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。     

催化裂化油浆作为补热剂对延迟焦化工艺的影响

针对延迟焦化装置掺炼催化裂化(FCC)油浆及如何提高延迟焦化反应温度的问题,提出了FCC油浆作为补热剂的延迟焦化工艺。即在现有的延迟焦化装置中单独设置油浆进料系统及加热炉,加热后油浆在延迟焦化装置转油线处与减压渣油混合。该工艺不仅可以使油浆加热到更高的温度作为补热剂使用,而且避免了传统工艺中油浆与减压渣油混合后对泵和炉管磨损的问题,可明显提高进焦炭塔原料的温度,进而提高了延迟焦化液体产品收率、降低焦炭产率及改善焦化蜡油品质。中试结果表明:FCC油浆作为补热剂的延迟焦化工艺,其液体产品收率增加0.85百分点,焦炭产率降低0.91百分点,焦化蜡油性质得到明显改善,其馏程中95%点由467℃降低至457℃,经济效益得到提高。     

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。     

延迟焦化装置小比例掺炼催化油浆的工业应用

延迟焦化装置小比例掺炼催化澄清油,可以解决油浆出路问题。独山子石化1.2 Mt/a延迟焦化装置实验结果表明:(1)小比例掺炼催化油浆澄清油对焦化装置的换热影响较小;(2)蜡油收率、焦炭收率略上升,干气及各液体收率略下降;(3)未对焦炭质量和工艺操作造成影响;(4)掺炼后未造成加热炉炉管结焦趋势增加,也没有造成设备损坏;(5)掺炼催化油浆后,每年经济效益达到1 328万元,表明小比例掺炼催化油浆具有可行性。     

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。     

FCC油浆组成结构特征对延迟焦化及后续加工的影响

从重油催化裂化外甩油浆性质、组成结构特征入手,借助热转化反应特性理论和经验公式,计算出重油FCC油浆经延迟焦化加工的焦炭收率达到40%以上。对比工业生产中延迟焦化装置掺炼FCC油浆前后产品收率,模拟出FCC油浆经焦化加工的产品分布,验证了此前计算的理论焦炭收率,核算出加工效益。就焦化装置和当前国家燃料油消费税政策而言,FCC油浆加工比作为商品外销经济效益好。但焦化装置掺炼油浆对重油催化裂化装置产品分布有不良影响,催化装置效益明显下降。综合焦化、催化两套装置的整体效益看,加工油浆是没有效益的。延迟焦化掺炼FCC油浆对产品质量、设备运行也造成一定的影响。     

延迟焦化装置中催化油浆的优化利用

在催化油浆中,采用加入捕获沉降剂且沉降一段时间的方法脱除其中的催化剂固体颗粒物;然后,将沉降后的上层催化油浆引入延迟焦化装置进行二次加工。结果表明:在沉降后的催化油浆中,其上部油浆催化剂粉末质量分数低于800×10~(-6),满足焦化原料要求;在掺炼比(质量分数)约为13%的条件下,当分馏循环比由掺炼初期的0.28降至0.20后,减压渣油处理量和上层催化油浆掺炼量分别增加了174.5,22.8 t/d,汽柴油收率下降了0.75个百分点,焦炭和蜡油收率分别提高了0.91,0.49个百分点,焦炭中的灰分质量分数提高了0.04个百分点。     

武汉石化蜡油加氢装置的运转情况及对催化裂化产品分布的影响

介绍了中国石化武汉分公司1.8 Mt/a蜡油加氢装置的运转情况及该装置开工后对催化裂化装置产品分布的影响,对该装置掺炼催化裂化柴油的运转情况以及运转期间装置存在的主要问题进行分析并提出解决方案。工业运转结果表明：该装置采用中国石化石油化工科学研究院开发的RVHT技术及配套催化剂,加工焦化蜡油和直馏蜡油的混合原料,精制蜡油产品的硫质量分数降低到1 000 μg/g左右,氮质量分数降低到1 200 μg/g左右;将加氢蜡油作为催化裂化原料,相比加工未加氢蜡油时,催化裂化装置的产品分布显著改善,1号催化裂化装置在加氢蜡油掺炼比为89.50% 的情况下,汽油收率提高3.590百分点,2号催化裂化装置在加氢蜡油掺炼率为65.53%的情况下,汽油收率提高1.905百分点,柴油收率略有提高,油浆、焦炭、干气等产率均有所降低;蜡油加氢装置掺炼部分催化裂化柴油原料时,反应器温升显著提高,氢耗相应提高,对催化剂活性及运行周期影响较小;装置运行期间,存在反应系统压力波动较大的问题,通过开大循环氢返回线的流量、降低反应器加热炉前气油混合比的方式降低了系统压力的波动。     

