CN102234536A - 一种重油组合加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重油组合加工工艺，首先以减压渣油作为丁烷脱沥青装置的原料，经丁烷脱沥青工艺处理，控制抽提温度为120-125℃，脱油沥青的收率为50～60％的条件下得到脱沥青油和脱油沥青；脱沥青油与催化裂化原料混合后作为催化裂化装置的原料，经催化裂化工艺后，剩余的难以裂化的催化裂化油浆作为减压分馏的原料，经减压分馏工艺处理后得到轻油浆和拔头重油浆；一部分所述脱油沥青作为化肥气化炉的原料，另一部分所述脱油沥青与拔头重油浆130-170℃下，充分混合生产高等级道路沥青。本发明将脱油沥青气化和低温调合生产重交沥青结合起来，为脱油沥青提供了更合理的去路，可以创造巨大的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，特别是一种通过溶剂脱沥青工艺深度利用重油的组合加工工艺。
背景技术
随着原油供应日趋变重，重油(特别是减压渣油)中硫、氮、残碳及金属含量的逐渐提高，以及世界各地区对油品质量标准要求苛刻度的不断增加，世界范围内的各炼厂正面对着强化重油改质的新形势。如何经济有效充分地利用重油，选择最佳的加工方案，已成为石油炼制者迫切需要解决的问题。显然，单一的加工工艺难以实现上述目的。
溶剂脱沥青过程是一种重要的重油深加工技术；减压渣油通过溶剂脱沥青，分为脱沥青油(DAO)和脱油沥青(也称硬沥青，DOA)两个部分，其中附加值高的脱沥青油是催化裂化的优质原料，而脱油沥青的出路一直是一个问题。因此合理利用脱油沥青成为应用好溶剂脱沥青的关键。
目前，在溶剂脱沥青工艺的基础上，出现了多种重油组合加工工艺。美国专利US3951781公开了常减压-溶剂脱沥青-催化裂化-气体分馏组合工艺：减压渣油是溶剂脱沥青装置的原料，得到的脱沥青油掺入减压蜡油作为催化裂化装置的原料；催化裂化装置生产地轻烃经分馏后，混合C4又作为溶剂脱沥青装置的抽提溶剂；脱油沥青直接生产沥青。该发明通过降低脱油沥青的软化点直接生产沥青，不适合于加工石蜡基原油，应用范围窄。中国专利(公开号CN1485412A)公开了溶剂脱沥青-减粘裂化的渣油加工组合工艺，脱油沥青经减粘裂化后生产燃料油。中国专利(公开号CN1351113A)公开了一种渣油加氢-催化裂化-溶剂脱沥青组合工艺，使目前的渣油固定床加氢装置处理原料油灵活，而且增大了原料油处理量和/或相应降低了装置操作苛刻度，延长了加氢催化剂的使用寿命，同时脱油沥青还是高质量沥青的主要原料。但是，渣油加氢工艺的一次性投入很高，且加氢过程需要大量的氢源，成本较高，不宜大范围推广。中国专利申请(公开号CN101050383A)提供了一种溶剂脱沥青-催化裂化-油浆拔头(即减压分馏)的组合工艺：减压渣油经丁烷脱沥青工艺处理后得到脱沥青油和脱油硬沥青两个组分；脱沥青油与其它催化裂化原料，如常压渣油、减压蜡油的一种或两种混合后作为催化裂化装置的原料，经催化裂化工艺生产轻烃和汽柴油，剩余的难以裂化的催化裂化油浆作为油浆拔头即减压分馏工艺的原料，经减压分馏工艺处理后分离为轻油浆和拔头重油浆两个组分；轻油浆与溶剂脱沥青装置所产生的部分脱油硬沥青混合，作为减粘裂化装置的原料，生产7号商品燃料油；拔头重油浆与溶剂脱沥青装置所产生的另一部分脱油硬沥青进入沥青在线调合装置即静态混合器，经充分混合生产高等级道路石油沥青。该发明对减压渣油利用充分，工艺简单，实现各个装置之间的原料互供。但该发明为增加脱沥青油的收率，提高了丁烷脱沥青工艺的抽提深度，其脱油沥青的收率可达原料即减压渣油的65-70％(重量)；但是所得脱油沥青在150℃时仍为半固体，为了能够在管道中输送，也为了能与催化裂化装置生产的拔头重油浆充分混合，脱油沥青的输送管道和静态混合器必须保持在200-230℃，消耗大量热能。