CN104164253A - 一种重油加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重油加工方法，该方法中新鲜进料与焦化重油在分馏塔内混合后由分馏塔底进入加热炉的对流段加热，随后进入浅度热裂化反应器进行反应，出反应器的物料返回到焦化加热炉辐射段继续加热，经加热炉辐射段加热后的物料随后分两路分别从焦炭塔的上部(包括顶部)和底部进入焦炭塔进行深度的热反应，反应生成的油气从焦炭塔的顶部离开去焦化分馏塔分馏，分馏后的焦化重油作为循环油与新鲜进料混合后出焦炭塔进加热炉继续进行反应。该方法可减少干气和焦炭的产率，提高液体产品收率，减缓加热炉管的结焦，延长延迟焦化装置的运行周期。

Description

一种重油加工方法

技术领域

本发明涉及一种石油炼制领域的石油加工方法，具体地说涉及一种重油加工方法。

背景技术

随着全球经济的发展，对轻质、清洁燃料油的需求也快速增长，而原油品质随着原油开采量的不断增加而越来越差，主要表现在密度大、黏度高、重金属含量高、硫含量高、氮含量高、胶质和沥青质含量高，这给原油的加工尤其重油的二次加工带来了较大困难。

目前，重油的加工以脱炭工艺为主，而延迟焦化工艺具有脱炭彻底、流程简单、技术成熟、装置投资低等特点，已成为重油加工的重要工艺之一。但随着加工重油的黏度增大、残炭提高以及沥青值含量的增加等给延迟焦化装置的操作带来了挑战，不仅产品分布变差，而且加热炉炉管内的结焦进一步加剧，影响到装置的长周期运转。

为了提高延迟焦化的液体产品收率并延长延迟焦化的开工周期，石油炼制研究者研究和开发了相关的工艺技术，各种组合工艺更多的被关注。

EP209225A2公开了一种渣油溶剂脱沥青-延迟焦化组合工艺方法，利用脱油沥青中未被回收的溶剂在焦化加热炉炉管中汽化来提高炉管中的油气线速，以缓解炉管中的结焦状况，并利用延迟焦化装置来回收脱油沥青中的溶剂，来达到节能的目的。

CN00124904.5公开了一种浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法，脱沥青油部分或全部和任选的常规焦化原料进入延迟焦化装置的加热炉，然后进入焦炭塔进行焦化反应。该方法将渣油中易结焦的少部分沥青质脱掉后，改善了延迟焦化装置的进料性质，使延迟焦化的液体产品收率增加，并延长了延迟焦化装置的开工周期。

专利US4455219、US4784744、US5006223、US4378288、US4518487、CN01143254.3、CN200410050791.5、CN99125284.5、CN03133538.1、CN02139673.6、CN02109408.X等主要是利用低沸点的物质部分或全部取代重质循环油，或在焦化进料中加入自由基物质等方法来提高延迟焦化的液体收率，降低焦炭的收率。

US4443325是利用减黏和焦化的组合工艺，将减黏馏出油分馏后，减黏渣油作为延迟焦化装置的进料，以提高液体的收率，该组合工艺流程较长，不仅装置投资高，其操作费用也高。

CN98117809.X公开了一种重油的热裂化工艺，是将延迟焦化与缓和热裂化工艺联合，焦化蜡油进入缓和热裂化反应器中反应，生成的油气与焦化油气一起分馏。未转化油返回到焦化装置作为循环油。该工艺提高了轻质油的收率，可使柴油增加5～15个百分点，但液收有所降低，且对加热炉炉管的结焦倾向改善不大。

CN98117811.1公开了一种改进的延迟焦化工艺，是将焦化原料油先缓和热裂化，得到5V％～15V％的低沸点物质作为供氢剂和稀释剂，然后进入焦炭塔进行深度热裂化。采用该工艺可缓解焦化加热炉炉管的结焦，提高液体产品收率，但该工艺方法由两台加热炉组成，投资和能耗相应较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的投资能耗高、液收较低的技术问题，本发明提供了一种重油加工方法，该方法可减少干气和焦炭的产率，提高液体产品收率，减缓加热炉管的结焦，延长延迟焦化装置的运行周期。

