PDF《延迟焦化装置小比例掺炼催化油浆的工业应用》

延迟焦化装置小比例掺炼催化油浆的工业应用 王晓强 杨有文 张宏锋 赵永山 李良中国石油独山子石化分公司 摘要延迟焦化装置小比例掺炼催化澄清油, 可以解决油浆出路问题.

独山子石化1. 2M t / a 延 迟焦化装置实验结果表明: ①小比例掺炼催化油浆澄清油对焦化装置的换热影响较小;

②蜡油收率、 焦 炭收率略上升, 干气及各液体收率略下降;

③未对焦炭质量和工艺操作造成影响;

④掺炼后未造成加热 炉炉管结焦趋势增加, 也没有造成设备损坏;

⑤掺炼催化油浆后, 每年经济效益达到13

2 8万元, 表明小 比例掺炼催化油浆具有可行性. 关键词 延迟焦化 催化油浆 澄清油 炉管结焦 小比例 中图分类号: T E

6 2 4. 3+

2 文献标志码: A D O I :

1 0.

3 9

6 9 / j . i s s n .

1 0

0 7 -

3 4

2 6.

2 0

1 7.

0 5.

0 0

4 I n d u s t r i a l a p p l i c a t i o no fd e l a y e dc o k i n gu n i tb l e n d i n g t h e c a t a l y t i c o i l s l u r r yw i t hs m a l l p r o p o r t i o n W a n gX i a o q i a n g , Y a n gY o u w e n , Z h a n gH o n g f e n g , Z h a oY o n g s h a n , L iL i a n g P e t r o C h i n aD u s h a n z iP e t r o c h e m i c a lC o mp a n y, D u s h a n z i , X i n j i a n g, C h i n a A b s t r a c t :C a t a l y t i cc l a r i f i c a t i o n o i lc a n b e b l e n d e di nt h e d e l a y e d c o k i n g d e v i c e w i t h s m a l l p r o p o r t i o nt o s o l v e t h e p r o b l e m o f o i l s l u r r y o u t l e t . T h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t s o f D u s h a n z i p e t r o c h e m i c a l 1. 2M t / ad e l a y e dc o k i n gd e v i c es h o w e dt h a t :① i th a dm i n o re f f e c to f s m a l l p r o p o r t i o n o fb l e n d i n gc a t a l y t i co i l s l u r r yo nh e a te x c h a n g eo f t h ec o k i n gu n i t ;

②t h ey i e l do fw a xo i la n dc o k e s l i g h t l y i n c r e a s e d , d r yg a sa n dt h el i q u i dy i e l ds l i g h t l yd e c r e a s e d ;

③ i th a dn oe f f e c to nc o k eq u a l i t y a n dp r o c e s so p e r a t i o n ;

④ t h ec o k i n gt r e n do fh e a t i n gf u r n a c e t u b ed i d n '

t i n c r e a s ea f t e rb l e n d i n g , a n d i t a l s od i d n '

t c a u s e t h ed a m a g eo f e q u i p m e n t ;

⑤ t h ee c o n o m i cb e n e f i t r e a c h e d13

2 8*1

0 4 RMBy u a n p e ry e a ra f t e rb l e n d i n gc a t a l y t i co i ls l u r r y ,w h i c hs h o w e di tw a sf e a s i b l ef o rb l e n d i n gc a t a l y t i co i l s l u r r yw i t hs m a l l p r o p o r t i o n . K e yw o r d s : d e l a y e dc o k i n g , c a t a l y t i c s l u r r yo i l , c l a r i f i e do i l , f u r n a c e t u b e c o k i n g , s m a l l p r o p o r t i o n 由于中国石油独山子石化分公司1.

0 M t / a蜡油 加氢项目的投产, 使得加氢后的蜡油性质变轻, 进入催 化裂化装置的原料油性质变好, 导致催化油浆产出量 下降至约3t / h, 催化油浆作为燃油外卖价格低廉, 经 济收益较低.在此背景下, 独山子石化公司为满足炼 厂生产优化需要, 完成了油浆捕获沉降剂技术在催化 裂化装置油浆系统的施工, 即通过使用油浆捕获沉降 剂、 剂油混合技术、 罐区沉降, 对催化油浆进行处理后, 作为原料进入延迟焦化装置进行加工.催化油浆掺入 焦化装置进行加工, 既可增加延迟焦化装置原料, 又可 减轻油浆回炼负担, 还可为公司带来经济收益.

1 催化油浆与减压渣油性质分析对比 催化油浆与减压渣油性质见表1 [

1 ] .

