夏 偉 健

(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

某煉化企業(yè)以加工海洋原油生產(chǎn)減壓渣油、瀝青、燃料油為主。所加工的8.0 Mt/a原油全部為中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司自產(chǎn)的海洋原油,每年約生產(chǎn)減壓渣油(簡(jiǎn)稱減渣)2.25 Mt/a。為優(yōu)化全廠加工總流程,進(jìn)一步提高企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)減渣的利用方案進(jìn)行了深入研究,決定增設(shè)一套1.6 Mt/a溶劑脫瀝青(簡(jiǎn)稱溶脫)裝置。1.6 Mt/a溶脫裝置采用中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司(簡(jiǎn)稱石科院)提供的減渣丁烷溶脫技術(shù),以2號(hào)常減壓蒸餾裝置生產(chǎn)的減渣為原料,以混合C4為溶劑,采用兩段抽提工藝,以各種烴類在溶劑中的溶解度不同為基礎(chǔ),將膠質(zhì)和瀝青質(zhì)自減渣中脫除出來(lái),生產(chǎn)輕脫瀝青油(簡(jiǎn)稱輕脫油)、重脫瀝青油(簡(jiǎn)稱重脫油)和脫油瀝青3種產(chǎn)品[1-3]。

裝置所產(chǎn)的輕脫油及重脫油具有黏度小、殘?zhí)康汀⒔饘俸康?、硫含量低及飽和分含量高等特點(diǎn),均可作為催化裂解(DCC)原料,代替1號(hào)常減壓蒸餾裝置的常壓渣油(簡(jiǎn)稱常渣),有助于改善DCC裝置產(chǎn)品性質(zhì)。在以殘?zhí)亢椭亟饘俸枯^低的環(huán)烷基渣油為原料時(shí),得到的輕脫油除可作為 DCC 原料外,部分還可作為加氫裂化原料和BS光亮油基礎(chǔ)油的原料;得到的脫油瀝青可以作為調(diào)合組分用于生產(chǎn)道路瀝青,并可根據(jù)市場(chǎng)行情靈活調(diào)合不同牌號(hào)的瀝青產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)靈活操作,最大限度地提升企業(yè)效益[4-5]。

考慮到溶脫裝置目前加工原油的性質(zhì)相對(duì)裝置原始設(shè)計(jì)時(shí)已發(fā)生了較大變化,為了保證裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn),同時(shí)保證溶脫裝置能夠順利地產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的瀝青產(chǎn)品,與石科院合作開(kāi)展了相關(guān)研究和中型試驗(yàn),摸索出了適合目前油種的工藝操作條件和較為合理的生產(chǎn)方案,并應(yīng)用于工業(yè)裝置,成功生產(chǎn)出質(zhì)量較好的輕脫油、重脫油產(chǎn)品和合格的瀝青產(chǎn)品。

1 中試研究路線和試驗(yàn)方案

2號(hào)常減壓蒸餾裝置主要以曹妃甸、渤中25-1、秦皇島32-6和旅大10-1等幾種原油為原料,所產(chǎn)減渣部分熱供至溶脫裝置作為原料,剩余部分直接外送至罐區(qū),作為瀝青調(diào)合組分。

本研究針對(duì)曹妃甸、渤中25-1、秦皇島32-6和旅大10-1 4種原油所產(chǎn)減渣分別開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn),限于篇幅限制,在此只介紹秦皇島32-6所產(chǎn)減渣的試驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。本次試驗(yàn)的目的是為了探索出溶脫裝置適宜的工藝操作條件,并對(duì)中試樣品進(jìn)行分析,為裝置生產(chǎn)提供較為合理的生產(chǎn)方案。

1.1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)前對(duì)2號(hào)常減壓蒸餾裝置所產(chǎn)的秦皇島32-6減渣進(jìn)行性質(zhì)分析。

溶脫裝置設(shè)計(jì)加工負(fù)荷操作彈性為60%～110%,根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況,目前裝置加工負(fù)荷為75%,溶脫裝置進(jìn)料量為120～140 t/h。參考溶脫裝置設(shè)計(jì)參數(shù),以秦皇島32-6減渣為原料,采用正丁烷為溶劑,在操作壓力4.2 MPa、溶劑/原料質(zhì)量比4、抽提塔塔頂/塔底溫差10 ℃的條件下,以不同的抽提溫度(130～145 ℃)進(jìn)行溶脫試驗(yàn),考察不同抽提溫度下的產(chǎn)品質(zhì)量和收率分布情況。

