延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的影响及优化设计

对催化裂化油浆的性质及掺炼油浆对延迟焦化装置造成的影响进行分析,并对延迟焦化装置的设计提出优化方案。催化裂化油浆与减压渣油相比具有黏度低、密度大、康氏残炭小、氢含量低、芳烃含量高、胶质含量低等特点。某新建1.20 Mt/a延迟焦化装置掺炼25%的催化裂化油浆后,石油焦收率增加2.7百分点,轻质油（汽油+柴油）的收率下降5百分点,焦化蜡油收率提高2百分点,总液体收率下降3百分点,焦化蜡油的残炭和芳烃含量、石油焦的灰分和挥发分均增加。催化裂化油浆中的催化剂颗粒在换热器、分馏塔、加热炉、泵及管道内造成磨损和沉积结焦,影响装置长周期运行。通过对换热器折流板形式、加热炉炉型、炉管厚度、清焦方式及分馏塔流程等进行优化设计,能够减少催化剂颗粒在分馏塔及换热器内沉积,减缓加热炉炉管结焦,延长装置运行周期。     

高比例掺炼催化裂化油浆对延迟焦化装置的影响

为进一步解决催化裂化油浆出路问题,中石油云南石化有限公司利用延迟焦化装置进行了高比例掺炼催化裂化油浆的试验。结果表明,油浆掺炼比例(w)由25%上升至29%时,石油焦收率明显下降,蜡油收率有所提高,轻油收率、总液体收率均有所升高,石油焦的挥发分、灰分分别提高了1.90百分点和0.04百分点,石油焦的硫质量分数降低了0.10百分点,高比例掺炼前后石油焦均满足企业4A级标准。同时发现,高比例掺炼加速了加热炉进料泵管线的腐蚀,但对焦化装置的工艺操作条件影响较小,加工每吨原料产生的经济效益提高67.0元,表明在优化方案下高比例掺炼催化裂化油浆具有可行性。     

延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆概况及效益

根据中国石油化工股份有限公司广州分公司两套延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的现况,对装置生产进行跟踪,尤其是对焦化产品中石油焦质量进行跟踪分析,阐述了掺炼油浆对延迟焦化装置生产的影响,对掺炼油浆产生的经济效益进行了分析。     

延迟焦化装置掺炼重油催化裂化油浆

在中国石油乌鲁木齐石化公司1.2Mt/a延迟焦化装置中,以常减压渣油为原料,同时掺炼经脱除固体催化剂粉尘(以下简称脱固)工艺处理的重油催化裂化油浆,考察了脱固后油浆对产品分布及性质的影响。结果表明,油浆经脱固工艺处理后,平均总固体物质量浓度由6.5 g/L降至0.8 g/L,平均灰分质量分数由3 010×10-6降至210×10-6,二者脱除率分别为87.69%,93.02%。当脱固后重油催化裂化油浆掺炼量(质量分数)为5%时,在总加工量基本不变的情况下,与掺炼前相比,掺炼后干气收率提高,总液体收率下降,石油焦收率相当;掺炼前后汽油、柴油和蜡油馏程分布接近,石油焦中挥发分、灰分和含硫质量分数基本相同。     

延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆适应性中试研究

为避免焦化装置直接掺炼催化裂化油浆(催化油浆)对加热炉管寿命的影响,拟采取对催化油浆单独加热,再与原焦化装置热料混合后进焦炭塔成焦的技术路线。在延迟焦化中试装置上,以延迟焦化工业装置和增设油浆加热炉的工艺条件为基础,开展了以减压渣油(减渣)为主的焦化原料中掺炼部分催化油浆的焦化中试研究,考察了油浆掺炼对焦化产物质量和收率的影响,并考察了当以全部催化油浆为原料时,油浆加热炉出口温度和注汽量对油浆炉管结焦的影响。结果表明:当掺炼6.0%(质量分数)的催化油浆时,除焦化蜡油的芳烃含量增加较为明显外,对焦化产物的质量和收率影响较小;以催化油浆为原料与以减渣为主的焦化原料相比,焦化汽油和焦化柴油收率分别降低了10.46,19.07百分点,焦化气体、焦化蜡油和焦炭收率分别增加了3.04,6.94,19.50百分点;增大注汽量和降低加热炉出口温度可显著减缓炉管结焦趋势。     