0 2 石油与天然气化工CHEM I C A LE NG I N E E R I NG O FO I L &

G A S

2 0

1 7 作者简介: 王晓强(

1 9

8 2-) , 男, 工程师,

2 0

0 7年毕业于辽宁石油化工大学化工工艺专业, 主要从事焦化装置和蒸馏装置班组管 理工作, 研究方向为延迟焦化装置结焦.E - m a i l : l y c _w a n g x q @p e t r o c h i n a . c o m. c n 表1 催化油浆与减压渣油性质分析对比 T a b l e1 P r o p e r t i e sc o m p a r i s o nb e t w e e nc a t a l y t i c s l u r r yo i l a n dv a c u u mr e s i d u u m 项目 催化油浆 减压渣油 平均密度(

2 0 ℃) / ( k g ・m-3 )

10 5 4.

7 9

6 7.

5 最大密度(

2 0 ℃) / ( k g ・m-3 )

11 2 5.

8 10

0 3.

3 最小密度(

2 0 ℃) / ( k g ・m-3 )

9 4 9.

7 9

2 9.

6 盐质量浓度/ ( m gN a C l ・L-1 ) -

1 0.

1 9 w( 残炭) /% 5.

5 8

1 4.

5 8 w( 固体) /% 3.

8 1 未检出 运动黏度( 逆流法1

0 0 ℃) / ( mm

2 ・s -1 )

5 3.

4 2

5 4 1.

9 w( 硫) /% 2.

5 3 1.

1 5 w( 烷烃) /%

1 3.

1 4

3 1.

6 2 w( 芳烃) /%

6 8.

5 5

3 9.

9 2 w( 胶质和沥青质) /%

1 8.

3 1

2 8.

4 6 对表1中数据进行分析, 得出以下结论: (

1 )催化油浆与 减压渣油相比, 残炭低, 但密度大. (

2 )催化油浆中胶质和沥青质含量低, 烷烃含量 低, 芳烃含量很高. (

3 )催化油浆中固体含量和硫含量高, 但运动黏 度较减压渣油低, 说明催化油浆具有较好的流动性.

2 掺炼注意事项 为了保证焦化装置掺炼催化油浆后, 不会对操作 及生产造成影响, 应注意以下几方面: (

1 )根据其他石化公司焦化装置加工其他重质油 品的经验, 送入焦化装置的催化油浆灰分含量分析必 须真实, 且控制掺炼比( w) ≤8% [ 2] .催化装置送至焦 化的催化油浆不得带水, 防止进入装置后造成原料油 系统波动. (

2 )催化油浆沉降罐处催化油浆 灰分分析合格后, 通过催化油浆沉降罐上抽出( 严禁打开下抽出输 送, 将沉降至罐底的灰分送出) 将油浆引入中间罐区减 压渣油罐或者直接输送至装置减压渣油冷料线. (

3 )需掺炼的催化油浆沉降罐处催化油浆流量计 量必须准确, 防止掺炼比失控;

输送的催化油浆沉降罐 处催化油浆分析数据以及流量数据能够共享. (

4 )催化油浆沉降罐处催化油浆温度 ≥1

1 0 ℃;

若掺炼 催化油浆后, 原料油进装置温度TI1000≤

1 2

0 ℃, 需协调降低催化油浆掺炼量, 防止对原料油换 热系统造成较大影响. (

5 )掺炼催化油浆后, 要及时监控原料油系统至 焦炭塔之间的各段管线压力、 换热器及原料泵、 加热炉 进料泵的运行情况.若出现以下现象, 应降低掺炼比 或者停止回炼: ①焦化装置原料泵 P -

1 0

1 /加热炉进料 泵P-102的密封、 叶轮、 口环、 流道、 壳体磨损加剧;

② 原料油系统换热器有磨损泄漏;

③原料油系统及加热 炉进料控制阀等阀芯磨损, 流量控制失控;

④加热炉压 降或炉管壁温度有明显上升趋势. (

6 )若掺炼催化油浆后, 装置焦炭硬度变化, 在工 艺卡片范围内及时调整加热炉出口温度( 焦软则提高 炉温, 焦硬则降低炉出口温度) , 若调整后效果不大, 降 低掺炼比或者停止回炼. (

7 )若掺炼催化油浆后, 装置焦炭灰分含量上升 明显, 且灰分质量分数≥0. 5%, 或焦炭硫含量上升明 显, 且硫质量分数≥2. 8%, 应降低掺炼比或停止回炼. (

8 )对焦化产品质量及收率等做好记录, 若产生 不良影响, 要降低掺入量.

3 掺炼催化油浆后的影响 3.

1 对换热的影响 掺炼催化油浆前后, 冷供料 流量恒定在40t / h.

