CN103215062A - 一种劣质渣油的延迟焦化加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种劣质渣油的延迟焦化加工方法，将劣质渣油单独或与5%～20%体积比例的低沥青质含量的焦化原料混合，经与焦化装置自产的柴油、蜡油、循环油进行换热，换热后与焦化分馏塔底的循环油混合进入加热炉进料缓冲罐，经加热炉辐射进料泵加压送至加热炉升温至480～495℃，经过四通阀进入焦炭塔反应，生成的油气进入分馏塔分离，而重蜡油和部分轻蜡油主要作为循环油与劣质渣油混合再进入加热炉。该方法解决了炼厂加工该劣质渣油的延迟焦化过程出现的焦化炉管结焦、焦炭塔晃动引起的安全问题，保证了焦化装置安全平稳运行，工艺操作简单，很适合加工劣质原油特别是进口委内瑞拉Merey16原油的炼厂推广应用。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，特别涉及一种以进口的委内瑞拉Merey16原油生产的减压渣油为焦化原料的劣质渣油延迟焦化加工方法。
背景技术
近年来，随着原油的不断开采，劣质原油（符合API度小于27、硫含量大于1.5％、原油总酸值大于1.0mgKOH/g中任何一项指标的原油）所占比例呈上升趋势。同时，随着原油价格的上扬，高硫与低硫原油之间、重质与轻质原油之间、含酸与不含酸原油之间的价差拉大。另外，我国原油对外依存度不断攀升，2012年中国对外原油依存度达到了56.4%，较2011年和2010年进一步攀升。预计，未来几年内，中国的对外原油依存度会以每年2.8%左右的速度上升。由于加工劣质原油不仅可以降低炼油成本，而且可以提高石油资源风险的规避能力 ，因此大力发展劣质原油的加工是21世纪中国炼油工业的重要发展方向之一 ，也是炼油工作者研究的热门课题。含硫含酸重质劣质原油的炼制技术已经列入国家《产业结构调整指导目录（2011年本）》鼓励发展的石油化工产业目录。所以，采用延迟焦化方法将进口的劣质原油所产出的劣质渣油轻质化是非常必要的。
延迟焦化是以渣油为原料、在高温下进行热裂化反应和缩合反应的一种热加工过程，是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要措施。 自1930年8月世界上第一套延迟焦化工业装置在美国建成以来，因其工艺流程简单、原料适应性强、技术成熟可靠、工程投资和操作费用较低、投资回收期较短、产品柴汽比较高等特点，在半个多世纪的历程中得到了迅速发展，已成为目前重质减压渣油轻质化的重要手段之一。
目前，国内外延迟焦化的发展方向主要集中在装置大型化、延长操作周期、改善产品分布等方面，其中装置大型化特别是在焦炭塔和加热炉等主要设备大型化方面，我国已基本上达到了国际水平，但在防止焦化炉管结焦、延长操作周期、改善产品分布方面，与国外先进水平相比存在较大差距，特别是在加工劣质渣油时合理控制弹丸焦及其引发的焦炭塔晃动等工艺安全风险方面，尚未受到足够重视 。
传统的延迟焦化方法是对劣质渣油的密度、康氏残炭、沥青质含量等性能指标不作特别要求或不作调整，在常规的操作条件下进行工艺参数控制，存在的问题主要表现为汽柴油收率偏低、焦炭和气体产率偏高，焦炭塔内气相负荷分布不均匀，常常造成大量弹丸焦生成并出现焦炭塔剧烈晃动现象，进而影响安全生产和经济效益。一些炼化企业尽管采用了大循环比操作，但在单独或大比例加工委内瑞拉Merey16原油生产的减压渣油时，焦炭塔剧烈晃动现象未彻底消除。
发明内容
本发明提供了一种以进口的委内瑞拉Merey16原油生产的减压渣油为焦化原料的劣质渣油延迟焦化加工方法，在保持或改进原有延迟焦化方法的基础上，实现了减少弹丸焦生成、规避焦炭塔晃动、提高汽柴油收率的目标，进而为加工进口的委内瑞拉Merey16原油提供了经济可行的解决方案。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种劣质渣油的延迟焦化加工方法，其特征在于：委内瑞拉Merey16原油的劣质渣油单独或与5%～20%体积比例的低沥青质含量的焦化原料混合，再与焦化分馏塔底的循环油混合，经加热炉升温至480℃～495℃，进入焦炭塔内在反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6的工艺条件下进行焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，油气从焦炭塔顶出来进入分馏塔并被分离成气体、汽油、柴油出装置，而重蜡油和部分轻蜡油压入分馏塔底以“循环油”的形式共同作为循环油与劣质渣油混合再进入加热炉。
