延遲焦化及減黏裂化在重質油加工方面的研究

李 嘉，王紫玉，陳中娜

（中海油煉油化工科學研究院，山東青島 266555）

1 延遲焦化工藝及技術發展方向探討

1.1 工藝原理

延遲焦化指將原料油加熱到焦化反應溫度，在反應容器中暫不生焦，直到進入焦炭塔再生焦的延時手法。原油中的大部分雜質都在渣油中，甚至還伴有一些重金屬含量的元素，從而導致對渣油的深度加工較為困難。由于延遲焦化技術工藝較為成熟，已被普遍應用于煉油工業中，是處理渣油能力最主要的技術之一。

1.2 中試裝置工藝描述

原料油加熱到120℃左右，由原料泵抽出，經計量與來自分餾塔底的循環油以及一定比例的高溫水蒸汽混合后進入重油加熱爐加熱，控制加熱爐的出口溫度為 450～510℃，然后高溫油氣經轉油線從焦炭塔底進入焦炭塔進行焦化反應，該過程控制焦炭塔的反應溫度（塔頂400℃左右，塔底 490℃左右）和塔頂壓力；其生成油氣進入蒸餾塔進行分餾，控制分餾塔塔底的溫度為330℃左右，并在塔的下部注入一定量的高溫水蒸氣對重油進行氣提；來自分餾塔塔頂的物料經三級套管冷凝器冷卻后，不凝氣體計量放空，回收 C5 至蠟油餾分到輕烴接收罐和輕油接收罐；來自分餾塔塔底的重餾分油經循環泵輸送到重油預熱爐的入口與新鮮原料混合，計量循環油量（計算循環比）。如圖1所示。

圖1 延遲焦化中試裝置工藝流程

1.3 延遲焦化的工藝現狀

目前焦化裝置的原料呈現多樣化，渣油類主要有常壓、減壓和減黏類，還有重質燃料油、超稠原油（主要進口）以及煤焦油等類型；一些石油、化工、煉油廠、建筑等企業產生的原料廢品如油漿、瀝青、廢胺液、酸液、污泥、污油等也作為原料送入焦化裝置進行處理，因此造成油品劣質化明顯加重的趨勢。伴隨著環保要求的升高，隨之而來的加工難度也在增大[1]。

1.4 延遲焦化技術發展方向探討

1.4.1 針狀焦產品研發技術

針狀焦近些年普遍受到國內外客戶的青睞，主要在于其具有良好的結晶度和石墨化特性，另外針狀焦機械性能比較優越，具備熱膨脹系數低，輕度高的優點，目前針狀焦市場需求較大，國內產能嚴重不足。因此積極加大對針狀焦產品的技術研發力度，形成良好工藝生產流程，將有助于解決國內外需求現狀，解決國內油漿滯銷等銷售難題。按照市場價格，針狀焦煅燒后采購價格已經超過 1 萬元/t，其加工副產品如汽油、柴油等市場價格均比原料油漿高，因此針狀焦產品開發效益較好，并且針狀焦加工生產工藝流程及技術一旦得到大力推廣并投產，將進一步拓展延遲焦化技術新的發展局面。

1.4.2 嚴重劣質化渣油處理

目前，比較成熟的生產工藝“渣油加氫+催化”路線應用較為普遍，其特點在于輕油收率高，效益明顯，但是該技術對原材料劣質化要求相對較高，原料中的殘炭、重金屬成分、瀝青質比重不能超過一定區間值。劣質渣油由于成分復雜，含硫及酸性物質比重大，黏稠度高，殘炭、重金屬、瀝青質含量普遍較高。尤其是采用移動床加氫工藝技術產生的未轉化油含硫量更高。因此，采用常規延遲焦化裝置及加工生產工藝，很容易造成爐管、分餾塔嚴重結焦的現象，同時會產生大量的彈丸焦，造成設備腐蝕嚴重，設備運行周期大大縮短，設備檢修成本較高等。所以，要通過不斷的技術創新和改進，一以適應原材料劣質化日益較重的趨勢變化。