另外，中国专利(公开号CN1689962A)公开了一种超重劣质混合油气化生产合成气的方法，其将含氧气体、油浆和任选的慢化剂气体供入气化区，进行部分氧化，所述油浆采用混合油，混合油至少包含炼油厂经过溶剂脱沥青装置产生的脱油沥青60-95(wt)％和经过炼油厂催化裂化装置产生的油浆5-30(wt)％，在气化炉喷嘴入口温度为240-280℃的适宜条件下，将混合油通过多喷嘴气化炉进入气化区，在1400-1450℃范围内进行部分氧化造气，供生产尿素使用，提高企业经济效益。但是，尿素的需求每年有明显的淡旺季之分，在淡季时出现脱油沥青气化造气的去路不畅的问题。如果能够将脱油沥青的气化和调合工艺有机地结合起来，同时降低各个工艺中的能耗，比如脱油沥青的气化、输送和调合等，不仅能为脱油沥青提供更多的出路，而且能够大大降低能耗，为企业创造更多的利润。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种更加充分利用重油、更加节能的重油组合加工工艺，提高重油二次加工产品的附加值和企业的整体效益。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种重油组合加工工艺，首先以减压渣油作为丁烷脱沥青装置的原料，经丁烷脱沥青工艺处理，控制抽提温度为120-125℃，脱油沥青的收率为50～60％的条件下得到脱沥青油和脱油沥青；脱沥青油与催化裂化原料混合后作为催化裂化装置的原料，经催化裂化工艺后，剩余的难以裂化的催化裂化油浆作为减压分馏的原料，经减压分馏工艺处理后得到轻油浆和拔头重油浆；一部分所述脱油沥青作为化肥气化炉的原料，经过气化工艺，生成的原料气经后续工序处理后得到合成氨产品；另一部分所述脱油沥青与拔头重油浆130-170℃下，充分混合生产高等级道路沥青。
本发明优选的气化工艺条件是，190℃～210℃的所述脱油沥青先送到化肥沥青缓冲罐，经沥青泵加压至2.1MPa，以及气化原料预热器加热至255℃～265℃，然后进入高压渣油泵升压至6.0MPa，进入气化炉烧嘴雾化，在1200-1400℃进行气化反应。
为了使化肥气化炉运行地更有效率，减少结焦，所述脱油沥青进入时化肥沥青缓冲罐时，其粘度优选为250℃的旋转粘度小于60cp。在脱油沥青的粘度达不到所述要求时，可以适当掺入少量减压渣油。
本发明所述脱油沥青与拨头油浆按照3～1∶1，优选2～1.5∶1混合生产高等级道路沥青。混合方式可以采用静态混合，也可以采用动态搅拌混合。静态混合无需增加设备和机器，操作成本低，因此，一般优选在线静态混合。
本发明所述丁烷脱沥青工艺中所用溶剂丁烷与减压渣油的质量比为2～3∶1。
本发明所述减压分馏工艺中，所述催化裂化油浆在压力为20～30KPa下，以380-420℃为切割点，汽化后得到轻油浆和拔头重油浆。
本发明所述的催化裂化原料可以是蜡油或者常减压渣油。
作为本发明的一种实施方式，所述催化裂化油浆直接进入减压塔(即减压分馏装置，也称减压拔出装置)第7层塔盘上，进料温度在300℃左右，塔底设有1.0MPa或3.5MPa汽提蒸汽。在压力为20～30KPa的条件下，以380～420℃为切割点，对催化油浆进行切割。塔顶油气经冷却器冷却至60℃左右进入油水分液罐，进行油水沉降分离；轻油浆一路作为塔顶回流控制塔顶温度，另一路作为催化回炼或者减粘裂化的原料；塔底拔头重油浆冷却至120～160℃，与脱油沥青进行调和，生产重交沥青。溶剂脱沥青是以减压渣油为原料，在一定的温度和压力条件下，利用混合C4液体溶剂对减压渣油中的油组份具有较大的溶解度，对胶质溶解极弱，而对沥青质几乎不溶的特性，在抽提塔内进行萃取，使其分为抽提溶液相和沥青溶液相，利用两相比重差的作用，比重小的抽提溶液相逐渐上升到抽提塔顶部成为提取液，而比重大的沥青溶液相沉至底部，提取液从抽提塔顶出来经升温后，溶剂选择性提高，使胶质在沉降塔中沉降下来。