石油化工劣質重油延遲焦化工藝探討

侯強

摘要：劣質重油具有沸點高、凝點高、硫和氮含量高酸值高、殘炭高、粘度大、自燃點低、熱穩定性差、流動性極差、H/C原子比低、金屬含量高的特點。延遲焦化是高溫脫碳的熱裂化工藝，對原料適應性強，轉化率較高，不使用催化劑，技術成熟、投資較低，是劣質重油輕質化的重要手段。近年原料日趨劣質化，針對所加工劣質重油的特性，延遲焦化工藝設計也須進一步優化，在保證生產安全的前提下，進一步提高液體收率，實現生產環境清潔化，提高裝置的技術水平。

關鍵詞：劣質重油；高溫脫碳；延遲焦化；工藝設計；生產安全

劣質重油與常規重油相比具有黏度高、密度大、康氏殘炭高、氫含量低、瀝青質含量高、重金屬含量高、硫氮氧等雜原子含量高等特點，其組成、結構和性質上的特點導致了高效轉化利用的困難性和復雜性。延遲焦化技術在應對劣質重油加工方面具有獨特的優勢，其工藝優化設計主要體現在生產安全、提高液體收率，環境清潔等方面。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，一般都會使得焦化原料密度、殘炭、粘度等均有增加，組分變重，性質變差，影響輕質油收率，也會影響加熱爐操作平穩，影響裝置安全長周期運行。

1結焦問題的工藝優化

1.1加熱爐爐管結焦加工劣質重油時，加熱爐爐管結焦是最嚴重的問題，尤其是在追求液體收率最大化的低循

環比條件下操作，加熱爐進料性質接近于焦化原料。提高管內流速、縮短管內停留時間、降低表面熱強度、提高爐管受熱均勻性、減少管內介質中易誘發結焦物（如Na+含量不大于10μg/g）等優化工藝條件外，適量的餾分油循環可以有效地降低介質粘度，提高流動性能，并改善產品分布。如在遼河石化延遲焦化裝置上進行的委油焦化工業試驗中成功應用的輕蠟油循環技術，完成了全委油焦化總循環比0.1的操作。

1.2分餾塔高溫段結焦對劣質重油來說，其結焦溫度低，與反應油氣塔內直接接觸換熱容易引起脫過熱段結焦，較常規渣油更加突出。當循環比低于0.25時，脫過熱擋板上結焦嚴重。加工劣質重油的裝置，宜采用全蠟油下回流脫過熱技術。輔之以高效噴頭分布器，將大大提高蠟油和循環油的分離精度，降低蠟油的殘炭及干點，反應油氣采用低壓降分布器分布，將常規的換熱擋板取消，避免低循環比下洗滌油量少擋板結焦問題。分餾塔下部設循環油集油箱并設置循環油過濾設施和換熱器，部分回注集油箱降低溫度，防止結焦，還可以將集油箱內焦粉攪動帶出，減少進入加熱爐的循環油焦粉含量。塔底設原料攪拌和循環回流攪拌可有效減少分餾塔底焦粉沉積，同時也有利于加熱爐的操作。

1.3焦炭塔頂油氣線結焦加工劣質重油時，泡沫層較高，焦炭塔生產后期容易發生夾帶，造成焦炭塔的塔頂油氣出口處的油氣管線結焦，采用至少兩級的急冷油注入設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；減少結焦，有利于降低焦炭塔反應壓力，提高液收；避免過去管道注入，急冷油噴到泡沫層，使泡沫層升高的現象。

2結鹽問題的工藝優化

在處理劣質重油時，分餾塔頂結鹽問題比較普遍。工藝上除了設置在線洗鹽流程外，應考慮將分餾塔塔頂溫度升高，國外推薦124℃以上，保證無游離水析出，避免結鹽。實際生產中一般會盡量減少頂循取熱，啟用塔頂冷回流來提高塔頂溫度，但程度有限。設計時，應按冷回流設計，將塔頂溫度設置在124℃以上，設計負荷足夠大的塔頂冷卻系統能保證生產的靈活性。當然，設計在線洗鹽流程時，也應充分考慮三相分離器的油水分離空間，保證洗鹽時水量大幅增加后的油水分離效果。

3生產平穩性問題的工藝優化

3.1加熱爐進料波動問題影響延遲焦化裝置生產平穩性的核心設備是加熱爐，循環比定量控制技術（或循環比定值調節技術）可維持恒定不變，不受分餾塔底液位波動的影響，有利于加熱爐、焦炭塔及分餾塔的平穩操作，維持產品性質的穩定。在加工劣質重油時，該技術的優勢更加突出，當原料性質變化時，可以靈活調節循環比，對分餾系統影響小，加熱爐進料性質相對穩定。

3.2彈丸焦問題劣質重油做原料時，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。適當的回煉餾分油可以調整加熱爐進料性質，可以緩解彈丸焦危害，不致于迫于處置彈丸焦引起切塔時間變化和生產調整，保證裝置運行平穩。

在工藝設計上，一般會考慮冷焦下給水不暢時能上部給水的補救措施；借鑒國外技術，改常規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過濾器，減少冷焦水罐的焦粉含量，避免冷焦水罐的頻繁清焦。冷焦放水經冷水降溫后直接排向焦池，避免彈丸焦對管道的堵塞。

4液體收率問題的工藝優化

低壓、低循環比、高溫是提高液體收率最有效的手段。對于劣質重油來說，低壓、低循環比、高溫條件意味著加熱爐爐管結焦加快、分餾塔易結焦、彈丸焦易生成等問題。主要必須通過設備技術的配套改進才能保證裝置穩定、安全的前提下，有效提高液體收率。

5結論

（1）劣質重油具有密度大、殘炭高、粘度大、瀝青質含量高、H/C原子比低、金屬及硫、氮雜原子含量高的特點，熱穩定性極差，在熱環境下，極易生成生焦前驅物，流動性差，會快速聚合成焦，加工難度大。

（2）延遲焦化裝置加工劣質重油面臨生產運行安全風險大、液體收率明顯下降、生產環境污染大的難題。

（3）通過工藝技術優化保證裝置加工劣質重油時，關鍵設備平穩安全運行，液體收率保持較高水平；同時升級環保措施，改善生產環境，做到裝置加工劣質重油能安、穩、長、滿、優，提高經濟效益。

參考文獻

[1]瞿國華主編.延遲焦化工藝與工程，中國石化出版社，2008年.

[2]辛靖，高楊，張海洪.劣質重油沸騰床加氫技術現狀及研究進展[J].無機鹽工業，2018（6）.

（作者單位：勝利油田石油化工總廠重油催化車間）