延迟焦化高比例掺炼催化裂化油浆的优化控制

为进一步发挥延迟焦化装置加工催化裂化油浆(催化油浆)产生的经济效益优势,从催化油浆的性质入手,实施两个阶段性试验:从正常掺炼量6%(质量分数,下同)逐步提高至15%,摸索提高焦炭塔压力,提高加热炉出口温度及装置循环比等关键参数,观察催化油浆中芳烃的转化情况,进一步分析明确影响焦化蜡油中芳烃含量的主要因素。同时,对高比例掺炼催化油浆后延迟焦化装置的产品分布、蜡油质量、能耗以及对除焦取料设备的影响等情况进行了分析。结果表明:汽油收率上升3.0百分点,柴油收率下降1.4百分点,蜡油收率下降5.8百分点,焦炭收率上升3.6百分点,油浆芳烃转化率约6.88%,装置能耗上升30.99 MJ/t。     

高苛刻度延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的工业实践

针对延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的问题,采用重油微型热反应装置,研究了催化裂化油浆的热反应特性。结果表明：尽管催化裂化油浆的残炭低于减压渣油,但在相同反应条件下,油浆的焦炭产率和气体产率均高于减压渣油;反应时间由2 h延长至4 h后,减压渣油的产品分布变化很小,而催化裂化油浆的焦炭产率降低了3.07百分点,表明催化裂化油浆热反应需要更多的热量和更高的反应苛刻度。通过工业装置焦化炉改造,进行了高苛刻度掺炼催化裂化油浆的工业实践。改造后在掺炼油浆条件下,焦化炉出口转化率由8%提高至12%,装置石油焦收率下降了1.1百分点,石油焦的挥发分质量分数降低了2.1百分点,表明原料的热转化程度有所提高,高苛刻度条件有利于油浆的深度转化。     

延迟焦化过程掺炼催化裂化油浆进料方式的影响

在延迟焦化中型装置上,采用相同的原料,在焦炭塔塔顶操作压力、加热炉注汽量、循环比等工艺条件基本相同的情况下,对催化裂化油浆直接掺炼到减压渣油中(常规工艺)与催化裂化油浆和减压渣油分别加热后再混合(新工艺)两种进料方式进行试验研究,对两种进料方式下的产品分布及产品性质进行对比。结果表明:与常规工艺相比,新工艺可提高焦炭塔内重油的反应深度,具有提高液体产品收率及降低焦炭产率的技术优势;采用新工艺时气体产率增加了0.16百分点,汽油馏分和柴油馏分收率分别增加了0.23和0.56百分点,焦化蜡油收率降低了0.35百分点,焦炭产率降低了0.64百分点,从而使轻油收率增加了0.79百分点,液体产品收率增加了0.44百分点;在产品性质方面,气体、汽油馏分、柴油馏分和焦炭的性质变化不大,而焦化蜡油的性质则有所改善。     

掺炼催化油浆对延迟焦化装置的影响

为提高催化油浆经济效益,中国石油大港石化公司在120万t/a延迟焦化装置上进行掺炼催化油浆,分析了掺炼油浆后对装置的操作、产品分布、质量、能耗以及长周期运行产生的影响。结果表明,轻油收率与总液收分别降低0.84,0.74个百分点;石油焦灰分增加0.1%;蜡油密度和残炭分别增加了7.3,0.13个百分点,蜡油性质变重;出现8次放水不畅以及不同程度减薄现象;燃料能耗和1.0 MPa蒸汽分别提高了0.30 kg/t,0.22 kg/t,综合能耗提高了0.15 kg/t。     