本发明提供的重油加工方法，包括以下步骤：

1)新鲜进料从焦化分馏塔的下部入塔，其中一部分用来对来自焦炭塔的高温油气进行洗涤、换热，高温油气分馏后得到的经冷凝的焦化重油作为循环油与新鲜进料一起从焦化分馏塔的底部出塔，然后从焦化加热炉的对流段进入加热，经加热的物料经浅度热裂化反应器的物料入口进入浅度热裂化反应器进行浅度热裂化反应；

2)经浅度热裂化反应后的物料返回焦化加热炉辐射段继续加热，当加热到470℃～520℃后分两路分别从焦炭塔的上部(包括顶部)和底部进入焦炭塔进行深度的热反应，热反应生成的焦炭留在焦炭塔内，而反应生成的油气从焦炭塔的顶部离开去焦化分馏塔分馏；

3)来自步骤2)的油气经焦化分馏塔分馏后，焦化重油作为循环油与新鲜进料混合后返回步骤1)进入焦化加热炉对流段。

所述的新鲜进料包括但不限于减压渣油、常压渣油、重质原油、减压蜡油、脱油沥青、脱沥青油、渣油加氢重油、热裂化渣油、润滑油精制的抽出油、催化裂化的循环油和澄清油、乙烯裂解渣油以及焦油沥青等中的一种或一种以上的混合物。

所述的循环油包括但不限于焦化重油和焦化蜡油，与新鲜进料的比例为0～1.5∶1.0。

所述的经浅度热裂化反应后的物料在进入加热炉辐射段加热前，可混入低沸点物质或加入自由基化合物以加速炉管内流体的流动或抑制炉管的结焦，所述的低沸点物质包括但不限于焦化汽油、焦化气体以及水蒸汽。

所述的浅度热裂化反应器包括但不限于塔式反应器和列管反应器。当采用塔式反应器时，可是一个或一个以上的串联。

所述的浅度热裂化反应器的进料方式包括下进上出和上进下出两种方式。

所述的浅度热裂化反应器的进料温度为370℃～450℃，优选380℃～410℃；停留时间为10min～180min，优选30min～120min。当反应器的进料量发生变化时，可从其物料入口随同物料注入高温水蒸汽来调节停留时间，以防止重油过度裂解引起的反应器结焦。

所述的从焦炭塔上部入塔的物料的量占来自焦化加热炉出口总物料量的25％～100％，优选50％～75％；当全部物料从焦炭塔的上部入塔时，从焦炭塔的底部向焦炭塔吹入适量的(占总焦炭塔全部物料进料量的0.5％～3％)高温水蒸汽以保留生焦通道，便于除焦。上述百分比均为重量百分比。

所述的从焦炭塔上部进料包括但不限于从焦炭塔的顶部、一个生焦周期的泡沫层以上焦炭塔的侧面进料；进入焦炭塔后高温油气在焦炭塔的切线位置以下以旋流的方式入塔，使气液快速分离。

本发明所述的方法是利用现有延迟焦化装置上的一台加热炉把浅度热裂化过程和深度的热反应(裂化+缩合)过程有机地结合在一起，同时来自焦化加热炉出口的高温物料分两路分别从焦炭塔的上部和底部入塔来处理重油的一种加工方法。该方法具有如下优点：

1.可降低焦化气体和焦炭的产率，提高液体产品的收率。

2.可使加热炉辐射段进料轻质化(黏度降低，馏程变轻)，并使炉管内的线速增加，这不仅有利于传热，提高了传热效率；而且可减缓炉管的结焦，有利于装置的长运行周期。

3.降低了焦炭塔生焦孔以及反应层的油气线速，这不仅有利于减缓加工劣质进料带来的焦炭塔震动，而且能降低泡沫层的高度，减少焦粉的携带量。这对延长装置的运行周期以及产品的后续加工都十分有利。