这样就将渣油中的胶质、沥青质脱除，获得脱沥青油溶液，最后分别将脱油沥青(胶质+沥青质)溶液、脱沥青油溶液中所含溶剂回收，便可得到脱沥青油和脱油沥青。脱油沥青是减压渣油中较轻的组分，富含饱和组分和小分子芳烃，残炭值小于6％，重金属含量一般低于10μg/g，是良好的催化裂化原料。脱油沥青是减压渣油中较重的组分，浓缩了减压渣油中的绝大部分的沥青质、重金属和大分子胶质。
溶剂脱沥青是一种典型的液-液传质分离过程，影响抽提效果的因素主要有抽提温度、溶剂组成、溶剂比等，其中抽提温度对脱油沥青产品的收率及性质有显著的影响，抽提温度低，脱油沥青收率下降，软化点偏高，针入度比下降，抗老化性能变差，旋转粘度增加；抽提温度高，脱油沥青收率增加，软化点降低，蜡含量及针入度比增加，旋转粘度下降。
通过多种高等级道路沥青的组分分析表明，质量优良的沥青，其组分大致比例是：饱和烃13～31(重量)％，芳烃32～60(重量)％，胶质19～39(重量)％，沥青质6～15(重量)％，含蜡量＜3(重量)％。一般认为，为了调合出合格的道路沥青，作为调合组分之一的脱油沥青其胶质、沥青质含量总和应当在60～80％。中国专利申请CN101050383A公开了一种溶剂脱沥青-催化裂化-油浆拔头的组合工艺，其对减压渣油进行了丁烷脱沥青深度抽提，其脱油沥青的收率可达减压渣油的65-70(重量)％，得到的脱油沥青中胶质、沥青质总含量达到70～80％，与催化裂化拔头重油浆调合后生产出满足GB/T15180-2000标准的高等级道路沥青。
但是上述工艺得到的脱油沥青的粘度很大，会堵塞气化烧嘴，使化肥气化炉无法正常运行。为使减压渣油经过溶剂脱沥青工艺得到的脱沥青油和脱油沥青能同时兼顾作为催化裂化原料、气化原料和高等级道路沥青的调合组分，其关键是找出收率和质量的平衡点，使脱沥青油的残炭不大于6.0％；脱油沥青250℃的旋转粘度不大于60cp，硫含量不大于2(重量)％，以满足化肥原料的控制指标。
本发明通过控制丁烷抽提温度在120℃左右，脱油沥青收率在55％的情况下，得到的脱油沥青250℃旋转粘度小于60cp，满足化肥气化要求；同时，脱油沥青与拨头重油浆混合生产的重交沥青产品也满足GB/T15180-2000标准。
控制脱油沥青250℃旋转粘度小于60cp的情况下，化肥气化炉原料由原来的渣油全部更换为脱油沥青，气化炉运行工况正常，原料气体中总有效成分，例如H2，CO保持95％以上。后续处理工序脱硫、甲醇洗、变换、合成、冷冻、压缩系统在流程未做动改的情况下保持正常运行。合成氨日产量达到1012吨，保持在原有设计能力1000吨/天的水平。气化原料的设计要求与实际性质如表1
表1
| 项目 | 沥青控制指标 | 实际生产指标 |
| 密度(20℃)，kg/m3 | ≯1050 | 1039.7 |
| 开口闪点，℃ | ≮230 | 339 |
| 灰分，％ | ≯0.987 | 0.092 |
| 残炭，％ | ≯29 | 28.2 |
| 粘度，cp | ≯50 | 46.2 |
| 硫含量，％ | ≯2.0 | 1.43 |