所述委内瑞拉Merey-16原油为高硫高酸重质原油，API度为 16，酸值为1.95mgKOH/g，硫含量以质量分数计为 2.80%，康氏残炭以质量分数计为 10.90%；所述劣质渣油为低于400℃的馏分含量以体积分数计小于10%、标准密度低于1000kg/m3、康氏残炭以质量分数计低于20%、沥青质含量以质量分数计低于10%的委内瑞拉Merey16原油的减压渣油；所述低沥青质含量的焦化原料为康氏残炭含量以质量分数计低于15%、标准密度低于990kg/m3、沥青质含量以质量分数计低于5%的焦化原料；所述作为循环油的部分轻蜡油为所含的低于350℃的馏分含量以体积分数计小于10%的轻蜡油。
本发明是在深入分析延迟焦化的技术原理，以及劣质渣油的沥青质含量高、康氏残炭高、密度大，焦化反应温度高、循环比小是导致弹丸焦特征明显和焦炭塔剧烈晃动的主要原因的事实基础上提出的，主要包括如下步骤：控制常减压装置产出的劣质渣油性质符合以下技术指标，即低于400℃的馏分含量小于10%（体积分数），标准密度低于1000kg/m3，康氏残炭小于20%（质量分数）、沥青质含量小于10%（质量分数）；控制焦化加热炉升温后的渣油温度在480℃～495℃范围；控制焦炭塔内的反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6；控制焦化分馏塔轻蜡油所含的低于350℃的馏分含量小于10%（体积分数）；控制参与掺炼的低沥青质含量的焦化原料康氏残炭小于15%（质量分数）、标准密度低于990kg/m3、沥青质含量低于5%（质量分数）。本发明所述的委内瑞拉Merey-16原油属于高硫高酸重质原油，API度为 16，酸值为1.95mgKOH/g，硫含量（质量分数）为 2.80%，康氏残炭（质量分数）为 10.90%，加工难度很大。
下面通过本发明与传统方法的区别来具体说明本发明：
1、传统的延迟焦化方法是对劣质渣油的密度、康氏残炭、沥青质含量等性能指标不作特别要求或不作调整，在常规的操作条件下进行生产控制。本发明对劣质渣油的标准密度、康氏残炭、沥青质含量进行控制，即控制劣质渣油的低于400℃的馏分含量小于10%（体积分数），标准密度低于1000kg/m3，康氏残炭小于20%（质量分数）、沥青质含量小于10%（质量分数），以尽可能降低劣质渣油的轻馏分含量、密度、康氏残炭和沥青质含量，进而抑制弹丸焦的生成趋势。
2、传统的延迟焦化方法是控制焦化加热炉升温后的渣油反应温度在495℃～505℃范围，焦化炉管易结焦，在焦化炉管内极易产生弹丸焦的前期物微小颗粒，或为了减少弹丸焦而降低反应温度至480℃并导致石油焦夹带粘油。本发明合理利用劣质渣油易生焦的特性，将焦化加热炉升温后的渣油反应温度控制在480℃～495℃范围，以尽可能降低焦化炉管内炭质沥青质的生成，进而抑制焦化炉管结焦趋势。
3、传统的延迟焦化方法是控制焦炭塔内的反应压力为0.18MPa～0.20MPa、循环比为0.1～0.2，以尽可能提高焦化蜡油产率和总液体收率。本发明合理利用延迟焦化装置实施弹丸焦生产方案以获取最大液体产品收率的原理，尽可能在石油焦含部分弹丸焦的目标状态下控制焦炭塔内的反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6。
4、传统的延迟焦化方法在提高循环比时对焦化分馏塔轻蜡油的轻馏分含量不严格控制，易造成部分类似柴油组分的轻馏分以循环油形式进入焦化炉管，进而增加了焦炭塔内的油气线速。本发明对部分作为循环油的焦化分馏塔轻蜡油的轻馏分含量进行控制，要求轻蜡油所含的低于350℃的馏分含量于小于10%（体积分数）。
5、传统的延迟焦化方法通常不考虑掺炼其它的焦化原料或掺炼时对所掺炼的焦化原料不作康氏残炭、标准密度、沥青质含量等指标要求。本发明对参与掺炼的低沥青质含量的焦化原料，要求其康氏残炭小于15%（质量分数）、标准密度低于990kg/m3、沥青质含量低于5%（质量分数）.