4.与现有技术相比，加工流程简单，投资少，能耗低。

5.对原料适应性强，可加工更劣质的重油。

附图说明

图1是常规延迟焦化工艺的流程示意图。

图2是本发明的一种重油加工方法的流程示意图。

图中：1-焦化加热炉，2-浅度热裂化反应器，3a、3b-焦炭塔，4-焦化分馏塔，5-焦化分馏塔底物料出口管线，6-浅度热裂化反应器入口管线，7-浅度热裂化反应器出口管线，8-焦化加热炉辐射段出口管线，9-焦炭塔底部进料管线，10-焦炭塔上部进料管线，11-焦炭塔顶油气出口管线，12-焦化加热炉对流段出口管线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，但不限制本发明的保护范围，本领域技术人员可根据原料的性质、目的产品的要求，在本发明范围内很容易选择适宜的操作参数。

如图2所示，进入焦化分馏塔4下部的新鲜进料与来自焦炭塔3a(或3b)的415℃左右高温油气直接接触换热、洗涤，冷凝下来的焦化重油(循环油)与新鲜进料一起从焦化分馏塔4的底部出塔，经焦化分馏塔底物料出口管线5进入焦化加热炉1对流段加热，在对流段加热到370℃～450℃，优选380℃～410℃后经浅度热裂化反应器入口管线6进入浅度热裂化反应器2进行浅度热裂化反应，在反应器的表压为0.3MPa～3.0Mpa下停留10min～180min，优选30min～120min后离开反应器2经浅度热裂化反应器出口管线7再次进入焦化加热炉1的辐射段继续加热，在辐射段加热到470℃～520℃后经焦化加热炉辐射段出口管线8分成两路，一路经焦炭塔底部进料管线9从焦炭塔3a(或3b)的底部进入焦炭塔3a(或3b)进行焦化反应，而另一路经焦炭塔上部进料管线10从焦炭塔3a(或3b)的上部入塔，入塔后沿塔壁旋流而下，气液快速分离，留在塔内的物料继续进行焦化反应，上述过程维持焦炭塔塔顶的表压为0.103MPa～1.0Mpa，充焦时间为3hr～48hr；焦化反应生成的焦炭留在焦炭塔中，而出焦炭塔塔顶的高温油气急冷后经焦炭塔顶油气出口管线11进入焦化分馏塔4的下部进行分馏，分馏出的焦化重油作为循环油与新鲜进料从焦炭塔底部出塔返回焦化加热炉1。

实施例1

按图2所示的工艺流程，280℃的进料重油I(列于表1)去焦化分馏塔4的下部对来自焦炭塔的高温油气进行洗涤和换热，出分馏塔底的混合油(重油+循环油)进入焦化加热炉1的对流段进行加热，在该段炉管注入0.74％(占重油的量，下同)的水蒸汽，控制该段炉管出口的物料温度为400℃，然后进入上流式浅度热裂化反应器2在表压为2.5MPa下停留62.5min进行浅度的热裂化反应。

出浅度热裂化反应器的混合物料再返回到焦化加热炉1的辐射段继续加热，在该段炉管再注入1.20％的水蒸汽，控制加热炉辐射段的出口油温为498℃；然后高温物料分两路分别从焦炭塔的上部和底部入塔进行深度的热反应(或焦化反应)。其中从焦炭塔的上部入塔的进料量占焦化总进料量的75％，沿塔壁旋流而下，实现气液两相的快速分离，液相则进入反应层继续反应；而从焦炭塔的底部入塔的进料量占焦化总进料量的25％。焦化反应生成的焦炭留在焦炭塔中，反应生成油气则从焦炭塔的顶部离开，急冷后经焦炭塔顶油气出口管线进入焦化分馏塔进行分馏。

