茂名减粘―焦化联合工艺.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除减粘-焦化联合工艺的工业应用茂名石化炼油化工股份公司炼油厂技术处肖 雁减粘-焦化联合工艺的工业应用肖 雁 冯茂生（茂名石化炼油化工股份公司炼油厂，茂名525011）摘要：茂名石化炼油化工股份有限公司炼油厂采用减粘-焦化联合工艺，把减压渣油经减粘裂化后用作延迟焦化原料，有效改善了焦化装置的操作条件，联合工艺轻油收率提高2.30%，焦炭产率降低3.36%。主题词：减粘裂化 延迟焦化 联合工艺 收率1 前言长期以来，以常减压蒸馏减压渣油为原料，在高温下进行深度热裂化和缩合反应得到汽油、柴油、蜡油等轻质产品的延迟焦化一直是炼油企业提高轻油收率的重要手段。近年来，受原油硫含量增加和劣质化的影响，延迟焦化装置焦炭产率增大而轻收减少，因炉管结焦而导致的烧焦周期越来越短，设备、管线腐蚀问题严重，焦炭也因硫含量超高难以打开销路。另一方面，重质燃料油的需求量越来越少，质量要求越来越严格，以生产重质燃料油为目的的减粘裂化有逐渐被淘汰的趋势。茂名石化炼油化工股份有限公司炼油厂采用减粘焦化联合工艺，把减压渣油经减粘裂化后再用作延迟焦化原料，使焦化装置的原料性质得到改善，装置运行状况有了明显的好转，产品轻油收率提高，焦炭产率下降，装置运行周期延长，减粘裂化装置也得到了充分的利用。2 实施前2.1延迟焦化装置茂名石化延迟焦化装置建于1971年，原设计能力为30104吨/年，设计原料为胜利渣油。经过多年的技术改造，装置由原单炉双塔流程改为双炉四塔流程，处理能力也提高为60104吨/年。随着进口含硫、高含硫原油比例的逐年增加，已很少加工胜利原油，大庆、西江甚至马西拉、阿曼等石蜡基原油的减压渣油已成为重油催化掺炼减压渣油的宝贵原料，延迟焦化只能大量处理伊朗、沙特、伊拉克等中东原油减压渣油。表-1列出了近年来茂名石化公司常炼原油减压渣油的性质。由表中数据可见，和大庆、胜利等国产原油相比，伊朗、沙特、伊拉克等进口原油减压渣油的显著特点是硫含量高，密度大，粘度、残炭大，这些渣油作为延迟焦化原料的结果是，焦炭收率高，轻油、液收低少，加热炉压降大、炉管结焦严重、设备腐蚀加重，装置处理量降低。1996、1997年焦化装置多次因炉管结焦严重，被迫停工烧焦，因腐蚀引起的设备问题也越来越多。同时，因硫含量超高，焦炭外销不畅，焦场爆满，严重影响生产的正常进行。改善焦化原料性质，确保焦化装置安、稳、长运行成为急需解决的技术难题。 表-1 茂名石化常炼原油减压渣油性质原油名称密度g3/cm含硫%残碳%粘度(100)mm2/s大庆0.92180.196.73121.20胜利0.96541.02810.96西江0.93640.3012.72143.40也门马西拉1.00361.677.449阿曼0.96101.906.480431.00伊朗拉万1.0193.5114.076491.40伊朗1.0233.2712.701664伊拉克1.00134.4811.931317.87沙轻1.00103.936.98272.08沙中1.02804.557.712390.63卡塔尔马瑞恩1.00783.8812.81707.812.2减粘裂化茂名石化炼油厂减粘裂化装置是一套上流式减粘裂化装置，处理能力40104吨/年。常减压蒸馏来的减压渣油经加热炉加热后自下而上依次通过两个反应塔（反-1、反-2）进行轻度裂化反应，反应产物经急冷后进入分馏塔，塔顶分离出汽油和瓦斯，塔底粘渣送出装置。减粘裂化粘渣过去一直用作重质燃料油调和料，近年来因重质燃料油需求量越来越少，装置大部分时间处于停工待产状态，面临淘汰的命运。表2列出了减粘裂化装置的部分设计及实际生产参数。由表2可见，减压渣油经过减粘裂化后，不仅可以获得2.0%左右的汽油，渣油性质也有了很大的改变，渣油中轻组分大幅度增加，粘度大幅度降低，密度、残炭变小，而硫含量变化不大。