黃新龍，王寶石，李晉樓，王洪彬，李出和

(1.中石化煉化工程(集團)股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471003；2.中國石化工程建設(shè)有限公司)

延遲焦化因工藝成熟、原料適應(yīng)性強、裝置投資低等特點[1]，備受煉油企業(yè)重視。近年來，我國延遲焦化加工能力增長快，技術(shù)進步也較快。近十幾年的快速發(fā)展，盡管在提高加熱爐出口溫度、降低焦炭塔操作壓力、降低循環(huán)比、縮短生焦周期、安全與聯(lián)鎖控制、保護環(huán)境等方面與國外技術(shù)相比還有一定差距[2-3]，但這種差距正在縮小或超越。

據(jù)文獻[4]報道，焦炭塔的壓力每降低0.05 MPa，液體產(chǎn)品的收率平均增加1.3百分點，焦炭產(chǎn)率降低1.0百分點。因此國外公司開發(fā)的延遲焦化技術(shù)基本采用了低壓操作，以Conoco Phillips公司的技術(shù)為代表的操作壓力最低僅為0.105 MPa，而國內(nèi)設(shè)計的焦化裝置操作壓力較高，一般為0.17 MPa左右，但有的焦化裝置操作壓力已降到了0.145 MPa左右，目前降低焦炭塔的操作壓力主要受到工程技術(shù)的限制。本研究以劣質(zhì)重油為原料，重點考察焦炭塔操作壓力對延遲焦化過程的影響。

1 實 驗

1.1 試驗裝置

中型試驗是在中石化煉化工程(集團)股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心(簡稱SEGR)開發(fā)的LYDC-Ⅴ型減黏裂化-延遲焦化-連續(xù)蒸餾一體化試驗裝置上進行的，其焦化工藝的原則流程見圖1。

圖1 延遲焦化中試裝置工藝流程示意

1.2 原料性質(zhì)

表1為試驗所用劣質(zhì)重油的性質(zhì)。由表1可知，焦化進料的性質(zhì)較差，密度(20 ℃)超過1 000 kgm3，運動黏度(100 ℃)高達2 848 mm2s，殘?zhí)亢虲7不溶物質(zhì)量分數(shù)分別為18.72%和7.49%，但硫和重金屬(Ni+V)質(zhì)量分數(shù)較低，分別為1.63%和72.5 μgg。

表1 原料油性質(zhì)

2 結(jié)果及討論

2.1 操作條件和產(chǎn)品分布

在重油加熱爐出口溫度為500 ℃、循環(huán)比為0.19、爐管注汽量為4.0%、充焦時間為13 h的條件下，考察焦炭塔不同操作壓力下的產(chǎn)品分布，結(jié)果見表2。由表2可知：隨著焦炭塔操作壓力的降低，氣體和焦炭的產(chǎn)率降低，液體產(chǎn)品的收率增加，主要由焦化蠟油的收率增加所致，而焦化汽油餾分和焦化柴油餾分的收率則有所降低；當(dāng)焦炭塔塔頂?shù)膲毫τ?.195 MPa降低到0.115 MPa時，氣體和焦炭的產(chǎn)率分別降低0.94和1.02百分點，液體產(chǎn)品的收率增加2.03百分點，而焦化蠟油的收率則增加4.64百分點。

表2 操作壓力對產(chǎn)品分布的影響

2.2 產(chǎn)品性質(zhì)

2.2.1操作壓力對汽油餾分和柴油餾分性質(zhì)的影響表3和表4分別為不同操作壓力下汽油餾分和柴油餾分的性質(zhì)。由表3和表4可知，不同操作壓力下產(chǎn)出的汽油餾分、柴油餾分的性質(zhì)基本不變，說明改變焦炭塔頂?shù)牟僮鲏毫Σ粫够秃徒够裼偷男再|(zhì)產(chǎn)生影響。