1.8Mt/a RVHT蜡油加氢装置的运转情况及对催化裂化产品分布的影响

介绍了中国石化武汉分公司1.8 Mt/a蜡油加氢装置的运转情况及该装置开工后对催化裂化装置产品分布的影响,对该装置掺炼催化裂化柴油的运转情况以及运转期间装置存在的主要问题进行分析并提出解决方案。工业运转结果表明:该装置采用中国石化石油化工科学研究院开发的RVHT技术及配套催化剂,加工焦化蜡油和直馏蜡油的混合原料,精制蜡油产品的硫质量分数降低到1 000μg/g左右,氮质量分数降低到1 200μg/g左右;将加氢蜡油作为催化裂化原料,相比加工未加氢蜡油时,催化裂化装置的产品分布显著改善,1号催化裂化装置在加氢蜡油掺炼率为89.50%的情况下,汽油收率提高3.590百分点,2号催化裂化装置在加氢蜡油掺炼率为65.53%的情况下,汽油收率提高1.905百分点,柴油收率略有提高,油浆、焦炭、干气等产率均有所降低;蜡油加氢装置掺炼部分催化裂化柴油原料时,反应器温升显著提高,氢耗相应提高,对催化剂活性及运行周期影响较小;装置运行期间,存在反应系统压力波动较大的问题,通过开大循环氢返回线的流量、降低反应器加热炉前气油混合比的方式降低了系统压力的波动。     

降低焦炭塔操作压力对焦化过程的影响

考察了降低焦炭塔操作压力对延迟焦化过程的影响。中试结果表明：在炉出口温度、注汽量、循环比等操作条件基本一致的情况下,当焦炭塔的操作压力由0.195MPa降低到0.115MPa时,气体和焦炭的产率降低,液体产品收率提高且表现在焦化蜡油收率的提高上,二者分别提高了2.03百分点和4.64百分点;随着操作压力的降低,焦化汽油和焦化柴油的性质基本一致,但焦化蜡油性质变差,主要表现在密度、残炭、沥青质、氮含量及金属等均有所升高,95%馏出温度提高14℃;石油焦的挥发分呈降低趋势。     

掺炼催化裂化油浆对延迟焦化装置的影响

依托中国石化金陵分公司1.6 Mt/a延迟焦化(简称焦化)装置,研究了催化裂化油浆掺炼比对焦化装置工艺操作、产品分布、产品质量和装置能耗等的影响.结果表明,将油浆掺炼比(w)由5.6％增至12.4％后,装置的汽油、柴油收率降低,蜡油收率提高,焦炭产率提高,焦炭的灰分增加、硫含量降低.油浆掺炼比的增加还会明显增加焦化装置...     

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。     

炉管注入介质对延迟焦化过程的影响

研究了加热炉炉管注入不同介质对延迟焦化过程产品分布和产品性质的影响。中型试验结果表明:在进料量、炉出口温度、焦炭塔塔顶操作压力、循环比和生焦周期等操作条件基本一致的情况下,当注入介质由1%（w）水蒸气替换为相同物质的量的甲烷、乙烷和丙烷时,产品分布基本相当;当甲烷注入量（w）由1.04%提高至1.96%和4.02%时,焦化蜡油的产率分别提高了1.16百分点和3.44百分点,使得液体收率分别增加了0.75百分点和2.19百分点;随着甲烷注入量的提高,产品汽油馏分和柴油馏分的性质基本一致,但焦化蜡油的性质略差,主要表现在密度、残炭和沥青质含量均有所升高,95%馏出温度提高了21.9 ℃;同时当炉管内水蒸气和甲烷的注入量（w）相同时,采用甲烷比水蒸气更有利于减缓炉管结焦。     

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。     

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。     

延迟焦化外甩循环油降低循环比的可行性分析

中国石油独山子石化分公司炼油厂延迟焦化装置在目前加热炉出口温度、焦炭塔操作压力和分馏塔蒸发段温度一定的条件下,采取外甩部分循环油出装置的手段降低循环油的循环比。结果表明,将循环比从0.4降低至0.13,延迟焦化装置蜡油收率上升9.44百分点,柴油收率下降3.37百分点,汽油收率下降2.38百分点,总液体收率提高2.96百分点,焦炭产率下降1.98百分点,能耗降低221.95 MJ/t。     

苏丹稠油的延迟焦化

苏丹六区油田的原油具有密度大、轻馏分少、粘度大、硫含量低等特点，属于稠油。中国石油国际苏丹喀土穆炼油有限公司采用延迟焦化工艺加工此原油，产品分布为汽油产率11．55％，柴油产率49．85％，蜡油产率18．94％，焦炭产率10.10％。焦化汽油和蜡油可作为催化裂化原料，柴油经加氢精制可得到合格产品，焦炭质量可满足普通焦的产品要求。     

比大循环比操作更有效的降低蜡油收率的延迟焦化技术

提出了有别于大循环比操作方式且更有效的降低蜡油收率的延迟焦化技术：在现有延迟焦化装置的基础上，增加焦化蜡油补人原料系统的设施，改变普通延迟焦化操作方式，在一个焦炭塔操作周期的后期一段时间内，通过切换焦化蜡油为装置进料，提高加热炉出口温度10～20℃，实现焦化蜡油深度热裂化，提高其单程转化率。该方法与循环比为0．8的普通延迟焦化操作相比，焦化蜡油收率下降到2．89％，焦化汽油收率增加了2．8个百分点，焦化柴油收率增加了4．7个百分点，焦炭加富气收率下降了2．46个百分点，焦炭的挥发分下降了1．49个百分点，综合能耗降低了82MJ／t。