擴大，焦化原料也不斷變化，如遼化延遲焦化目前加工的原料為大慶、遼河和俄羅斯混合減壓渣油（比例為5：4：1）。不同的裝置

5、，裝置操作參數(shù)也差別較大，如克拉瑪依石化和遼河石化采用大循環(huán)比操作，撫順和大慶石化延遲焦化循環(huán)比也超過0.5，操作壓力與溫度也有顯著差別，產(chǎn)物分布和石油焦質(zhì)量差別也較大，綜合液收偏低，生焦率偏高。國內(nèi)延遲焦化如此迅速發(fā)展的動力概括起來有下面幾個方面的原因：a)渣油加氫和重油催化裂化對原料性質(zhì)要求都很苛刻，特別是原料的殘?zhí)亢徒饘俸恳髧?yán)格。目前國內(nèi)只有三套渣油固定床加氫裝置，裝置建造成本和操作成本較高。即使擁有VRDS裝置的齊魯石化，也

6、在擴大和新建延遲焦化，加工能力擴大了1.5倍。b)重油催化裂化汽油烯烴和硫含量太高燒焦負(fù)荷大（浪費資源），因而RFCC向FCC技術(shù)回歸是國內(nèi)發(fā)展一大趨勢，從而增加了延遲焦化的原料。c)我國原油偏重，渣油約占原油的40％～60％，除部分資源可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)道路瀝青外，延遲焦化是這部分渣油深加工的有效途徑，延遲焦化技術(shù)相對成熟，建造成本低，便于操作。d)我國烯烴裂解原料和重整原料不足，延遲焦化石腦油可以作為其原料補充資源。雖然我國延遲焦化的加工

7、能力僅次于美國，居世界第二位，但技術(shù)上與國外先進(jìn)水平差距較大，主要表現(xiàn)在爐管燒焦周期較短、容易出現(xiàn)彈丸焦、石油焦質(zhì)量不高，產(chǎn)物分布不能靈活調(diào)控。以焦炭產(chǎn)率為例，國外的焦炭殘?zhí)恐纫呀?jīng)降到1.3我國延遲焦化的焦炭產(chǎn)率原料殘?zhí)恐雀哌_(dá)1.6～1.8。近年來世界各大石油公司加速了對延遲焦化技術(shù)的研究和改進(jìn)。研究和改進(jìn)的方向主要集中在追求高液收的同時防止彈丸焦的生成，增加柴油收率和調(diào)控產(chǎn)物分布和提高焦炭質(zhì)量，優(yōu)化操作及改進(jìn)工藝流程延長開工周期。

8、最近國內(nèi)針對劣質(zhì)原油渣油延遲焦化大都傾向于采取大循環(huán)比操作進(jìn)行設(shè)計，如塔河石化100104ta延遲焦化，遼河石化100104ta延遲焦化、克拉瑪依120104ta延遲焦化和山東7家地方煉油廠新開工或正在設(shè)計的30104～100104ta延遲焦化，其中已經(jīng)開工的有遼河石化、克拉瑪依石化和塔河石化的延遲焦化，山東2家地方煉廠的延遲焦化采取蠟油全循環(huán)最大量生產(chǎn)柴油和石腦油，不提供催化裂化原料。但是，這些大循環(huán)比操作，開工后，都遇到球狀小顆粒彈

9、丸焦的問題，焦炭質(zhì)量不高，易碎，揮發(fā)分含量高。雖然用于大循環(huán)比操作的物料平衡設(shè)計數(shù)據(jù)很容易得到，但是缺乏對不同循環(huán)比下焦化原料生焦趨勢和如何提高這種操作條件下的輕油收率及提高石油焦質(zhì)量的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)。摻煉不同原料(如脫油瀝青，和或焦化蠟油等)對延遲焦化產(chǎn)物分布和爐管結(jié)焦趨勢的研究也不夠深入。我們對焦化蠟油不同餾分段以及脫油瀝青的受熱生焦趨勢進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)重焦化蠟油和脫油瀝青的初期生焦趨勢比原始渣油更甚，不同餾分段蠟油和脫油瀝青對焦化原料

10、的膠體穩(wěn)定性影響不同，其化學(xué)氫轉(zhuǎn)移能力不同，這些都影響延遲焦化爐管結(jié)焦和產(chǎn)物的分布。在對不同原料進(jìn)行摻煉時，它們的配伍性和氫轉(zhuǎn)移化學(xué)將影響生焦趨勢，甚至?xí)嗷ゴ龠M(jìn)生焦，降低輕質(zhì)油收率，因此應(yīng)對其膠體穩(wěn)定性、氫轉(zhuǎn)移化學(xué)和生焦趨勢進(jìn)行評價，并以此對循環(huán)流程和注水程式進(jìn)行調(diào)控。中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國家重點實驗室在渣油的物理化學(xué)性質(zhì)、亞組分配伍性熱轉(zhuǎn)化、亞組分受熱氫轉(zhuǎn)移能力和受熱中間相形成與抑制、瀝青質(zhì)的締合性質(zhì)與渣油膠體穩(wěn)定性等方面歷經(jīng)