2 減黏裂化工藝及技術發展方向探討

2.1 工藝原理

減黏裂化屬于重質油的二次加工，即熱加工、熱破壞過程。使油料起化學反應。熱破壞過程就是使渣油等重質組分通過縮合反應（放熱）將碳集中于更重的組分，甚至焦炭。而裂解反應（吸熱）將氫集中于輕組分，已達和到重組分轉化為輕組分。減黏裂化是在較低的溫度（450～490℃）和壓力（0.4～0.5MPa）下使直餾重質燃料油經淺度裂化以降低其黏度和傾點，達到燃料油的使用要求。

2.2 中試裝置工藝描述

原料油加熱到 120℃左右，由原料泵抽出，經計量（試驗前先確定減粘的停留時間）與一定比例的高溫水蒸汽混合后進入重油加熱爐加，控制加熱爐的出口溫度為 380～450℃，然后高溫物料經轉油線進入減黏反應器進行減黏裂化反應， 該過程控制減黏反應器入口的物料溫度、反應溫度以及出口溫度，并控制一定的減黏塔塔頂壓力；其生成油氣進入蒸餾塔進行分餾，控制分餾塔塔底適當的溫度，并在塔的下部注入適量的高溫水蒸氣進行氣提；來自分餾塔塔頂的物料經三級套管冷凝器冷卻后不凝氣體計量放空，回收C5 至180℃（或 350℃）以前餾分至輕烴接收罐和輕油接收罐；來自分餾塔塔底的重油通過自動放油閥排到減黏重油接收罐。

當裝置運行平穩，需標定計量新鮮進料量、輕烴以及輕油（汽油、柴油以前餾分）量、減黏重油量以及富氣的體積（分析組成）等。

2.3 減黏裂化工藝現狀

我國早期減黏裂化工藝大多采用淺度減黏，而隨著原油加工深度升級，逐步開始采用以重油、渣油改質的深度減黏裂化工藝，開始逐步應用中間產品如中間餾分油等作為催化加工工藝生產原料。近年來，減黏裂化工藝中催化劑采用催化減黏。稠油及減壓渣油催化減黏工藝廣泛采用從 Se、Te、S 二氧化硒、四氫萘等元素中提取的單質或化合物催化劑。另外利用計算機等先進技術，對除焦系統進行優化控制，得出各種操作參數與產品分布關系，并通過減黏-延遲焦化聯合裝置，大大提高了輕質油品產出率，減少了焦炭生成黏度。

2.4 減黏裂化技術發展方向探討

2.4.1 臨氫減黏裂化工藝

臨氫減黏裂化技術工藝利用氫氣作為緩和熱裂化的自由基鏈反應催化劑。氫氣有助于很好的捕獲烴自由基，從而加速阻滯反應鏈快速增長，起到了焦碳產生的抑制作用，進一步提高了裂化反應的苛刻度，更有利于中間產品如餾分油產出率的提升，增強了產品轉化率，減少了縮合產物，可以實現常態下渣油改質的生產性目的。但是，由于我國國內氫氣儲量少，主要依賴國外進口，因此臨氫減黏裂化工藝技術應用較少，技術創新相對緩慢。

2.4.2 供氫減黏裂化工藝

由于我國氫能源相對匱乏，在生產過程一般通過加入含氫化合物，在生產裝置中產生化學反應而釋放大量的氫氣，滿足渣油加氫的效果需求，同時減少直接加氫的危害。大量含氫化合物在裝置中產生熱化學反應，為工藝提供充足的活性氫自由基，抑制了重油自由基縮合反應，提高了裂化反應苛刻度，進一步提升中間餾分油產出率[2]。

3 結語

原料劣質化趨勢越來越明顯，減黏裂化技術需要進一步開發研究催化減黏工藝、氫氣熱化學提取，水蒸氣-活性氫快速轉化等技術供氫減黏裂化工藝以及減黏-延遲焦化聯合裝置工藝等技術，拓寬供氫劑來源，有效提高收油率和輕質油品質量，加強煉油產業深加工處理合理調度，充分發揮裝置大型化、自動化、智能化技術特點，提高減黏裂化反應轉化率和苛刻度，提高中間餾分產出，逐步改善減黏裂化產品安定性。