中国专利申请CN101050383A公开的重油组合加工工艺，得到的脱油沥青的软化点为110～115℃，导致必须在200～230℃的温度下，脱油沥青才能输送以及与催化裂化拔头重油浆混合均匀。这样就需要另外增加加热装置，或者在不增加加热装置时，就必须减少脱油沥青和其它物料的换热值。本发明由于控制了适宜的抽提温度和脱油沥青的收率，没有对减压渣油进行一味深拔，得到的脱油沥青粘度和软化点较低，从而不仅使脱油沥青在低于200℃即可输送，在混合器中与温度稍低的拔头重油浆在130～170℃即可混合均匀，不仅无需如中国专利申请CN101050383A所述那样另设加热装置，以使静态混合器的温度保持在200～230℃；而且可以将脱油沥青出溶脱装置时交换下来的热能用来加热原料或热媒水。中国专利(公开号CN1689962A)公开的一种超重劣质混合油气化生产合成气的方法，在1400-1450℃范围内进行部分氧化造气；而本发明在1200-1400℃即可进行气化反应。因此，本发明与现有技术相比，在多个方面，例如脱油沥青的输送、重交沥青调合、气化反应等都大量降低能耗，节约生产成本。
每年化肥的需求有明显的淡旺季之分，从而导致石油炼制企业脱油沥青在化肥生产淡季去路不畅的问题。与之形成明显对比的是，高等级道路沥青的需求持续旺盛。利用本发明的重油组合加工工艺，脱油沥青可以根据市场需求，在气化和调合两条去路之间灵活调整，保证了溶剂脱沥青装置的运行，同时创造更多的经济效益。
附图说明
图1是本发明的原则工艺流程图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应当理解：这些实施例不能用于限制本发明。
下述实施例中所用的重油是仪长管输原油的减压渣油。
实施例1
溶脱装置：仪长管输原油的减压渣油，先经换热后与预稀释溶剂丁烷在静态混合器中充分混合后进入抽提塔，溶剂丁烷与减压渣油的质量比为2.0∶1，控制抽提塔温度121℃，脱油沥青收率50％，得到的脱油沥青溶液经提温、闪蒸、汽提分离出溶剂，换热至190℃，一路送往重交调合装置，另一路送至化肥气化系统。脱沥青油换热至90℃送往催化裂化装置。所得脱油沥青性质见表2
表2
| 项目 | 数据 |
| 密度，Kg/M^3 | 1039.7 |
| 旋转粘度，cP | 50.8 |
| 残碳，％(m/m) | 22.01 |
| 灰分，％ | 0.092 |
| 软化点，℃ | 86 |
催化裂化装置：来自外装置的高温蜡油与溶剂脱沥青油经原料油混合器混合后进入原料油缓冲罐，然后由原料泵加压后与从罐区过来的减压渣油混合，经换热器换热至180℃后，通过6组原料进料喷嘴被蒸汽雾化后，进入提升管下部与通过预提升段整理成活塞流的高温再生剂进行接触反应，在反应温度为515℃，催化剂活性为62，反应压力为0.18～0.22Mpa的条件下，产生高浓度的丙烯和富含烯烃的高辛烷值汽油及其他油品组成。
反应后的油气携带着催化剂经提升管出口粗旋风分离器、沉降器单级旋风分离器分离出催化剂粉尘后，经油气管线送至分馏塔进行分馏，得到汽油、柴油、液化气、干气，油浆等主要产品。
减压分馏装置：催化裂化油浆直接进入减压塔第7层塔盘上，进料温度300℃，塔底设有1.0MPa汽提蒸汽。在压力20KPa下，以380℃为切割点，对催化油浆进行切割。塔顶油气经冷却器冷却至60℃左右进入油水分液罐，进行油水沉降分离；轻油浆一路作为塔顶回流控制塔顶温度，另一路作为催化回炼或者减粘裂化的原料；塔底拔头重油浆冷却至160℃，与脱油沥青进行调和，生产重交沥青。
化肥气化炉：190℃的脱油沥青先送到化肥沥青缓冲罐，经沥青泵加压至2.1MPa，以及气化原料预热器加热至255℃，然后进入高压渣油泵升压至6.0MPa，进入气化炉烧嘴雾化，在1200℃进行气化反应。气化炉运行工况正常，得到的气体中有效成分含量为96(重量)％。后续处理工序脱硫、甲醇洗、变换、合成、冷冻、压缩系统保持正常运行。
重交调合装置：将脱油沥青与拨头油浆按7∶3的比例，通过计量后在静态混合器中充分混合，混合温度控制160℃，产品为70#高等级道路沥青，满足GB/T15180-2000标准，其各项指标见表3。
表3
实施例2
