摘要：減粘裂化是重油輕質(zhì)化的一種重要手段，其目的主要是以重質(zhì)高粘度油品為原料，改善其傾點(diǎn)，生產(chǎn)符合規(guī)格的燃料油，或者摻入少量的輕質(zhì)油即可達(dá)到要求的燃料油，具有工藝技術(shù)成熟、裝置投資少、操作費(fèi)用低、可靠性高，不生成焦炭等特點(diǎn)。本文主要對(duì)減粘裂化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析，并提出了減粘裝置裂化工藝過(guò)程優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：渣油；減粘裂化；過(guò)程優(yōu)化

減粘裂化是重油輕質(zhì)化的一種重要手段，實(shí)質(zhì)上是一種輕度熱裂化過(guò)程雖然減粘裂化工藝已經(jīng)比較成熟，但對(duì)于反應(yīng)器仍保持爐管式、塔式反應(yīng)器的基本形式。在目前的大量工業(yè)化工藝裝置不進(jìn)行較大改動(dòng)的情況下，如何更為有效地延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，增加中間餾分油產(chǎn)率，進(jìn)一步改善產(chǎn)品質(zhì)量，是一個(gè)當(dāng)前需要解決的較為實(shí)際的問(wèn)題。

1減粘裂化反應(yīng)機(jī)理

渣油通常指的是常減壓蒸餾不能再汽化的減壓蒸餾塔底殘油，即減壓渣油。在渣油的熱裂化過(guò)程中，裂化反應(yīng)和縮合反應(yīng)是主要反應(yīng)形式，前者為吸熱反應(yīng)，后者為放熱反應(yīng)，二者是同時(shí)存在、相互聯(lián)系的。渣油的熱反應(yīng)過(guò)程并不是完全的隨機(jī)反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)控制一定的反應(yīng)條件，可以使反應(yīng)有選擇地進(jìn)行。渣油減粘裂化反應(yīng)的根本目的是通過(guò)裂化反應(yīng)使平均分子量和膠團(tuán)的直徑變小，表現(xiàn)在物理性質(zhì)上是其粘度變小和凝點(diǎn)降低， 得到少量裂化輕質(zhì)油和裂化氣?？s合反應(yīng)的存在則使部分小分子變成大分子，同時(shí)得到少量裂化輕質(zhì)油和裂化氣。表現(xiàn)在物縮合反應(yīng)產(chǎn)生新的膠核，甚至生成焦炭，使油品的安定性變差。隨著裂解深度的提高，熱失重不斷增加，并存在著一個(gè)突變溫度，在這個(gè)溫度以上渣油熱失重率直線上升，出現(xiàn)明顯的放熱峰和吸熱峰，這個(gè)溫度就是開(kāi)始結(jié)焦的溫度，簡(jiǎn)稱(chēng)初始結(jié)焦溫度。初始結(jié)焦溫度以下，以裂解反應(yīng)為主，在初始結(jié)焦溫度以上，隨反應(yīng)溫度提高，縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為主導(dǎo)反應(yīng)。因此，選擇合適的反應(yīng)條件使反應(yīng)向有利于裂化反應(yīng)的方向進(jìn)行，降低縮合反應(yīng)速度和抑制縮合反應(yīng)的大量進(jìn)行是減粘裂化的主要目的。

2減粘裝置裂化工藝過(guò)程優(yōu)化

2.1緩和加熱，防止局部過(guò)熱生焦

減粘裂化反應(yīng)除了裂解反應(yīng)外，同時(shí)還存在著結(jié)焦反應(yīng)。當(dāng)受熱溫度超過(guò)結(jié)焦起始溫度時(shí)，生焦反應(yīng)速度明顯的加劇，對(duì)于稠油減粘將會(huì)更加嚴(yán)重。通常結(jié)焦部位易發(fā)生在高溫的爐管、轉(zhuǎn)油線和反應(yīng)器入口等高溫部位。為了達(dá)到緩和加熱的要求，裂化工藝過(guò)程主要做如下幾方面優(yōu)化：（1）采用低輻射熱強(qiáng)度，一般化工加熱爐δH=29000-33000W/m2，減粘加熱爐δH取14500 W/m2，爐膛溫度不超過(guò)620℃，從熱源供熱過(guò)程上加以保證。（2）選用不均勻系數(shù)低的爐型。通常水平臥管具有等高布置、受熱均勻度高的特點(diǎn)。而螺旋管圓筒爐更具有獨(dú)到的特點(diǎn)，其除具有水平爐管等高、受熱均勻性的特點(diǎn)，又有渣油可以下進(jìn)上出的上流式運(yùn)動(dòng)，使高溫油避開(kāi)爐膛高溫區(qū)，以防止局部過(guò)熱裂化。同時(shí)，螺旋管加熱爐無(wú)需彎頭變向，壓降很低。綜上所述，減粘加熱爐優(yōu)先選用螺旋管加熱爐，且介質(zhì)流向?yàn)樯狭魇?。?）爐管質(zhì)量流速過(guò)大則壓降大，過(guò)小則滯流效應(yīng)影響大，因此速度應(yīng)控制為l000kg/m2s為宜。