对比例1

按图1所示的工艺流程，280℃的进料重油I(列于表1)去分馏塔的下部对来自焦炭塔的高温油气进行洗涤和换热，出分馏塔底的混合油(重油+循环油)进入加热炉的对流段进行加热，加热到一定温度后再去辐射段继续加热，在辐射段炉管内注入1.91％的水蒸汽，控制加热炉辐射段的出口油温为498℃；然后高温物料全部从焦炭塔的底部入塔(常规焦化工艺)进行焦化反应。生成的焦炭留在焦炭塔中，反应生成油气从焦炭塔的顶部离开，急冷后经焦炭塔顶油气出口管线进入焦化分馏塔进行分馏。

实施例1和对比例1的辐射段进料馏程分布见表2，操作条件和产品分布也列于表3。

从表2和表3看出，实施例1与对比例1相比，辐射段进料的馏程明显变轻，从而可加速炉管内的线速，在提高传热系数的同时，还可减缓炉管结焦；在产品分布方面，液收增加了2.03个百分点，其中柴油馏分产率提高1.12个百分点，焦化蜡油产率提高1.63个百分点，而气体、焦炭和汽油馏分的产率则减少。

表1  实施例1和对比例1进料重油I的主要性质

表2  实施例1和对比例1加热炉辐射段进料馏程对比

表3  本发明的重油加工方法与现有工艺的操作条件和产品分布对比

实施例2

本实施例主要考察重油I在浅度热裂化前后性质的变化。

浅度热裂化反应的条件同实施例1，但浅度热裂化反应器的进料不包括循环油。重油I经浅度热裂化反应后的混合油气经冷却、分离和分析，得到的产品分布和浅度热裂化反应生成的重油主要性质列于表4。

对比表1和表4看出，浅度热裂化反应生成重油的黏度显著降低，100℃下的减黏率为74.13％，馏程变轻，气体和＜180℃汽油馏分的产率占新鲜进料的1.56％和3.92％，改善了加热炉辐射段的进料性质。

表4  重油I经浅度热裂化后的产品分布以及浅度热裂化重油的主要性质

实施例3

重油及其浅度热裂化后在加热炉炉管内的结焦倾向考察。

试验原理：采用传统的热垢法(温差法)来评价重油在加热炉炉管内的结焦倾向，其原理是根据焦垢测试管(加热炉炉管)结焦积垢后传热效率下降，从而使流体通过焦垢测试管后温度相应降低来考察重油的结焦倾向。

试验方法：试验开始时，用泵将原料油从原料罐中抽出，输入焦垢测试管。控制加热炉温度恒定，并使原料油流速和测试管入口处原料油温度在整个试验过程中保持不变。在测试开始时，焦垢测试管内无积垢，总热阻最小，加热炉传给流体的热量最多，因而焦垢测试管流体出口温度最高。随着试验的进行，焦垢在测试管壁上沉积量增加，传热阻力随之增大，流体所得热量逐渐减小。在加热炉功率一定的条件下，保持流体进口温度和流速恒定，流体出口温度必然随之下降。于是试验开始时流体出口温度与试验结束时的流体出口温度有一温度差ΔT，在焦垢增多时，温度差ΔT越大。

试验过程一：180℃的重油II(性质见表5)经泵加压以一定量的流速进入预加热炉(即延迟焦化工业装置加热炉的对流段和辐射段，下同)加热，控制预加热炉出口物料的温度为406℃，进入上流式浅度热裂化反应器进行反应，物料在反应器内停留60min(冷油停留时间)，出反应器的温度为395℃。然后进入加热炉(辐射段，下同)加热。该物流进入加热炉的进口温度为390℃，快速调节加热炉的输出功率，使出口物料的温度开始稳定在496℃，然后维持加热炉的输出功率恒定。

试验过程二：180℃的重油II经泵加压以一定量的流速进入预加热炉加热，控制物流进入加热炉的进口温度为390℃，以下操作同试验过程一。

上述试验的操作条件及试验结果见表6。从表6看出，在同样的结焦评价试验条件下，采用本发明专利，其炉管内的结焦倾向明显减缓。

表5  实施例3进料重油II的主要性质

表6  实施例3的结焦倾向试验条件及结果

实施例4

试验一：按图2所示工艺流程，以重油III(性质见表7)为新鲜进料，通过加热炉加热到495℃后分两股进入焦炭塔，其中上进料占总进料的75％，入塔后沿塔壁旋流而下，下进料占总进料的25％，具体工艺条件见表8。