显然，经减粘裂化后的渣油对延迟焦化是十分有利的，粘度的降低和轻组分的增加有利于降低炉管压降、减缓炉管结焦速度，使轻收（汽油、柴油）及液收增加、焦炭产率降低。 表-2减粘裂化装置部分设计及实际生产参数项目设计值实际生产参数原料名称胜利减渣混合减渣原料性质密度/g/cm3粘度(100)/mm2/s 残炭/% 含硫/% 馏程 IBP/ 10% 30% 50%减粘渣油性质密度/g/cm3粘度(100)/mm2/s 残炭/% 含硫/% 馏程 IBP/ 10% 30% 50%0.9760929.0413.791.603805215330.9740306.1411.891.632483984144210.9912793.017.762.905380.9769135.89主要操作条件 加热炉总出口温度/ 反-2顶压力/MPa 反-2出口温度/ 分馏塔进料温度/ 分馏塔顶温度/420-4250.70405270125-1334200.67400285139产品收率气体/%（重）粗汽油/%（重）减粘渣油/%（重）损失/%（重）1.632.1295.750.501.502.0995.910.50根据国内、国际原油供应形势及中石化集团把茂名建设成为国内最大含硫原油加工基地的决策，希望通过改变原油品种来达到改善焦化原料的目的是行不通的，对焦化原料进行预处理，把减压渣油经减粘裂化后再作为焦化原料无疑是一条有效途径。为了改善焦化原料，发挥减粘裂化装置的作用，经认真考证，精心准备，1998年开始实施了减粘-焦化联合工艺。3 减粘-焦化联合工艺的实施减粘-焦化联合工艺实施前，减粘裂化渣油直接送往渣油罐区调重油出厂，为实施减粘-焦化联合工艺，在减粘渣油送罐区管线和一蒸馏减渣去焦化装置原料线之间接一跨线，使减压渣油经减粘后可通过跨线转到焦化原料线进入焦化装置(图1)。由于不打算对焦化加热炉流程进行改造，减粘裂化工艺条件基本保持不变，减粘渣油仍按原流程经换热、冷却到150左右送焦化装置。对焦化装置来说只是改变了原料性质，装置操作条件亦基本保持不变。4 实施效果实施减粘-焦化联合工艺，把减粘渣油改作焦化原料后，焦化装置运行状况有了明显改善，与减压渣油直接焦化相比，加热炉辐射进料压力降低，装置处理能力有所提高，焦炭塔焦层高度明显下降。炉管结焦问题大大减轻，两年多以来，未发生因炉管结焦被迫停工事件。但因原料硫含量高，设备腐蚀及焦炭硫含量问题仍相当严重。由于加工原油品种繁多、性质差异大，减粘、焦化原料多变，加上目前茂名石化炼油厂减粘裂化装置和延迟焦化装置加工能力不配套，焦化装置除处理减粘渣油外还必需混炼部分减压渣油，根据生产统计数据难以对减粘-焦化联合工艺效果作出准确评价。为此，进行了减压渣油直接焦化和减粘-焦化联合工艺对比标定。5标定结果 为了准确标定联合工艺效果，延迟焦化采用单炉双塔操作，减粘渣油全部进焦化装置，焦化不混炼其它渣油。标定侧重于考察实施减粘-焦化联合工艺后产品收率、产品质量及操作条件的变化情况。标定在减粘裂化、延迟焦化装置同时进行。5.1原料标定采用马西拉：伊朗=2：1混合原油的减压渣油，表3列出了该油减压渣油及减粘渣油性质的标定分析结果。分析结果和实际生产一致，减压渣油经减粘裂化后粘度大幅度下降，渣油中轻组分含量大大增加，而硫含量基本不变。从表-3可见，该油减压渣油粘度高达2065mm2/s,经减粘后仍高达343.64mm2/s,硫含量、残炭高，是一种劣质渣油，该油性质反映了延迟焦化原料劣质化趋势，用来作标定原料具有代表性。