溶脱装置：仪长管输原油的减压渣油，先经换热后与预稀释溶剂丁烷在静态混合器中充分混合后进入抽提塔，溶剂丁烷与减压渣油的质量比为2.5∶1，控制抽提塔温度123℃，脱油沥青收率55％，得到的脱油沥青溶液经提温、闪蒸、汽提分离出溶剂，换热至200℃一路送往重交调合系统，另一路送至化肥气化系统。脱沥青油换热至90℃送往催化裂化装置。所得脱油沥青性质见表4
表4
| 项目 | 数据 |
| 密度，Kg/M^3 | 1041.3 |
| 旋转粘度，cP | 51.4 |
| 残碳，％(m/m) | 21.96 |
| 灰分，％ | 0.090 |
| 软化点，℃ | 88 |
催化裂化装置：来自外装置的高温蜡油与溶剂脱沥青油经原料油混合器混合后进入原料油缓冲罐，然后由原料泵加压后与从罐区过来的减压渣油混合，经换热器换热至180℃后，通过6组原料进料喷嘴被蒸汽雾化后，进入提升管下部与通过预提升段整理成活塞流的高温再生剂进行接触反应，在反应温度为515℃，催化剂活性为62，反应压力为0.18～0.22Mpa的条件下，产生高浓度的丙烯和富含烯烃的高辛烷值汽油及其他油品组成。
反应后的油气携带着催化剂经提升管出口粗旋风分离器、沉降器单级旋风分离器分离出催化剂粉尘后，经油气管线送至分馏塔进行分馏，得到汽油、柴油、液化气、干气，油浆等主要产品。
减压分馏装置：催化裂化油浆直接进入减压塔第7层塔盘上，进料温度310℃，塔底设有3.5MPa汽提蒸汽。在压力30KPa下，以420℃为切割点，对催化油浆进行切割。塔顶油气经冷却器冷却至60℃左右进入油水分液罐，进行油水沉降分离；轻油浆一路作为塔顶回流控制塔顶温度，另一路作为催化回炼或者减粘裂化的原料；塔底拔头重油浆冷却至120℃，送往重交调合装置与脱油沥青进行调和，生产重交沥青。
化肥气化炉：200℃的脱油沥青先送到化肥沥青缓冲罐，经沥青泵加压至2.1MPa，以及气化原料预热器加热至258℃，然后进入高压渣油泵升压至6.0MPa，进入气化炉烧嘴雾化，在1320℃进行气化反应。气化炉运行工况正常，得到的气体中有效成分含量为97(重量)％。后续处理工序脱硫、甲醇洗、变换、合成、冷冻、压缩系统保持正常运行。重交调合装置：将脱油沥青与拨头油浆按1∶1的比例，通过计量后在静态混合器M-1、2中充分混合，混合温度控制140℃，产品为70#高等级道路沥青，满足GB/T15180-2000标准，其各项指标见表5。
表5
实施例3
溶脱装置：仪长管输原油的减压渣油，先经换热后与预稀释溶剂丁烷在静态混合器中充分混合后进入抽提塔，溶剂丁烷与减压渣油的质量比为3.0∶1，控制抽提塔温度125℃，脱油沥青收率60％，得到的脱油沥青溶液经提温、闪蒸、汽提分离出溶剂，换热至210℃一路送往重交调合系统，另一路送至化肥气化系统。脱沥青油换热至？90℃送往催化裂化装置。所得脱油沥青性质见表6
表6
| 项目 | 数据 |
| 密度，Kg/M^3 | 1035.1 |
| 旋转粘度，cP | 58.2 |
| 残碳，％(m/m) | 24.2 |
| 灰分，％ | 0.092 |
| 软化点，℃ | 92 |
催化裂化装置：来自外装置的高温蜡油与溶剂脱沥青油经原料油混合器混合后进入原料油缓冲罐，然后由原料泵加压后与从罐区过来的减压渣油混合，经换热器换热至180℃后，通过6组原料进料喷嘴被蒸汽雾化后，进入提升管下部与通过预提升段整理成活塞流的高温再生剂进行接触反应，在反应温度为515℃，催化剂活性为62，反应压力为0.18～0.22Mpa的条件下，产生高浓度的丙烯和富含烯烃的高辛烷值汽油及其他油品组成。
反应后的油气携带着催化剂经提升管出口粗旋风分离器、沉降器单级旋风分离器分离出催化剂粉尘后，经油气管线送至分馏塔进行分馏，得到汽油、柴油、液化气、干气，油浆等主要产品。
