延迟焦化及减黏裂化在重质油加工方面的研究

李 嘉，王紫玉，陈中娜

（中海油炼油化工科学研究院，山东青岛 266555）

1 延迟焦化工艺及技术发展方向探讨

1.1 工艺原理

延迟焦化指将原料油加热到焦化反应温度，在反应容器中暂不生焦，直到进入焦炭塔再生焦的延时手法。原油中的大部分杂质都在渣油中，甚至还伴有一些重金属含量的元素，从而导致对渣油的深度加工较为困难。由于延迟焦化技术工艺较为成熟，已被普遍应用于炼油工业中，是处理渣油能力最主要的技术之一。

1.2 中试装置工艺描述

原料油加热到120℃左右，由原料泵抽出，经计量与来自分馏塔底的循环油以及一定比例的高温水蒸汽混合后进入重油加热炉加热，控制加热炉的出口温度为 450～510℃，然后高温油气经转油线从焦炭塔底进入焦炭塔进行焦化反应，该过程控制焦炭塔的反应温度（塔顶400℃左右，塔底 490℃左右）和塔顶压力；其生成油气进入蒸馏塔进行分馏，控制分馏塔塔底的温度为330℃左右，并在塔的下部注入一定量的高温水蒸气对重油进行气提；来自分馏塔塔顶的物料经三级套管冷凝器冷却后，不凝气体计量放空，回收 C5 至蜡油馏分到轻烃接收罐和轻油接收罐；来自分馏塔塔底的重馏分油经循环泵输送到重油预热炉的入口与新鲜原料混合，计量循环油量（计算循环比）。如图1所示。

图1 延迟焦化中试装置工艺流程

1.3 延迟焦化的工艺现状

目前焦化装置的原料呈现多样化，渣油类主要有常压、减压和减黏类，还有重质燃料油、超稠原油（主要进口）以及煤焦油等类型；一些石油、化工、炼油厂、建筑等企业产生的原料废品如油浆、沥青、废胺液、酸液、污泥、污油等也作为原料送入焦化装置进行处理，因此造成油品劣质化明显加重的趋势。伴随着环保要求的升高，随之而来的加工难度也在增大[1]。

1.4 延迟焦化技术发展方向探讨

1.4.1 针状焦产品研发技术

针状焦近些年普遍受到国内外客户的青睐，主要在于其具有良好的结晶度和石墨化特性，另外针状焦机械性能比较优越，具备热膨胀系数低，轻度高的优点，目前针状焦市场需求较大，国内产能严重不足。因此积极加大对针状焦产品的技术研发力度，形成良好工艺生产流程，将有助于解决国内外需求现状，解决国内油浆滞销等销售难题。按照市场价格，针状焦煅烧后采购价格已经超过 1 万元/t，其加工副产品如汽油、柴油等市场价格均比原料油浆高，因此针状焦产品开发效益较好，并且针状焦加工生产工艺流程及技术一旦得到大力推广并投产，将进一步拓展延迟焦化技术新的发展局面。

1.4.2 严重劣质化渣油处理

目前，比较成熟的生产工艺“渣油加氢+催化”路线应用较为普遍，其特点在于轻油收率高，效益明显，但是该技术对原材料劣质化要求相对较高，原料中的残炭、重金属成分、沥青质比重不能超过一定区间值。劣质渣油由于成分复杂，含硫及酸性物质比重大，黏稠度高，残炭、重金属、沥青质含量普遍较高。尤其是采用移动床加氢工艺技术产生的未转化油含硫量更高。因此，采用常规延迟焦化装置及加工生产工艺，很容易造成炉管、分馏塔严重结焦的现象，同时会产生大量的弹丸焦，造成设备腐蚀严重，设备运行周期大大缩短，设备检修成本较高等。所以，要通过不断的技术创新和改进，一以适应原材料劣质化日益较重的趋势变化。