表3 减压渣油和减粘裂化渣油性质项目 减压渣油 减粘渣油馏程（减压模拟蒸馏）/% IBP200 0 0 200350 0 1.0 350500 0.7 3.3 IBP500 0.7 4.3 IBP538 1.1 5.4 IBP565 1.1 6.2 565 98.9 93.8粘度（100）/mm2/s 2065.42 343.64饱和烃/% 19.43 23.02芳 烃/% 47.20 39.95胶 质/% 26.70 26.99沥青质/% 6.67 10.04含 硫/% 1.90 2.05康氏残炭/% 25.16 24.19密度（20）/g/cm3 1.0245 1.01215.2 操作条件表4、表5列出了标定期间减粘裂化装置的主要操作条件和焦化装置减压渣油直接焦化、减压渣油减粘焦化的主要操作条件。表4 减粘焦化联合工艺减粘裂化装置主要操作条件 项目 数据 炉出口温度/ 417 反-2出口温度/ 399 反应塔停留时间/小时 1.02 反-2压力/MPa 0.60 塔-2进料温度/ 278 塔-2顶温度/ 131 渣油出装置温度/ 148表5 焦化装置减粘焦化和直接焦化主要操作参数 项目 减粘-焦化 直接焦化 炉出口温度/ 498 498 炉膛温度/ 790 785 炉排烟温度/ 198 193 分馏塔顶温度/ 100 99.3 分馏塔底温度/ 374 373 油气温度/ 410 414 柴油抽出温度/ 230 231 蜡油抽出温度/ 361 360 炉对流流量/ m3/h 47 45 炉辐射流量/ m3/h 65 64炉东辐射进口压力/MPa 1.85 1.90炉西辐射进口压力/MPa 2.00 2.03焦层高度/m 16.85 17.50由表2、表4可见，实施减粘-焦化联合工艺，减粘裂化装置操作条件基本不变。和直接焦化相比，延迟焦化装置采用减粘渣油后操作情况明显改善，处理量略有增加，加热炉辐射进料压力、压降均有所下降，焦层高度下降了0.65米，焦炭产率降低。这和减粘渣油粘度大幅度下降、轻组份增多有很大关系。5.3 产品收率根据延迟焦化装置标定结果，减粘渣油焦化与减压渣油直接焦化相比，柴油收率明显提高，汽油、蜡油等液体产品收率也有所提高，而气体、焦炭产率则明显降低。即使以减粘裂化处理量为基准，减粘-焦化联合工艺与减压渣油直接焦化相比产品收率的变化也是可观的：气体产率高0.87个百分点，轻油收率(汽油柴油)高2.30个百分点,液体产品收率高2.60个百分点，焦炭产率低3.36个百分点,效果显著。参数见表6、表7。 表6 减粘裂化装置物料平衡项目物料名称流量t/d收率%进料：减压渣油1049.440100.00出料： 汽油 渣油 气体 合计22.0021012.24115.1971049.4402.1096.461.45100.00 表7 延迟焦化装置产品收率对比表 减压渣油焦化 减粘渣油焦化 收率对比 项目 t/d 收率% t/d 收率% 情况%进料：渣 油 974.841 100 1012.241 100 0.00产品：瓦 斯 65.802 6.75 64.738 6.40 -0.35 汽 油 120.022 12.31 125.831 12.43 0.12 柴 油 298.212 30.59 324.629 32.07 1.48 蜡 油 126.978 13.03 136.641 13.50 0.47 拿 油 50.692 5.20 58.781 5.80 0.60 焦 炭 308.202 31.62 296.560 29.30 -2.32 损 失 4.874 0.50 5.061 0.50 0.00 合 计 974.841 100 1012.241 100 0.005.4 产品性质减粘-焦化联合工艺与减压渣油直接焦化相比，汽油、柴油、蜡油的性质没有发生明显的变化;焦炭除了金属含量降低外，其余性质均变差。从产品的硫含量和硫分布情况看，减粘-焦化联合工艺气体硫化氢含量约比直接焦化低2%左右，而液体产品和焦炭的硫含量却有所增加，这说明经减粘裂化后，硫分布更加偏向重质产品。减粘-焦化联合工艺不能降低焦化原料和产品的硫含量，实施减粘-焦化联合工艺后仍应加强焦化装置重质油品高温部位设备、管线的防腐。