周艷紅, 張學(xué)輝,金兆華
?
蠟油加氫處理摻煉催化油漿利弊分析
周艷紅1, 張學(xué)輝1,金兆華2
(1. 中國石化撫順石油化工研究院,遼寧 撫順 113001; 2. 中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司, 遼寧 撫順 113001)
針對催化油漿的特點(diǎn)、組成以及目前油漿再利用的途徑和利用過程中所面臨的問題進(jìn)行了闡述和分析。通過加氫處理試驗(yàn),對蠟油加氫裝置摻煉油漿的可行性進(jìn)行了研究和驗(yàn)證,同時也對蠟油加氫裝置摻煉催化油漿的利弊進(jìn)行了分析,為油漿的充分利用提供了一條可行的途徑。
催化油漿;加氫處理;產(chǎn)品性質(zhì)
世界原油開采已有100多年歷史,原油的質(zhì)量逐年變重、變差,原油中輕質(zhì)油品的含量在逐年降低。石油產(chǎn)品供求矛盾日益突出,一方面,國內(nèi)外油品市場對輕、中質(zhì)油品的需求仍將呈持續(xù)上升的趨勢,重質(zhì)油品深度轉(zhuǎn)化要求越來越高。另一方面,原油性質(zhì)越來越差,重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢明顯。 環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格,各國對煉油產(chǎn)品,特別是汽油、柴油等輕質(zhì)油品的質(zhì)量要求越來越高,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長,石油消費(fèi)量呈劇增之勢,我國進(jìn)口高硫原油加工量逐年增加[1]。在上述兩種趨勢下,既能以較經(jīng)濟(jì)合理的代價實(shí)現(xiàn)重油輕質(zhì)化、所得到產(chǎn)品又能滿足不斷苛刻的汽柴油產(chǎn)品規(guī)格的煉油技術(shù)成了國內(nèi)外重點(diǎn)開發(fā)的煉油技術(shù)之一。
聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了“21世紀(jì)議程”,提出了將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作為新世紀(jì)各國的共同發(fā)展方向。二十一世紀(jì)的石油工業(yè)要求同時兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、可持續(xù)發(fā)展等戰(zhàn)略。要求最有效地利用石油資源,生產(chǎn)環(huán)境友好的石油產(chǎn)品。
催化裂化(簡稱FCC)工藝是石油煉制工業(yè)中重質(zhì)油品轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品的有效手段,由于其能夠?qū)⒅?、劣、差原料轉(zhuǎn)化為汽油、柴油和液化氣等高價值產(chǎn)品,提高石油產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值,在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展,是重要的重油加工手段,也是當(dāng)今世界發(fā)展最快的重油轉(zhuǎn)化工藝。我國FCC汽油占汽油調(diào)和總量的三分之二以上,F(xiàn)CC工藝是我國汽油的主要來源。近年來為了解決市場對輕質(zhì)油品需求越來越大和對重質(zhì)燃料需求越來越小的矛盾,其原料范圍越來越大,如摻煉CGO、DAO、LCO、甚至AR和VR等,一些組分難以裂化,轉(zhuǎn)化率持續(xù)降低,輕收、液收均曾下降趨勢。尤其是其中堿氮含量較高時,汽油收率下降得更加明顯,反應(yīng)苛刻度被迫提升,造成油漿產(chǎn)率增加,質(zhì)量越來越差。
催化裂化油漿(以下簡稱油漿)是一種芳烴濃縮物,其特點(diǎn)[1]為密度大(>0.95 g/cm3),氫碳原子比低(1.27~1.45)。通常,油漿組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:芳烴50%~60%,飽和烴30%~40%,殘?zhí)恐蹈撸?4.95%),芳香份高(>40%),飽和份低(<50%),金屬含量高,同時含有一定的硫、氮等。同時,油漿中含有大量的催化劑粉末,種種不利因素,使油漿的加工變得十分困難[2,3]。
催化裂化油漿可用作渣油或原料瀝青的改性劑,調(diào)和生產(chǎn)高等級道路瀝青[4]。用油漿做調(diào)和高等級道路瀝青的調(diào)和劑,將油漿中能夠起到改善瀝青性質(zhì)的互補(bǔ)組分補(bǔ)充到瀝青中,從而起到改善瀝青品質(zhì)的作用。
油漿在丙烷脫瀝青工藝中,可以作為強(qiáng)化劑使用[5],F(xiàn)CC油漿流動性好,輕組分少,重組分含量高,與減壓渣油相比,更加適合作為強(qiáng)化劑使用。在丙烷脫瀝青工藝萃取過程加入FCC油漿后,原料密度變小,流動性變好,降低了萃取的阻力,由于密度的差異更大,在萃取塔內(nèi)脫瀝青油和脫油瀝青更容易分離開,從而可以提高分離效果,提高產(chǎn)品的收率,而且可以改善產(chǎn)品性質(zhì),更好的滿足生產(chǎn)要求。
作為延遲焦化裝置的原料[6],可以進(jìn)一步將FCC油漿中的輕質(zhì)組分、能夠進(jìn)一步裂解的組分轉(zhuǎn)變?yōu)檩p質(zhì)組分。雖然會增加焦炭的產(chǎn)率,但與FCC油漿直接作為燃料油相比,具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
催化油漿加工面臨的問題主要包括:性質(zhì)差、芳烴特別是多環(huán)芳烴含量高、帶有大量催化劑粉塵。要實(shí)現(xiàn)催化油漿固定床加氫處理,解決催化劑粉塵的影響是首要問題。近幾年,隨著分離技術(shù)以及分離設(shè)備的不斷發(fā)展與進(jìn)步,催化劑粉塵基本可以在一定程度上清除,目前油漿的分離技術(shù)主要包括:自然沉降法,過濾分離法,靜電分離法,離心分離法,化學(xué)沉降助劑法等,選擇合適的分離方法,可以將催化劑粉塵控制在滿足生產(chǎn)要求的范圍以內(nèi)。