掺炼FCC油浆对延迟焦化装置的影响

分析了延迟焦化装置掺炼FCC油浆对装置工艺操作条件、焦化产品分布及质量的影响,对延迟焦化装置掺炼FCC油浆存在的问题进行了分析。结果表明:掺炼FCC油浆后,产品液体收率降低了1.8%,焦炭产率增加了2.0%,而且产品质量变差,炉管结焦趋势增加,分馏塔底过滤器焦粉沉积严重,装置能耗增加。为减小影响,应该做到以下几点:经延迟焦化加工之前,FCC油浆应过滤处理和有足够的沉降时间,使其催化剂粉末含量降到最低;为保证装置长周期运行,掺炼FCC油浆的比例应尽可能低;加强巡检,定期清洗和检测设备。     

延迟焦化装置加工催化裂化油浆的新技术及其工业应用

开发了一种催化裂化油浆（简称催化油浆）单独加热、炉后混炼新技术,并在中海油惠州石化4.20Mt/a延迟焦化装置上工业应用。该技术设置一台单独的加热炉用来加热催化油浆,可有效避免油浆对焦化装置产生不利影响。采取针对性特殊设计后,油浆加工系统可以实现长周期运行。应用该技术加工催化油浆后,焦化蜡油收率增大0.98百分点,焦炭收率增大2.10百分点,汽柴油收率减小3.09百分点;焦化产品中干气、液化气、汽油和柴油性质变化不大,焦化蜡油变重,焦炭灰分升高,但不影响下游装置运行和产品外售。应用该技术加工催化油浆,相比于将油浆作为燃料油外售,每年可增加效益10120万元。该技术具有较高的操作灵活性,可根据需求掺炼其他物料,也可提高加热炉的出口温度、加大焦炭塔内渣油反应深度,从而获取更高的经济效益。     

馏分循环对延迟焦化加热炉管结焦规律影响的实验研究

结合克拉玛依石化公司延迟焦化工艺,就馏分循环对焦化加热炉受热结焦规律进行实验研究,主要考察采用不同类型馏分油循环、不同循环比时炉管中结焦趋势的变化规律,并进一步研究循环物流所携带焦粉对炉管结焦的影响规律。结果表明,不同焦化原料的性质(如密度、粘度、残炭等)和组成差别都较大;相对于减压渣油而言,加热炉进料的结焦诱导期较长,表明采样期间的循环焦化方案利于抑制焦化加热炉炉管的结焦。深入研究发现,不同循环馏分都可不同程度抑制炉管结焦,尤其以分馏塔焦化循环油加入后的结焦诱导期最长;随着循环比的增大,结焦诱导期不断延长,但循环比在0.6以上时的影响变化不大;循环馏分携带来的焦粉对加热炉炉管中的结焦具有一定促进作用。     

延迟焦化装置分馏系统改造

通过对克拉玛依石化分公司延迟焦化装置分馏系统的工艺模拟计算,优化了工艺流程,在分馏塔脱过热段部分采用抗堵格栅填料和抗堵分配器专利技术,并增设蜡油侧线汽提塔.结果表明,处理量提高了25%,循环比由原来0.60降为0.53,渣油中360℃以下馏分质量分数由原来的15%降低到7%以下;柴油与蜡油馏分间由改造前重叠100℃变为改造后脱空15℃,轻质油收率提高5.26个百分点.     

掺入催化裂化油浆对减压渣油性质的影响

以中国石化茂名分公司减压渣油和催化裂化油浆为丙烷脱沥青的原料,对二者在不同掺入比下的组成和性质进行分析,运用数学回归得出其变化规律,并采用质量分数电导率法以及四组分组成法考察了调合油品胶体稳定性的变化。结果表明：调合油品黏度的变化符合指数函数特性;密度、残炭、元素含量和族组成的变化符合一次函数特性;调合油品胶体体系的稳定性下降。综合调合油品的性质与稳定性等情况,催化裂化油浆掺入比控制在30%以下比较合适。