减压分馏装置：催化裂化油浆直接进入减压塔第7层塔盘上，进料温度295℃，塔底设有3.5MPa汽提蒸汽。在压力25KPa下，以400℃为切割点，对催化油浆进行切割。塔顶油气经冷却器冷却至60℃左右进入油水分液罐，进行油水沉降分离；轻油浆一路作为塔顶回流控制塔顶温度，另一路作为催化回炼或者减粘裂化的原料；塔底拔头重油浆冷却至140℃，送往重交调合装置与脱油沥青进行调和，生产重交沥青。
化肥气化炉：210℃的脱油沥青先送到化肥沥青缓冲罐，经沥青泵加压至2.1MPa，以及气化原料预热器加热至265℃，然后进入高压渣油泵升压至6.0MPa，进入气化炉烧嘴雾化，在1385℃进行气化反应。气化炉运行工况正常，得到的气体中有效成分？含量为96.5(重量)％。后续处理工序脱硫、甲醇洗、变换、合成、冷冻、压缩系统保持正常运行。
重交调合装置：将脱油沥青与拨头油浆按3∶1的比例，通过计量后在静态混合器M-1、2中充分混合，混合温度控制170℃，产品为70#高等级道路沥青，满足GB/T15180-2000标准，其各项指标见表7。
表7
Claims (9)
1.一种重油加工组合工艺，包括以减压渣油作为丁烷脱沥青装置的原料，经丁烷脱沥青工艺处理后得到脱沥青油和脱油沥青；脱沥青油与催化裂化原料混合后作为催化裂化装置的原料，经催化裂化工艺后，剩余的难以裂化的催化裂化油浆作为减压分馏装置的原料，经减压分馏工艺处理后得到轻油浆和拔头重油浆；其特征在于：所述丁烷脱沥青工艺中，抽提温度为120～125℃，脱油沥青的收率为50～60％；一部分所述脱油沥青作为化肥气化炉的原料，经过气化工艺，生成的原料气经后续工序处理后得到合成氨产品；另一部分所述脱油沥青与拔头油浆130～170℃下，充分混合生产高等级道路沥青。
2.根据权利要求1所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述气化工艺中，190℃～210℃的所述脱油沥青先送到化肥沥青缓冲罐，经沥青泵加压至2.1MPa，以及气化原料预热器加热至255℃～265℃，然后进入高压渣油泵升压至6.0MPa，进入气化炉烧嘴雾化，在1200～1400℃进行气化反应。
3.根据权利要求2所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述气化工艺中，所述脱油沥青进入化肥沥青缓冲罐时，250℃的旋转粘度小于60cp。
4.根据权利要求1所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述脱油沥青与拨头油浆按照3～1∶1混合生产高等级道路沥青。
5.根据权利要求4所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述脱油沥青与拨头油浆按照2～1.5∶1混合生产高等级道路沥青。
6.根据权利要求1，4或5任一所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述脱油沥青与拨头油浆在静态混合器中混合，或者动态搅拌混合。
7.根据权利要求6所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述脱油沥青与拨头油浆在静态混合器中混合。
8.根据权利要求1所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述丁烷脱沥青工艺中所用溶剂丁烷与减压渣油的质量比为2～3∶1。
9.根据权利要求1所述的重油加工组合工艺，其特征在于：所述减压分馏工艺中，所述催化裂化油浆在压力20～30KPa下，以380～420℃为切割点，汽化后得到轻油浆和拔头重油浆。
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