延遲焦化裝置摻煉稀釋瀝青的影響分析

劉宇虹

延遲焦化裝置摻煉稀釋瀝青的影響分析

劉宇虹

遼陽億方石油化工有限公司，遼寧 遼陽 111003

延遲焦化是以劣質重油為原料，在高溫和長時間反應條件下進行深度熱裂化和縮合反應的熱加工過程，是重質油輕質化的重要加工途徑。某石化公司煉油廠原加工原料為減壓渣油，為了實現延遲焦化裝置的效益最大化，在原料中摻煉了稀釋瀝青，進行延遲焦化。結果表明：盡管稀釋瀝青與減壓渣油性質有一定的區別，但在摻煉10%的稀釋瀝青后，焦化汽油和柴油收率均有不同程度的提高，經濟效益顯著增加。盡管裝置出現了一些波動和腐蝕，產品品質略有下降，但可以通過精細操作和二次加工處理，對裝置不會產生影響。

延遲焦化 稀釋瀝青 彈丸焦 摻煉 減壓渣油 熱裂化 重油輕質化

世界石油資源供應日趨緊張，原油品質的重質化和劣質化趨勢也越來越明顯。在石油加工工藝方面依然面臨著許多新問題，其中一個主要的問題是如何充分利用現有的原油資源，安全環保地生產必需的產品。重油的深度脫碳過程已成為石油加工行業亟待解決的問題，其中延遲焦化工藝由于具有設備投資低、技術成熟等優點而得到廣泛應用，而且隨著原油的劣質化程度加深，延遲焦化工藝的發展潛力也會逐步加大［1］。延遲焦化是利用在熱轉化率（熱轉化深度）較低時重油不易結焦，讓重油快速通過焦化爐爐管并獲得重油輕質化所需要的能量，使生焦反應“延遲”到焦炭塔的工藝過程［2-4］。由于技術成熟、原料適應性強、產品靈活性大、操作可靠性高以及投資和操作費用相對較低的特點［5-6］，延遲焦化得到了迅速發展。

延遲焦化工藝屬于深度熱裂解過程，主要是在熱裂解基礎上發展起來的工藝。該工藝采用加熱爐將原料加熱到反應溫度，在高流速、短停留時間的條件下，使原料基本不發生反應或只發生少量的裂化反應就迅速離開加熱爐進入焦炭塔，借助自身的熱量，原料在“延遲”狀態下進行裂化和縮合反應［7-8］。延遲焦化裝置實現了煉廠內零排放，同時還能夠生產出許多高附加值的產品，包括液化氣、汽油和柴油。

目前，延遲焦化原料主要有常壓渣油、減壓渣油、催化油漿以及裂解焦油等，摻煉瀝青的較少，主要是由于瀝青性質較為惡劣，不利于裝置的長周期平穩運行，但相比于其他原料，瀝青價格優勢明顯，在不影響裝置運行的情況下，可以嘗試少量摻煉。

1　裝置簡介

某石化公司煉油廠延遲焦化裝置于1992年建成投產，設計規模為1.0 Mt/a，加工遼河原油減壓渣油，經擴能改造，裝置處理能力可達到1.4 Mt/a。目前，該延遲焦化裝置未達到滿負荷運行。為了提高裝置負荷，增加企業的經濟效益，于2019年開始摻煉稀釋瀝青。

裝置工藝流程如圖1所示。原料減壓渣油首先進入緩沖罐，用原料泵抽出，經過換熱后進入加熱爐對流室，升溫至340 ℃左右，隨后進入分餾塔，再用循環油泵將其抽入加熱爐，迅速升溫至500 ℃左右，隨后進入焦炭塔。減壓渣油在焦炭塔內發生裂解、縮合等一系列反應［9］，產生的高溫油氣返回進入分餾塔下部，分餾塔油氣自上向下依次是富氣、汽油、柴油、蠟油、重蠟油。裝置的主要控制指標如表1所示。

圖1　延遲焦化工藝流程

表1　延遲焦化裝置控制指標

摻煉瀝青時，將稀釋瀝青與原料減壓渣油一起進入原料緩沖罐，其他工藝過程與上文一致。

2　材料性質分析

稀釋瀝青是用汽油、柴油等溶劑將石油瀝青稀釋而成的產品，外觀呈黑色，稀釋瀝青和減壓渣油的性質見表2。

表2　稀釋瀝青和減壓渣油的性質

注：15 ℃時的密度；酸值以KOH計；50 ℃時的運動黏度；水分為體積分數；采用微量法測定殘炭；收率按質量分數計；按每千克原料計。

由表2可見：與減壓渣油相比，稀釋瀝青樣品輕組分含量高，汽柴油收率會增加；硫含量高，易對設備造成腐蝕性；瀝青質含量高，結焦傾向增加，易造成加熱爐結焦，縮短焦化裝置的運行周期。

3　摻煉稀釋瀝青對產品及效益的影響

3.1　對產品收率的影響

延遲焦化裝置原加工原料為減壓渣油，2019年3月開始摻煉稀釋瀝青。3月至5月每月摻煉稀釋瀝青4 kt，摻煉比（稀釋瀝青占減壓渣油的質量分數）為4%。經監測對裝置無影響后，2019年6月摻煉比提升至10%。摻煉前后產品收率（按產品占減壓渣油的質量分數計）變化情況如表3所示。