分別以蠟油原料以及摻煉催化油漿的混合油為加氫原料,其摻煉比例以工業(yè)催化裂化裝置的實(shí)際油漿比例為參考依據(jù),混合油的比例為鎮(zhèn)海混合油︰催化柴油=100︰8.33(質(zhì)量比)。
從表1中原料油的組成來看,催化油漿的密度大,硫含量較低,氮含量以及堿氮含量都比較高,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、殘?zhí)康群颗c蠟油原料相比要高出許多,芳烴含量、特別是多環(huán)芳烴含量都較高,可以看出,在蠟油原料中摻煉油漿后,混合原料的密度增大,氮含量及芳烴含量,特別是多環(huán)芳烴含量增量明顯??傮w來看,混合原料的性質(zhì)變差,尤其是氮含量的增加,將會給加氫反應(yīng)過程及加氫催化劑穩(wěn)定性增加難度。
表1 原料油主要性質(zhì)
在相同的反應(yīng)壓力和氫油比條件下進(jìn)行加氫工藝試驗(yàn),主要條件及產(chǎn)品分布見表2。
表2 加氫工藝條件及產(chǎn)品分布
從表2可以看出,由于催化油漿結(jié)構(gòu)復(fù)雜,芳烴含量高,氮含量高,在蠟油加氫處理裝置上摻煉催化油漿,在蠟油處理量不變的情況下,摻煉油漿后,加氫難度變大,但通過控制催化油漿的摻煉量,以及通過提高反應(yīng)溫度仍能夠達(dá)到控制指標(biāo),但化學(xué)氫耗將會有一定的增加。
從表3加氫產(chǎn)品性質(zhì)可以看出,摻煉催化油漿后,加氫生成油的密度有一定程度的增加,加氫生成油在硫含量相當(dāng)?shù)臈l件下,氮含量相比摻煉油漿前的時候要高出較多,同時,摻煉油漿后,加氫生成油的堿氮、瀝青質(zhì)、殘?zhí)?、芳烴都有一定程度的增加。但與油漿加氫前相比,油品性質(zhì)有了較大程度的提高,硫氮等雜質(zhì)含量大幅降低的同時,芳烴含量、多環(huán)芳烴等都有較大幅度的降低,從催化裂
表3 加氫生成油主要性質(zhì)
化原料角度考慮,油品性質(zhì)大幅改善,對于催化裂化產(chǎn)品分布以及產(chǎn)品性質(zhì)都有益處。
從加氫試驗(yàn)結(jié)果可以看出:將適當(dāng)比例的催化油漿,經(jīng)過濾達(dá)到要求后,在蠟油加氫裝置中進(jìn)行摻煉,雖然會一定程度上增加加氫反應(yīng)的難度,尤其是脫氮難度,但仍能達(dá)到很好的效果,具有可行性,在充分利用油漿的同時,也為催化裂化擴(kuò)大原料來源提供了一條可行的路線。不足之處主要體現(xiàn)在過濾效果,即使過濾達(dá)到一定要求,仍會有少量催化劑粉塵帶入加氫裝置中,對裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)不利,氮含量以及芳烴含量高也是不得不面對的問題,因此,油漿摻量比例將會受到一定的限制??傮w來看,將催化油漿在蠟油加氫裝置中摻煉是一條可行的技術(shù)路線。
[1]王峰,趙德智,曹祖賓,等.催化裂化油漿加工工藝及發(fā)展[J].當(dāng)代化工, 2003,32(1): 45-49.
[2]韓德奇,杜蘭英.催化裂化油漿利用的新途徑[J].節(jié)能,2000,(11):44-45.
[3]李峰林,韓忠祥,孫昱東.催化裂化油漿的綜合利用[J].山東化工,2007,36(9):6-9.
[4]張兆前,李正,朱根全,等.催化裂化油漿的技術(shù)進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2007,26(11):1559-1562.
[5]林秀麗,盧春燕,馬海桐,等.催化裂化油漿綜合利用的發(fā)展趨勢[J].茂名學(xué)院學(xué)報,2011,21(3):12-15.
[6]范雨潤,孫鑒.丙烷脫瀝青裝置摻煉催化裂化油[J].石油煉制與化工,1998,29(8):6-9.
Analysis of Advantages and Disadvantages of Blending FCC Slurry in VGO Hydrotreating Process
1,1,2
(1. Fushun Research Institute of Petroleum and petrochemicals, SINOPEC, Liaoning Fushun, 113001, China;2. PetroChina Fushun Petrochemical Company,Liaoning Fushun, 113001, China)
The characteristics of catalytic oil slurry were analyzed, and the way and facing problems of oil slurry reuse were discussed. By hydrotreating test, the feasibility of blending FCC slurry in VGO hydrotreating unit was studied and verified. At the same time, advantages and disadvantages of blending FCC slurry were also analyzed, which could provide a feasible way to make full use of oil slurry.
Catalytic oil slurry; Hydrogenation;Properties of the product
TE 624
A
1671-0460(2014)06-1043-03
中國石油化工集團(tuán)公司資助項(xiàng)目。
2014-06-02
周艷紅(1979-),女,工程師,碩士,遼寧撫順人,2003年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)?,F(xiàn)從事分析檢測技術(shù)工作。E-mail:zhouyanhong.fshy@sinopec.com,電話:024-56389267。