试验二：按图1所示工艺流程，来自加热炉出口的全部物料从焦炭塔的底部入塔(传统延迟焦化工艺)，原料油性质和工艺条件见表7和表8。

表7  实施例4进料重油III的主要性质

表8  实施例4的两个试验操作条件及效果对比

经模拟计算，上述两个试验焦炭塔内生焦孔和泡沫层的相对线速见表8。从表8看出，当上进料占到总进料的75％与传统工艺相比，液收提高0.89个百分点；焦炭塔内生焦孔的线速仅为常规延迟焦化工艺的25％左右，线速降低后，可减弱焦炭塔内软焦层的涌动，从而可减缓焦炭塔的震动；而焦炭塔泡沫层的油气线速仅为采用常规延迟焦化工艺的77％左右，这不仅降低了泡沫层的高度，减少了焦粉的携带，同时也会减低分馏塔出塔产品的焦粉携带量，这对产品的精制以及减缓加热炉管的结焦都有好处。

Claims (13)

1.一种重油加工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)新鲜进料从焦化分馏塔的下部入塔，其中一部分用来对来自焦炭塔的高温油气进行洗涤、换热，高温油气分馏后得到的经冷凝的焦化重油作为循环油与新鲜进料一起从焦化分馏塔的底部出塔，然后从焦化加热炉的对流段进入加热，经加热的物料经浅度热裂化反应器的物料入口进入浅度热裂化反应器进行浅度热裂化反应；

2)经浅度热裂化反应后的物料返回焦化加热炉辐射段继续加热，当加热到470℃～520℃后分两路分别从焦炭塔的上部和底部进入焦炭塔进行深度的热反应，热反应生成的焦炭留在焦炭塔内，而反应生成的油气从焦炭塔的顶部离开去焦化分馏塔分馏；

3)来自步骤2)的油气经焦化分馏塔分馏后，焦化重油作为循环油与新鲜进料混合后返回步骤1)进入焦化加热炉对流段。

2.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的浅度热裂化反应器的进料温度为370℃～450℃，停留时间为10min～180min。

3.根据权利要求2所述的重油加工方法，其特征在于：所述的浅度热裂化反应器的进料温度为380℃～410℃，停留时间为30min～120min。

4.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的循环油与新鲜进料的比例为0～1.5∶1.0。

5.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的从焦炭塔上部入塔的物料的量占来自焦化加热炉出口总物料量的25％～100％。

6.根据权利要求5所述的重油加工方法，其特征在于：所述的从焦炭塔上部入塔的物料的量占来自焦化加热炉出口总物料量的50％～75％。

7.根据权利要求5所述的重油加工方法，其特征在于：所述的从焦炭塔上部入塔的物料的量占来自焦化加热炉出口总物料量的100％，从焦炭塔的底部向焦炭塔吹入占焦炭塔全部物料进料量的0.5％～3％高温水蒸汽。

8.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：从所述的浅度热裂化反应器的物料进口随同物料注入高温水蒸汽。

9.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的经浅度热裂化反应后的物料返回焦化加热炉辐射段继续加热前混入低沸点物质或加入自由基化合物以加速炉管内流体的流动或抑制炉管的结焦。

10.根据权利要求9所述的重油加工方法，其特征在于：所述的低沸点物质为焦化汽油、焦化气体以及水蒸汽。

11.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的浅度热裂化反应器的进料方式为下进上出或者上进下出。

12.根据权利要求1所述的重油加工方法，其特征在于：所述的浅度热裂化反应器为塔式反应器或列管反应器。

13.根据权利要求12所述的重油加工方法，其特征在于：所述的塔式反应器为一个或一个以上的串联。