表3　產品質量收率變化

由表3可知：由于2019年3月至5月摻煉瀝青的量比較低，對焦化汽油、柴油等主要產品收率的影響不大。2019年6月摻煉比提高至10%后，焦化汽油收率較未提煉的稀釋瀝青提高了0.4%，焦化柴油收率較未提煉的稀釋瀝青提高0.69%，主要原因是稀釋瀝青365 ℃以下餾分質量收率16.55%，延遲焦化裝置分餾塔塔底溫度365 ℃左右，進料中低于365 ℃的組分直接進入分餾塔的分餾段，使得焦化汽油、柴油收率提高。

3.2　對產品性質的影響

焦化產品中汽油、柴油、蠟油和石油焦在摻煉稀釋瀝青后的性質發生了變化，見表4。

表4　產品質量變化

由表4可知：在延遲焦化裝置摻煉稀釋瀝青后，焦化原料性質劣質化，造成汽油、柴油性質變差，主要表現在硫含量和氮含量增加，但可以通過加氫精制裝置進行處理，降低硫含量和氮含量，再分別進入汽油池和柴油池調和，可滿足國Ⅴ汽柴油質量標準要求；對于蠟油和重蠟，由于催化裂化裝置對硫含量和氮含量沒有嚴格的指標要求，可作為催化裂化原料進行二次加工。

3.3　經濟效益估算

2019年6月稀釋瀝青摻煉比提升至10%以后，產品價格和收率變化量如表5所示，其余副產品收率較小，且作為燃料使用，不做估算。原料減壓渣油價格2 000元/t，外購稀釋瀝青價格為1 421元/t，產品焦化汽油、焦化柴油和焦化蠟油均為扣除二次加工成本后的價格。

表5　焦化產品價格及收率變化

摻煉前原料全部為減壓渣油，加工量為10萬t/月；摻煉稀釋瀝青后，加工原料為減壓渣油9萬t/月，稀釋瀝青1萬t/月，每月成本降低：10×2 000-（9×2 000+1×1 421）=579萬元。每月產品效益增加：10×（-0.23%×2 781+0.40%×2 421+0.69%× 3 377-0.27%×1 946+0.42%×1 709）≈285萬元。緩蝕劑消耗量增加了0.015 kg/t，每噸價格為1.2萬元，年緩蝕劑成本增加：（100×10 000）×（0.015×0.001）×1.2=18萬元。年效益增加：12×（285+579）-18=10 350萬元。

4　摻煉稀釋瀝青遇到的問題及解決建議

1）稀釋瀝青水含量和輕組分含量較高，其中水的氣化潛熱較大，稀釋瀝青中水含量為0.2%，大量水氣化會使氣相負荷增大，分餾塔頂壓力由0.19 MPa上升至0.23 MPa，增加塔頂冷卻器負荷，回流罐水量增多，塔頂產品變重，影響了產品質量，嚴重時會造成淹塔，只能通過增大回流比、降低塔頂溫度等措施防止繼續沖塔。

2）如果摻煉比例過大，裝置進料性質劣化，瀝青質含量高，裝置產彈丸焦概率增大。2019年10月嘗試提高稀釋瀝青摻煉比至15％，原料性質劣化，車間員工精細操作，及時采取措施，降低循環比，降低加熱爐出口溫度，但清理石油焦過程中，仍然發現大量彈丸焦［10］。此外，生焦過程中，還引起焦炭塔及附屬管線的劇烈晃動，影響裝置的安全運行。

3）由于稀釋瀝青硫含量高、酸值高，所以對裝置的腐蝕性也會增大，需適當增加焦化分餾塔緩蝕劑注入量，同時加強對塔頂循環、重餾分油等部位的腐蝕監測。摻煉稀釋瀝青后，緩蝕劑消耗量由0.040 kg/t提高到了0.055 kg/t，未發生腐蝕泄漏現象。

5　結論

與減壓渣油相比，原料稀釋瀝青綜合質量較差，摻煉稀釋瀝青后，裝置運行苛刻度明顯增加，產品性質變差，加熱爐結焦速度加快，導致焦炭塔和分餾塔系統存在不同程度的設備問題，可以通過精細操作、注入緩釋劑、二次加工處理等方式，使得摻煉稀釋瀝青后對裝置平穩運行未產生影響，但摻煉量不宜過大。從裝置整體效益看，摻煉少量稀釋瀝青，有利于改善產品分布，提高汽柴油產量，降低低價值的石油焦產品，年增效在1億元以上。因此，延遲焦化裝置摻煉稀釋瀝青的工業應用具有較大的借鑒作用，值得推廣應用。

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Analysis of the influence of delayed coking unit blending dilute asphalt

LIU Yuhong

，111003，

Delayed coking is a thermal process of deep thermal cracking and condensation reaction with low-grade heavy oil as raw material under high temperature and long reaction time. In order to maximize the benefit of delayed coking unit， diluted asphalt was blended into the raw material of vacuum residue in a refinery of a petrochemical company. Results showed that although the properties of diluted asphalt were different from that of vacuum residue， the yield of coker gasoline and diesel oil were improved in some degree and the economic benefit was increased remarkably after blending 10% diluted asphalt. Although the device had some fluctuations and corrosion， product quality problems， but after fine operation and secondary processing， the device would not have an impact.

delayed coking； diluted asphalt； projectile coke； blend； vacuum residue； thermal cracking； heavy oil lightening

2021-11-03

劉宇虹，工程師；研究方向：煉油技術；E?mail：axjlxue@163.com

［責任編輯 林本蘭］