2 减黏裂化工艺及技术发展方向探讨

2.1 工艺原理

减黏裂化属于重质油的二次加工，即热加工、热破坏过程。使油料起化学反应。热破坏过程就是使渣油等重质组分通过缩合反应（放热）将碳集中于更重的组分，甚至焦炭。而裂解反应（吸热）将氢集中于轻组分，已达和到重组分转化为轻组分。减黏裂化是在较低的温度（450～490℃）和压力（0.4～0.5MPa）下使直馏重质燃料油经浅度裂化以降低其黏度和倾点，达到燃料油的使用要求。

2.2 中试装置工艺描述

原料油加热到 120℃左右，由原料泵抽出，经计量（试验前先确定减粘的停留时间）与一定比例的高温水蒸汽混合后进入重油加热炉加，控制加热炉的出口温度为 380～450℃，然后高温物料经转油线进入减黏反应器进行减黏裂化反应， 该过程控制减黏反应器入口的物料温度、反应温度以及出口温度，并控制一定的减黏塔塔顶压力；其生成油气进入蒸馏塔进行分馏，控制分馏塔塔底适当的温度，并在塔的下部注入适量的高温水蒸气进行气提；来自分馏塔塔顶的物料经三级套管冷凝器冷却后不凝气体计量放空，回收C5 至180℃（或 350℃）以前馏分至轻烃接收罐和轻油接收罐；来自分馏塔塔底的重油通过自动放油阀排到减黏重油接收罐。

当装置运行平稳，需标定计量新鲜进料量、轻烃以及轻油（汽油、柴油以前馏分）量、减黏重油量以及富气的体积（分析组成）等。

2.3 减黏裂化工艺现状

我国早期减黏裂化工艺大多采用浅度减黏，而随着原油加工深度升级，逐步开始采用以重油、渣油改质的深度减黏裂化工艺，开始逐步应用中间产品如中间馏分油等作为催化加工工艺生产原料。近年来，减黏裂化工艺中催化剂采用催化减黏。稠油及减压渣油催化减黏工艺广泛采用从 Se、Te、S 二氧化硒、四氢萘等元素中提取的单质或化合物催化剂。另外利用计算机等先进技术，对除焦系统进行优化控制，得出各种操作参数与产品分布关系，并通过减黏-延迟焦化联合装置，大大提高了轻质油品产出率，减少了焦炭生成黏度。

2.4 减黏裂化技术发展方向探讨

2.4.1 临氢减黏裂化工艺

临氢减黏裂化技术工艺利用氢气作为缓和热裂化的自由基链反应催化剂。氢气有助于很好的捕获烃自由基，从而加速阻滞反应链快速增长，起到了焦碳产生的抑制作用，进一步提高了裂化反应的苛刻度，更有利于中间产品如馏分油产出率的提升，增强了产品转化率，减少了缩合产物，可以实现常态下渣油改质的生产性目的。但是，由于我国国内氢气储量少，主要依赖国外进口，因此临氢减黏裂化工艺技术应用较少，技术创新相对缓慢。

2.4.2 供氢减黏裂化工艺

由于我国氢能源相对匮乏，在生产过程一般通过加入含氢化合物，在生产装置中产生化学反应而释放大量的氢气，满足渣油加氢的效果需求，同时减少直接加氢的危害。大量含氢化合物在装置中产生热化学反应，为工艺提供充足的活性氢自由基，抑制了重油自由基缩合反应，提高了裂化反应苛刻度，进一步提升中间馏分油产出率[2]。

3 结语

原料劣质化趋势越来越明显，减黏裂化技术需要进一步开发研究催化减黏工艺、氢气热化学提取，水蒸气-活性氢快速转化等技术供氢减黏裂化工艺以及减黏-延迟焦化联合装置工艺等技术，拓宽供氢剂来源，有效提高收油率和轻质油品质量，加强炼油产业深加工处理合理调度，充分发挥装置大型化、自动化、智能化技术特点，提高减黏裂化反应转化率和苛刻度，提高中间馏分产出，逐步改善减黏裂化产品安定性。