2.2入口裝置選用扁平傘帽結(jié)構(gòu)

反應(yīng)器入口處的溫度最高，若渣油由于滯流效應(yīng)影響，油品停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則易導(dǎo)致焦化反應(yīng)。煉油工程中，此處的結(jié)焦成為影響減粘裝置生產(chǎn)開(kāi)工周期的關(guān)鍵。反應(yīng)器入口的狀態(tài)變化反映為熱渣油由管道高速湍流流動(dòng)擴(kuò)散為反應(yīng)器內(nèi)床層低速層流流動(dòng)。這時(shí)流動(dòng)過(guò)渡的好壞對(duì)提高有效的反應(yīng)時(shí)間和減少器底附近的滯流域影響較大。通過(guò)研究分析，一般管道速度為0.8-1.6m/s，床層流速不大于0.05m/s。減弱管道慣性上沖速度，促進(jìn)水平擴(kuò)散速度，以降低擴(kuò)散過(guò)渡段是很必要的。采用扁平傘帽結(jié)構(gòu)可滿足防止油流慣性上沖，同時(shí)利用產(chǎn)生的水平分流，有效地緩合反應(yīng)器底部的滯留。

2.3強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程，提高轉(zhuǎn)化深度

反應(yīng)溫度和停留時(shí)間是減粘裂化過(guò)程中的主要反應(yīng)參數(shù)。工藝上按照其匹配關(guān)系，可分為裂化減粘、緩和減粘及延遲減粘三種。一般情況下，低溫長(zhǎng)時(shí)間有利于裂化反應(yīng)，高溫短時(shí)間利于縮合反應(yīng)。稠油減壓渣油實(shí)現(xiàn)減粘改質(zhì)基本采用二級(jí)串聯(lián)反應(yīng)器。其中一級(jí)主要靠溫度效應(yīng)提高反應(yīng)速度，二級(jí)主要靠時(shí)間效應(yīng)，來(lái)提高轉(zhuǎn)化深度。用較快的速度和較充分的時(shí)間提高轉(zhuǎn)化深度。既要稠油減壓渣油在適當(dāng)高的溫度下開(kāi)始裂化，以提高反應(yīng)速度，同時(shí)又要保證一定時(shí)間完成轉(zhuǎn)化的深度，使整個(gè)過(guò)程處在相對(duì)緩和的條件下進(jìn)行。通過(guò)緩和與延遲減粘工藝的組合達(dá)到稠油減壓渣油減粘改質(zhì)的目的。

2.4提高減粘過(guò)程的靈敏性，保證長(zhǎng)周期生產(chǎn)

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和減粘效果的因果關(guān)系并不靈敏，結(jié)焦部位易發(fā)生在由轉(zhuǎn)油管線向反應(yīng)器轉(zhuǎn)化的過(guò)渡區(qū)。這表明滯流效應(yīng)對(duì)反應(yīng)的靈敏性影響很大。由于滯流影響，甚至使局部反應(yīng)區(qū)成死角，在長(zhǎng)時(shí)間高溫作用下，膠質(zhì)縮合成瀝青焦質(zhì)。對(duì)于減粘裂化反應(yīng)，返混使物料停留時(shí)間變寬。對(duì)于停留時(shí)間過(guò)短的物料不能達(dá)到預(yù)期的轉(zhuǎn)化深度，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的物料產(chǎn)生過(guò)度裂化，使縮合副反應(yīng)增加，造成結(jié)焦，對(duì)減粘裂化造成不良的影響。因此，通過(guò)加熱爐流速流型控制，爐內(nèi)輻射傳熱的改善，塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件限制液相返混等措施，使物料有一個(gè)較寬的停留時(shí)間分布，以獲得最佳的減粘效果，提高過(guò)程的靈敏度。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速、持續(xù)的發(fā)展，在未來(lái)高度競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境里，煉油工作者應(yīng)該比以前更充分地認(rèn)識(shí)到技術(shù)選擇對(duì)于渣油轉(zhuǎn)化總體戰(zhàn)略的影響以及現(xiàn)存的渣油加工工藝裝置的潛力和不足。為此，應(yīng)從現(xiàn)有的工業(yè)化減粘裂化裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況入手，對(duì)減壓渣油減粘裂化工藝過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的研究和優(yōu)化，從而達(dá)到提高裝置的整體經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為緩解緊張的原油、成品油需求形勢(shì)作出一定的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：王磊（1987-），男，漢族，遼寧盤(pán)錦人，畢業(yè)于東北石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事常減壓、減粘裂化裝置生產(chǎn)工作。