表3 操作壓力對汽油餾分性質(zhì)的影響

表4 操作壓力對柴油餾分性質(zhì)的影響

2.2.2操作壓力對焦化蠟油性質(zhì)的影響表5為不同操作壓力下焦化蠟油的主要性質(zhì)。由表5可知，在其他工藝條件相同的情況下，隨著焦炭塔操作壓力的降低，焦化蠟油的性質(zhì)逐漸變差，主要表現(xiàn)在因餾程變重帶來的密度增加、殘?zhí)亢蜑r青質(zhì)含量升高、重金屬含量增加以及氮含量提高上。當(dāng)操作壓力由0.195 MPa降低到0.115 MPa時，50%餾出溫度提高了12 ℃，95%餾出溫度提高了14 ℃。主要是因為采取降壓操作后使塔內(nèi)反應(yīng)生成的重餾分油更易逸出焦炭塔。由于焦化蠟油性質(zhì)的變差，會增加后續(xù)加氫處理裝置操作的苛刻度，但不會產(chǎn)生較大影響。

表5 操作壓力對焦化蠟油性質(zhì)的影響

2.2.3操作壓力對焦炭性質(zhì)的影響表6為不同操作壓力下焦炭的性質(zhì)。由表6可知：隨著操作壓力的降低，焦炭的揮發(fā)分降低，當(dāng)操作壓力由0.195 MPa降低到0.115 MPa時，焦炭的揮發(fā)分由7.34%降低到5.29%，這主要是因為操作壓力降低后，使得焦炭塔內(nèi)反應(yīng)焦層中原來不易揮發(fā)的較重餾分油逸出的結(jié)果；但降低壓力操作后，對焦炭的硫含量影響不大，焦炭的硫質(zhì)量分數(shù)為2.3%左右，符合國家規(guī)定的低硫焦標準，可作為3B石油焦出廠。

表6 操作壓力對焦炭性質(zhì)的影響

3 低壓操作提高液體收率的原因分析

表7為焦炭塔頂操作壓力對油氣分壓和高溫油氣初始停留時間的影響。從表7可知，隨著操作壓力的降低，油氣分壓由0.144 MPa降低到0.083 MPa，反應(yīng)產(chǎn)生的高溫油氣在焦炭塔內(nèi)的初始停留時間由150 s減少到了116 s。

表7 操作壓力對油氣分壓和初始停留時間的影響

當(dāng)焦炭塔內(nèi)的油氣分壓降低后，一方面可使泡沫層(即反應(yīng)層)中重質(zhì)油汽化，離開泡沫層進入油氣段，然后離開焦炭塔，另一方面可降低焦炭的揮發(fā)分，以減少焦炭的產(chǎn)率；而高溫油氣在焦炭塔內(nèi)停留時間的縮短，又可減緩高溫油氣的二次反應(yīng)，從而降低了氣體和焦炭的產(chǎn)率，提高了液體產(chǎn)品尤其是焦化蠟油的收率[7-8]。

從反應(yīng)動力學(xué)看，焦化反應(yīng)過程是體積增大的過程，因此采用低壓操作對裂解反應(yīng)有促進作用，而對縮合反應(yīng)有一定的抑制作用。裂解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，縮合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從出塔油氣溫度看，隨著焦炭塔操作壓力的降低，油氣出塔溫度也降低。

4 結(jié) 論

(1)在其他操作條件相同的情況下，隨著焦炭塔操作壓力的降低，氣體和焦炭的產(chǎn)率降低，液體產(chǎn)品的收率提高。當(dāng)操作壓力由0.195 MPa降低到0.115 MPa時，液體產(chǎn)品的收率提高2.03百分點，其中汽油和柴油的收率有所降低，但焦化蠟油的收率明顯提高，提高了4.64百分點。

(2)降低焦炭塔的操作壓力后，焦化汽、柴油的性質(zhì)基本不變，而焦化蠟油的性質(zhì)稍變差一些，主要表現(xiàn)在密度、殘?zhí)俊r青質(zhì)、氮含量以及金屬含量等均有所升高，餾程變重，50%和95%餾出溫度分別升高12 ℃和14 ℃，這些性質(zhì)的變化會提高后續(xù)加工裝置操作的苛刻度，但不會產(chǎn)生較大影響。

(3)降低焦炭塔操作壓力，可降低焦炭的揮發(fā)分，但對硫含量的影響較小。對于原料硫質(zhì)量分數(shù)為1.63%的減壓渣油，焦炭硫質(zhì)量分數(shù)為2.3%左右，符合國家規(guī)定的低硫焦標準，可作為3B石油焦出廠。