試驗(yàn)結(jié)束后,分析輕脫油、重脫油和脫油瀝青產(chǎn)品性質(zhì),并根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)和產(chǎn)量情況提出輕脫油、重脫油利用途徑的可行性路線建議。

1.2 技術(shù)路線

根據(jù)試驗(yàn)方案,制定了中試研究的技術(shù)路線,具體如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

2 中型試驗(yàn)

2.1 減渣性質(zhì)

對(duì)秦皇島32-6減渣進(jìn)行性質(zhì)分析,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出,減渣的氫碳比較高,殘?zhí)枯^低,氮含量較高,硫含量較低,說(shuō)明減渣中輕組分含量較高,通過(guò)溶劑脫瀝青手段可以得到收率較高、質(zhì)量較好的脫瀝青油,為脫瀝青油的高價(jià)值利用創(chuàng)造了較好的條件。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

以秦皇島32-6減渣為原料,采用正丁烷為溶劑,在操作壓力4.2 MPa、溶劑/原料質(zhì)量比4、抽提塔塔頂/塔底溫差10 ℃的條件下,考察抽提塔操作溫度對(duì)各產(chǎn)品性質(zhì)的影響。具體操作條件及產(chǎn)品收率見(jiàn)表2,輕脫油產(chǎn)品性質(zhì)見(jiàn)表3,重脫油產(chǎn)品性質(zhì)見(jiàn)表4。

表2 秦皇島32-6減渣溶劑脫瀝青試驗(yàn)操作條件及產(chǎn)品收率

表3 輕脫油產(chǎn)品性質(zhì)

表4 重脫油產(chǎn)品性質(zhì)

由表2可以看出:當(dāng)抽提塔塔頂溫度為137 ℃時(shí),脫油瀝青收率為54.7%,脫瀝青油收率為45.3%,其中輕脫油收率為41.1%;當(dāng)抽提塔塔頂溫度為145 ℃時(shí),脫油瀝青收率為72.2%,脫瀝青油收率為27.8%,其中輕脫油收率為19.8%;當(dāng)抽提塔塔頂溫度為148 ℃時(shí),脫油瀝青收率為78.9%,脫瀝青油收率為21.1%,其中輕脫油收率為11.4%。說(shuō)明秦皇島32-6減渣符合隨著抽提塔抽提溫度的升高,溶劑對(duì)可溶質(zhì)的溶解度降低,進(jìn)而導(dǎo)致脫油瀝青收率逐漸增加,脫瀝青油收率逐漸降低,且輕脫油收率逐漸降低的規(guī)律。

由表3可以看出:隨著抽提塔抽提溫度的升高,所得輕脫油的品質(zhì)逐漸變好,當(dāng)抽提塔塔頂溫度不低于145 ℃時(shí),所得輕脫油殘?zhí)啃∮?.0%,氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13.4%,金屬Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5 μg/g,金屬V質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2 μg/g,符合DCC裝置進(jìn)料要求,但其密度較大,餾分偏重,且硫、氮含量較高,需要綜合考慮及評(píng)估其對(duì)DCC催化劑選擇性及生焦傾向性的影響;抽提塔塔頂溫度不低于145 ℃時(shí),所得輕脫油的運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)不低于36.58 mm2/s,且殘?zhí)枯^低,是較為優(yōu)質(zhì)的高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料。

由表4可以看出,隨著抽提溫度的升高,重脫油殘?zhí)恐饾u降低,同時(shí)酸值、硫含量和金屬含量也有所降低,但金屬總含量仍較高,不符合作為加氫裂化和DCC原料的要求,但是可以考慮適當(dāng)摻煉。

另外,隨著抽提塔抽提溫度的升高,所得脫油瀝青的針入度逐漸升高[條件1～條件3下分別為10,42,62(0.1 mm)],需考慮其作為瀝青調(diào)合組分的要求。

2.3 生產(chǎn)方案建議

由中型試驗(yàn)結(jié)果可以看出,通過(guò)控制工藝條件可以得到不同質(zhì)量的各種產(chǎn)品。對(duì)比DCC和加氫裂化原料需求,得到以下生產(chǎn)方案:

(1)溶脫裝置以秦皇島32-6減渣為原料時(shí),可以通過(guò)提高抽提溫度來(lái)提高輕脫油質(zhì)量,以滿足為DCC裝置供料要求。但從中試結(jié)果來(lái)看,輕脫油密度較大,硫、氮含量也較高,應(yīng)與其他較優(yōu)質(zhì)油品按一定比例摻煉作為DCC裝置原料。

(2)當(dāng)溶脫裝置的抽提塔塔頂溫度不低于145 ℃時(shí),以秦皇島32-6減渣為原料所得輕脫油黏度較高,且殘?zhí)枯^低,是較為優(yōu)質(zhì)的高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料。生產(chǎn)中可以考慮用輕脫油生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油,以提高全廠經(jīng)濟(jì)效益。

(3)溶脫裝置所產(chǎn)重脫油殘?zhí)枯^低,同時(shí)酸值、硫含量也較低,但金屬總含量較高,不適合單獨(dú)作為加氫裂化和DCC原料,但是可以考慮適當(dāng)摻煉,以增加重脫油的利用價(jià)值。

(4)秦皇島32-6減渣抽提所得脫油瀝青,可以通過(guò)改變工藝條件控制脫油瀝青的軟硬,以作為調(diào)合組分生產(chǎn)道路瀝青產(chǎn)品。

(5)建議根據(jù)裝置實(shí)際產(chǎn)品情況,結(jié)合企業(yè)加工路線,研究各產(chǎn)品的高價(jià)值利用方案,以期為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合石科院的生產(chǎn)方案建議,決定在1.6 Mt/a溶脫裝置上采用條件2的工藝數(shù)據(jù)(抽提塔塔底和塔頂溫度分別135 ℃和145 ℃)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。

3.1 工藝操作參數(shù)

在生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求,經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)整,最終形成了表5的工藝操作條件,在此條件下裝置運(yùn)行平穩(wěn),生產(chǎn)出殘?zhí)枯^低的脫瀝青油和合格的脫油瀝青產(chǎn)品,且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

表5 溶脫裝置工藝操作參數(shù)

表5中采用的抽提溫度較中型試驗(yàn)條件2有所降低,主要是因?yàn)橹行驮囼?yàn)時(shí)采用純丁烷為溶劑,而裝置工業(yè)生產(chǎn)中采用的是混合C4溶劑,其中正丁烷占比為89%,異丁烷占比為7%,剩余為少量C3和C5組分;而且工業(yè)生產(chǎn)裝置與中型試驗(yàn)裝置抽提塔塔內(nèi)結(jié)構(gòu)和物料停留時(shí)間差異較大。因此,在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)裝置操作條件和各產(chǎn)品收率以及產(chǎn)品質(zhì)量與中型試驗(yàn)略有差距[6]。

3.2 各產(chǎn)品收率和外觀

采用表5中的工藝條件,裝置工業(yè)生產(chǎn)各產(chǎn)品收率見(jiàn)表6,產(chǎn)品外觀見(jiàn)圖2。

表6 工業(yè)溶脫裝置各產(chǎn)品收率

圖2 產(chǎn)品外觀

表6中輕脫油收率明顯高于試驗(yàn)條件2中輕脫油收率,工業(yè)生產(chǎn)輕脫油與中型試驗(yàn)所得輕脫油相比殘?zhí)枯^高,其他指標(biāo)也有較大差距,主要原因是原料組成差別、溶劑差異和抽提溫度降低所致;重脫油收率基本與中型試驗(yàn)條件2下相同;脫油瀝青收率則較中型試驗(yàn)條件2下有所降低。

3.3 輕脫油質(zhì)量和利用

工業(yè)裝置生產(chǎn)時(shí),輕脫油產(chǎn)量為49.0 t/h,收率為35.0%,此時(shí)輕脫油質(zhì)量較好,與DCC裝置原有原料性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比,具體見(jiàn)表7。

表7 輕脫油產(chǎn)品性質(zhì)與DCC裝置原料性質(zhì)對(duì)比

從表7可以看出,輕脫油總體性質(zhì)與常渣相近,但也存在差異。輕脫油密度和餾程高于常渣,但殘?zhí)繛?.87%,低于常渣,以此推斷輕脫油中密度較小的直鏈烷烴和殘?zhí)枯^高的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量低于常渣,主要成分是環(huán)烷烴和芳烴,加工過(guò)程中要重點(diǎn)監(jiān)控產(chǎn)品分布情況。輕脫油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.257%,稍高于常渣;氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.260%,高于常渣,要注意低溫?zé)焽柰馀艧煔釹O2、NOx濃度,及時(shí)提高煙氣除塵塔堿液注入量,避免煙氣超環(huán)保指標(biāo)外排。輕脫油的重金屬含量明顯低于常渣,質(zhì)量較好,碳、氫含量與常渣較接近。綜上所述,輕脫油可以作為DCC原料進(jìn)行利用[7]。