焦化产品性质分析结果见表8、表9。 表8 减粘-焦化与直接焦化产品性质比较_ 减压渣油直接焦化 减粘-焦化联合工艺项目 汽油 柴油 蜡油 汽油 柴油 蜡油_馏程/ HK 55 162 241 54 162 207 50% 114 273 422 118 274 415 95% 157 350 497 170 353 478含硫/% 0.39 1.10 1.36 0.45 1.28 1.38硫醇/ppm 18 19总氮/ppm 67.6 1248 3690 75.6 997.0碱氮/ppm 61.4 56.41 密度/g/cm3 0.7242 0.8544 0.9188 0.7262 0.8477 0.9212反应 中性 中性 中性 中性 腐蚀（铜片） 4a 3b 3b 3b_ 表9 减粘-焦化与直接焦化炭性质比 项目 减压渣油直接焦化 减粘-焦化联合工艺硫含量/% 2.31 2.76挥发份/% 6.52 7.50灰 份/% 0.08 0.12金属含量/ppmFe 67.1 21.00Ni 109.5 105.70 Cu 4.2 3.5V 258.6 184.9 Ca 12.2 9.2Na 18.1 10.46 经济效益分析焦化汽油、柴油作加氢精制原料，蜡油、拿油作FCCU原料，减粘-焦化联合工艺的经济效益计算见表10。由表10可见，实施减粘-焦化联合工艺经济效益身份显著，每加工1吨渣油，减粘-焦化联合工艺比减压渣渣油直接焦化多创效益22.99元人民币。表10 实施减粘-焦化联合工艺经济效益计算项目单价减压渣油直接焦化减粘-焦化联合物料名称元/吨 流量 t/d 价值 元/天 流量 t/d价值元/天入方： 渣油800974.841779872.81049.44839552出方：瓦斯汽油柴油蜡油拿油焦炭损失合计加工费用8001850180085080030065.802120.022298.212126.97850.692308.2024.874974.84152641.6222040.7536781.6107931.340553.692460.601052409.425102.279.935147.833324.629136.64158.781296.5605.0611049.446394827349158433211614547024.8889680117390843856.1加工效益 元/吨 253.82 276.81直接焦化单位加工费25.75元/吨，减粘-焦化单位加工费41.79元/吨7 结论（1）减粘裂化可以大大降低减压渣油粘度，增加渣油中轻组分含量，采用减粘-焦化联合工艺可以改善延迟焦化装置运行状况，提高装置处理量、延长装置运转周期。（2）采用减粘-焦化联合工艺可明显提高延迟焦化轻收、液收，降低焦炭产率，获得显著的经济效益。（3）减粘-焦化联合工艺不能改善焦化装置液体产品及焦炭产品性质，不能降低焦化原料及产品硫含量，加工含硫、高硫油时应加强重质油品高温部位的防腐，必要时采取材质升级措施。（4）实际生产中，因处理能力不配套，茂名石化炼油厂采用的还不是完全意义上的减粘-焦化联合，今后应通过技术改造，提高减粘装置处理能力，使之和焦化匹配;另一方面，可以考虑减粘渣油不经冷却直接进焦化，把节省下来的加热炉传热面积用来发生蒸汽，以降低能耗，实现真正联合。Industrial Application of Visbreaking&Delayed CokingCombination ProcessXiao Yan, Feng Maosheng(Maoming Petrochemical company,maoming 525011)Abstract The combination process of visbreaking&delayed coking was carried out in Maoing Petroch