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1）弹丸焦现象不明显：劣质渣油单独进焦化装置加工时，所产的石油焦中含有少部分弹丸焦，弹丸焦的颗粒约2mm～3mm,且大多镶嵌在块状石油焦中；当劣质渣油与与低沥青质含量的焦化原料以85:15（体积比例）混合进焦化装置加工时，无弹丸焦产生；避免了冷焦、放水、除焦环节的工艺安全风险。
2）焦炭塔不晃动：正在生焦的焦炭塔（俗称新塔）或已经生焦的焦炭塔（俗称老塔）均不晃动，附属管线不振动，消除了焦炭塔晃动可能造成的工艺安全风险。
3）汽柴油产率较高：劣质渣油单独进焦化装置加工时，当循环比为0.55时，焦化汽柴油产率高达58.86%；劣质渣油与低沥青质含量的焦化原料以85:15（体积比例）混合进焦化装置加工时，当循环比为0.35时，焦化汽柴油产率高达58.57%，均实现了劣质渣油轻质化的目标。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步说明，所述实施例只是用于帮助本领域技术人员理解本发明，而不是限制本发明的应用范围。
本发明提供的延迟焦化方法的实施例是基于常规的一炉二塔流程，但并不因此限制二炉四塔和三炉六塔的流程应用本发明方法。本发明所列的劣质渣油性质、反应温度、反应压力、循环比、低沥青质含量的焦化原料掺炼比例等关键工艺控制点，可根据产品分布、总液体收率、弹丸焦质量及装置加工量的要求等综合因素，灵活组合或单独采用。
实施例1：
（1）自常减压装置来的减压渣油（150℃）首先进入焦化装置原料油缓冲罐，然后由原料油泵自原料油缓冲罐抽出，以100吨/小时的流量经原料-柴油及回流换热器、原料-轻蜡油换热器、原料-中段回流换热器、原料-重蜡油及回流换热器、原料-循环油及回流换热器换热后与55吨/小时的焦化分馏塔底循环油混合， 在325℃下进入焦化加热炉进料缓冲罐，然后由加热炉辐射进料泵抽出入焦化加热炉，加热到485℃，经过四通阀进入焦炭塔底部。
（2）原料在焦炭塔内反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6的工艺条件下进行裂解和缩合反应，生成焦炭和油气。高温油气自焦炭塔顶至分馏塔人字挡板下段，经过洗涤板从蒸发段上升进入蜡油集油箱以上分馏段，分馏出富气、汽油、柴油和蜡油馏分；焦炭聚结在焦炭塔内。
（3）循环油自分馏塔底部抽出，经循环油泵升压后分为两部分，一部分返回到原料油进料线与渣油混合,也可直接返塔；另一部分经换热器、循环油蒸汽发生器换热后分为两路，一路作为冷回流返回焦化分馏塔人字挡板上部和塔底部，另一路基本不出装置（维持管线不动凝即可）。
（4）重蜡油从蜡油集油箱由重蜡油泵抽出，一部分作为内回流返回分馏塔第38层塔盘，另一部分经稳定塔底重沸器换热后，部分重蜡油回流返回分馏塔第34层塔盘，部分重蜡油再经过重蜡油蒸汽发生器、重蜡油冷却器换热到80℃后再分为两路，一路作为急冷油与焦炭塔顶油气混合，另一路重蜡油基本不出装置（维持管线不动凝即可）。
（5）轻蜡油从分馏塔第29层塔盘自流进入轻蜡油汽提塔，部分塔顶油气返回焦化分馏塔第24层塔盘，4～5吨/小时的塔底油由轻蜡油泵抽出，经除氧水-轻蜡油换热器、轻蜡油冷却器换热至80℃后出装置。
（6）其余的中段回流、柴油抽出、分馏塔顶循环回流抽出、分馏塔顶油气、焦炭塔吹气、冷焦及吸收稳定部分与常规的延迟焦化工艺相同。
本实施例所用的焦化原料为进口的委内瑞拉Merey16原油的减压渣油，其性质如表1 所示。
本实施例是在常规的一炉二塔流程的延迟焦化装置工业应用，焦化炉出口的反应温度、反应压力、循环比等主要操作条件和产品分布如表2所示。
实施例2：本发明采用上述关键工艺控制点组合的延迟焦化方法实施例2如下：