11、10多年基礎(chǔ)研究，開創(chuàng)性地揭示了不同渣油熱轉(zhuǎn)化的內(nèi)在本質(zhì)，開發(fā)出了具有氫轉(zhuǎn)移導(dǎo)向作用和膠體穩(wěn)定作用的焦化改進(jìn)劑。在上述研究的基礎(chǔ)上成功開發(fā)出了DCHLH延遲焦化新技術(shù)，該新技術(shù)在獲得高液收的同時在防止彈丸焦的生成、改善產(chǎn)物分布、延長操作周期和焦炭質(zhì)量方面達(dá)到國際先進(jìn)水平。通過調(diào)控渣油熱反應(yīng)體系的膠體穩(wěn)定性和內(nèi)部氫轉(zhuǎn)移、減少渣油反應(yīng)體的環(huán)化芳構(gòu)化、延緩爐管結(jié)焦、降低石油焦殘?zhí)康谋戎担瑥亩档褪徒巩a(chǎn)率并獲得高液收而不產(chǎn)生彈丸焦。在對焦化原

12、料及其組分氫轉(zhuǎn)移能力、焦化餾分油的氫轉(zhuǎn)移能力和膠體穩(wěn)定性的定量診斷基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)餾分的適量循環(huán)，并使用恰當(dāng)?shù)慕够倪M(jìn)劑，調(diào)控和改善產(chǎn)物分布和延長操作周期。該新技術(shù)具有雙高一長的特點和靈活調(diào)控產(chǎn)物分布的效能：高液收。比常規(guī)焦化技術(shù)提高焦化液收2.03.0%（并同時保證不生成彈丸焦）。高石油焦質(zhì)量。不僅石油焦產(chǎn)率降低而且揮發(fā)分顯著降低；改進(jìn)石油焦紋理結(jié)構(gòu)，防止彈丸焦的生成。長操作周期。調(diào)控渣油熱轉(zhuǎn)化膠體穩(wěn)定性與氫轉(zhuǎn)移，延緩爐管結(jié)焦，延長燒

13、焦周期。中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國家重點實驗室還針對劣質(zhì)渣油、稠油和脫油瀝青粘度高、殘?zhí)恐蹈?，延遲焦化加熱爐管容易結(jié)焦的特點，基于渣油熱轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)研究開發(fā)出了減粘裂化－焦化組合工藝（UPC－VBDC），可以延長延遲焦化開工周期，提高綜合液收3～5％，改善產(chǎn)物分布（提高柴汽比）。針對國內(nèi)延遲焦化蠟油循環(huán)操作以及焦化原料中摻煉部分脫油瀝青的實際情況，對焦化蠟油不同餾分段的受熱生焦趨勢進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)重焦化蠟油的初期生焦趨勢比原始渣油更甚，不同

14、脫油瀝青和焦化原料的調(diào)和比例存在最優(yōu)化，不同餾分段蠟油和不同調(diào)和比例的脫油瀝青對焦化原料的膠體穩(wěn)定性影響都不同，其氫轉(zhuǎn)移能力也不盡相同，這些都影響延遲焦化爐管結(jié)焦和產(chǎn)物的分布。從而開發(fā)出了渣油減粘裂化－延遲焦化組合工藝技術(shù)（VBDC）。該項技術(shù)目前已經(jīng)完成實驗室基礎(chǔ)研究與工藝開發(fā)，并已形成工藝包。目前正對遼河渣油減粘條件進(jìn)行系統(tǒng)試驗，從而優(yōu)化減粘裂化－延遲焦化組合工藝流程和條件，應(yīng)用該技術(shù)對奧里油和國內(nèi)超稠油進(jìn)行綜合評價。我國中石油、中

15、石化、中海油都有相當(dāng)量的稠油或者超稠油產(chǎn)能，粘度較高的劣質(zhì)原油（如奧里油和蘇丹油）進(jìn)口量逐年增加，VBDC組合工藝技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。我們與有關(guān)單位合作已經(jīng)開發(fā)出的延遲焦化系列（我們與有關(guān)單位合作已經(jīng)開發(fā)出的延遲焦化系列（集成）新技術(shù)如下：新技術(shù)如下：a)依據(jù)重油摻煉配伍性原理和受熱生焦機制，優(yōu)化延遲焦化進(jìn)料新技術(shù)；b)基于不同焦化原料熱轉(zhuǎn)化特性和生焦趨勢的注水優(yōu)化新技術(shù)；c)基于大油氣管線生焦機理研究開發(fā)的防焦新技術(shù)；d)基于不同