3.4 重脫油質(zhì)量和利用

工業(yè)裝置生產(chǎn)時(shí),重脫油產(chǎn)量為10.5 t/h,收率為7.5%,此時(shí)重脫油質(zhì)量較好,通過(guò)與加氫裂化裝置原有原料進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),重脫油可以適當(dāng)摻煉(重脫油與蠟油加氫原料摻煉質(zhì)量比為1∶9)。重脫油作為加氫裂化裝置的原料加以利用,具體性質(zhì)及其調(diào)合油性質(zhì)見(jiàn)表8。

表8 重脫油產(chǎn)品及其調(diào)合油性質(zhì)

從表8可以看出,單獨(dú)的重脫油產(chǎn)品不能滿足加氫裂化原料限值要求,但重脫油與蠟油加氫原料調(diào)合后(質(zhì)量比1∶9),調(diào)合油性質(zhì)完全能夠滿足加氫裂化裝置原料限值要求,說(shuō)明重脫油可以適量摻煉利用。

3.5 效 益

以上產(chǎn)品方案應(yīng)用于裝置生產(chǎn)后,裝置運(yùn)行平穩(wěn),生產(chǎn)出質(zhì)量較好的脫瀝青油,可作為二次加工裝置的原料,替代了價(jià)格較高的常渣等原料,目前裝置所產(chǎn)的輕脫油全部熱供至DCC裝置,效益增加約500元/t,在優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)流程的同時(shí)為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)溶脫裝置中型試驗(yàn)研究結(jié)果,結(jié)合工業(yè)裝置實(shí)際情況,探索出適合目前油種的工藝操作條件和較為合理的產(chǎn)品利用方案。采用合適的工藝條件后,裝置運(yùn)行平穩(wěn),生產(chǎn)出質(zhì)量較好的脫瀝青油。

為了做好裝置的操作優(yōu)化和產(chǎn)品的高效益利用,建議從以下幾點(diǎn)出發(fā)做好相關(guān)工作:

(1)由于2號(hào)常減壓蒸餾裝置原油復(fù)雜多變,建議定期做好原油評(píng)價(jià),關(guān)注各種原油的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),并根據(jù)原料變化情況及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù),在保證裝置安全生產(chǎn)的前提下,確保產(chǎn)品質(zhì)量合格,為產(chǎn)品的高價(jià)值利用創(chuàng)造條件。

(2)根據(jù)中型試驗(yàn)和裝置實(shí)際生產(chǎn)情況,抽提塔抽提溫度越高,所得產(chǎn)品與減渣調(diào)合時(shí)更有利于實(shí)現(xiàn)全部減渣的有效利用,同時(shí)所得輕脫油性質(zhì)越好。結(jié)合溶脫裝置設(shè)計(jì)情況、加工負(fù)荷及常減壓蒸餾裝置減渣產(chǎn)出量,建議抽提塔抽提溫度取設(shè)計(jì)的最高值。

(3)輕脫油作為DCC裝置原料時(shí)其密度偏大,硫、氮含量也偏高,需要關(guān)注輕脫油對(duì)DCC裝置操作及產(chǎn)品收率分布的影響。同時(shí)可以研究利用輕脫油作為高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料或橡膠增塑劑原料的可行性,增加企業(yè)效益。

(4)建議研究輕脫油和重脫油的高價(jià)值利用,例如可以作為低硫船用燃料油調(diào)合組分或生產(chǎn)光亮油加以利用,以提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。

(5)工業(yè)生產(chǎn)中所得輕脫油殘?zhí)扛哂谥行驮囼?yàn)所得輕脫油的殘?zhí)?不利于輕脫油的高價(jià)值利用。建議企業(yè)進(jìn)一步聯(lián)合石科院開(kāi)展輕脫油降碳等相關(guān)研究,通過(guò)優(yōu)化操作和技術(shù)改造等手段,在保證輕脫油收率的情況下優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo),以達(dá)到輕脫油高價(jià)值利用的目的。