（1）自常减压装置来的减压渣油（150℃）与低沥青质含量的焦化原料共同进入焦化装置原料油缓冲罐，同时控制减压渣油与低沥青质含量的焦化原料的体积比例为85:15，然后由原料油泵自原料油缓冲罐抽出，以110吨/小时的流量经原料-柴油及回流换热器、原料-轻蜡油换热器、原料-中段回流换热器、原料-重蜡油及回流换热器、原料-循环油及回流换热器换热后与48.5吨/小时的焦化分馏塔底循环油混合， 在320℃下进入焦化加热炉进料缓冲罐，然后由加热炉辐射进料泵抽出入焦化加热炉，加热到485℃，经过四通阀进入焦炭塔底部。
（2）原料在焦炭塔内反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6的工艺条件下进行裂解和缩合反应，生成焦炭和油气。高温油气自焦炭塔顶至分馏塔人字挡板下段，经过洗涤板从蒸发段上升进入蜡油集油箱以上分馏段，分馏出富气、汽油、柴油和蜡油馏分；焦炭聚结在焦炭塔内。
（3）循环油自分馏塔底部抽出，经循环油泵升压后分为两部分，一部分返回到原料油进料线与渣油混合,也可直接返塔；另一部分经换热器、循环油蒸汽发生器换热后分为两路，一路作为冷回流返回焦化分馏塔人字挡板上部和塔底部，另一路基本不出装置（维持管线不动凝即可）。
（4）重蜡油从蜡油集油箱由重蜡油泵抽出，一部分作为内回流返回分馏塔第38层塔盘，另一部分经稳定塔底重沸器换热后，部分重蜡油回流返回分馏塔第34层塔盘，部分重蜡油再经过重蜡油蒸汽发生器、重蜡油冷却器换热到80℃后再分为两路，一路作为急冷油与焦炭塔顶油气混合，另一路重蜡油基本不出装置（维持管线不动凝即可）。
（5）轻蜡油从分馏塔第29层塔盘自流进入轻蜡油汽提塔，部分塔顶油气返回焦化分馏塔第24层塔盘，10～15吨/小时的塔底油由轻蜡油泵抽出，经除氧水-轻蜡油换热器、轻蜡油冷却器换热至80℃后出装置。
（6）其余的中段回流、柴油抽出、分馏塔顶循环回流抽出、分馏塔顶油气、焦炭塔吹气、冷焦及吸收稳定部分与常规的延迟焦化工艺相同。
本实施例所用的焦化原料为进口的委内瑞拉Merey16原油的减压渣油，其主要性质如表3 所示。
。
本实施例所用的低沥青质含量的焦化原料，其主要性质如表4 所示。
本实施例是在常规的一炉二塔流程的延迟焦化装置工业应用，焦化炉出口的反应温度、反应压力、循环比等主要操作条件和产品分布如表5所示。
。
Claims (1)
1.一种劣质渣油的延迟焦化加工方法，其特征在于：委内瑞拉Merey16原油的劣质渣油单独或与5%～20%体积比例的低沥青质含量的焦化原料混合，再与焦化分馏塔底的循环油混合，经加热炉升温至480℃～495℃，进入焦炭塔内在反应压力为0.20MPa～0.25MPa、循环比为0.2～0.6的工艺条件下进行焦化反应，生成的焦炭留在焦炭塔内，油气从焦炭塔顶出来进入分馏塔并被分离成气体、汽油、柴油出装置，而重蜡油和部分轻蜡油压入分馏塔底以“循环油”的形式共同作为循环油与劣质渣油混合再进入加热炉；
所述委内瑞拉Merey-16原油为高硫高酸重质原油，API度为 16，酸值为1.95mgKOH/g，硫含量以质量分数计为 2.80%，康氏残炭以质量分数计为 10.90%；所述劣质渣油为低于400℃的馏分含量以体积分数计小于10%、标准密度低于1000kg/m3、康氏残炭以质量分数计低于20%、沥青质含量以质量分数计低于10%的委内瑞拉Merey16原油的减压渣油；所述低沥青质含量的焦化原料为康氏残炭含量以质量分数计低于15%、标准密度低于990kg/m3、沥青质含量以质量分数计低于5%的焦化原料；所述作为循环油的部分轻蜡油为所含的低于350℃的馏分含量以体积分数计小于10%的轻蜡油。
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