2 0

1 6年1 1月3日开始掺炼催化油浆后, 进焦化装置 原料油温度 T I

1 0

0 0由1

3 2℃逐步下降至1

2 7℃, 符合 掺炼方案大于1

2 0 ℃的要求.进装置原料温度下降

5 ℃对原料换热网络影响较小, 后期需继续监控换热 网络变化情况. 3.

2 对产品收率的影响 装置开始掺炼催化油浆前后, 车间停止回炼污油, 加工量控制在1

2 0t / h, 催化油浆掺炼量为2. 5t / h, 掺 炼比( w) 为2%, 掺炼前后产品收率见表2. 表2 掺炼前后产品收率 T a b l e2 P r o d u c t y i e l db e f o r ea n da f t e rb l e n d i n g 项目 掺炼前 掺炼后 差值 循环比 0.

3 6

5 0.

3 5

8 -0.

0 0

7 干气收率, w /% 5.

5 7

0 5.

5 2

0 -0.

0 5

0 液态烃收率, w /% 3.

4 3

0 3.

3 0

0 -0.

1 3

0 汽油收率, w /%

1 8.

8 2

0 1 8.

7 3

0 -0.

0 9

0 柴油收率, w /%

2 6.

8 2

5 2 6.

7 2

1 -0.

1 0

4 蜡油收率, w /%

1 9.

4 8

5 1 9.

6 8

0 +0.

1 9

5 焦炭收率, w /%

2 5.

8 5

0 2 6.

0 2

9 +0.

1 7

9 液体收率, w /%

6 8.

5 6

0 6 8.

4 3

1 -0.

1 2

9 1

2 第4 6卷第5期 王晓强 等 延迟焦化装置小比例掺炼催化油浆的工业应用 由表2可知, 掺炼后蜡油收率、 焦炭收率略上升, 干气及各液体收率略下降.其主要原因是催化油浆由 缩合的多环芳烃分子组成, 其平均分子结构为三环链 连接结构, 并具有甲基和其他短链烷基取代基.因此, 在焦化反应过程中, 它们在焦炭塔内反应很少转化为 具有高附加值的汽油和柴油馏分[

3 ] , 仅少量的侧链断 裂生成气体烃类, 更多的大环芳烃则生成了焦炭, 还有 一部分未发生反应的芳烃进入分馏塔成为蜡油或循环 油组分.由表2还可以看出, 催化油浆中的芳烃主要 生成焦炭和蜡油. 3.

3 对焦炭质量的影响 表3为掺炼催化油浆前后石油焦性质. 表3 掺炼前后石油焦性质 T a b l e3 P e t r o l e u mc o k ep r o p e r t i e sb e f o r ea n da f t e rb l e n d i n g 项目 分析值 掺炼前 掺炼后 w( 水分) /%

1 1.

6 9.

7 w( 挥发分) /% 9.

6 1

0 w( 硫) /% 2.

4 6 2.

3 w( 灰分) /% 0.

1 3

5 0.

1 5 目前, 石油焦执行的是我国石油化工行业标准NB/SH/T0

5 2 7-2

0 1

5 《 石油焦( 生焦) 》 [

4 ] , 见表4. 表4 石油焦执行的质量标准 T a b l e4 Q u a l i t ys t a n d a r d so f p e t r o l e u mc o k e 项目 质量标准 1号2A2B3A3Bw( 硫) /% ≯ 0.

5 1 1.

5 2

3 w( 挥发分) /% ≯

1 2

1 2

1 2

1 4

1 4 w( 灰分) /% ≯ 0.

3 0.

4 0.

5 0.

6 0.

6 w( 水分) /% 报告 将表3与表4中数据对比分析可知: 掺炼催化油 浆后, 石油焦挥发分质量分数为1 0%, 上升了0. 4%;

硫质量分数为2. 3%, 下降了0.

1 6%;

灰分质量分数为 0.

1 5%, 上升了0.

0 1 5%;

满足3B石油焦的性质要求.根据除焦情况, 装置焦炭硬度变化较小, 掺炼催化 油浆未对除焦和其他工艺操作造成影响. 3.

4 对加热炉的影响 催化油浆中的固体主要是催化剂颗粒, 这些催化 剂上吸附有较高含量的铁、 镍、 钒、 钙和钠等金属离子 及催化裂化反应生成的焦炭等物质, 高温下在原料油 中更容易析出, 与渣油中的无机盐类发生反应并在炉 管管壁生成盐垢.此外, 这些催化剂颗粒具有很大的 比表面积, 极易吸附重油中的胶质、 沥青质分子及焦粉 颗粒而形成结焦母体[

5 ] .综合作用下, 使得炉管结焦 趋势加剧, 结焦速度加快, 影响加热炉的长周期运行. 脱灰后的催化油浆中固体质量分数........