探讨减压渣油减粘裂化工艺过程优化

探讨减压渣油减粘裂化工艺过程优化

王磊

王磊

（中国石油辽河油田经济贸易置业总公司，辽宁盘锦124010）

摘要：减粘裂化是重油轻质化的一种重要手段,其目的主要是以重质高粘度油品为原料,改善其倾点,生产符合规格的燃料油,或者掺入少量的轻质油即可达到要求的燃料油,具有工艺技术成熟、装置投资少、操作费用低、可靠性高,不生成焦炭等特点。本文主要对减粘裂化反应机理进行了分析，并提出了减粘装置裂化工艺过程优化措施。

关键词:渣油；减粘裂化；过程优化

减粘裂化是重油轻质化的一种重要手段,实质上是一种轻度热裂化过程虽然减粘裂化工艺已经比较成熟,但对于反应器仍保持炉管式、塔式反应器的基本形式。在目前的大量工业化工艺装置不进行较大改动的情况下,如何更为有效地延长生产周期,增加中间馏分油产率,进一步改善产品质量,是一个当前需要解决的较为实际的问题。

1减粘裂化反应机理

渣油通常指的是常减压蒸馏不能再汽化的减压蒸馏塔底残油,即减压渣油。在渣油的热裂化过程中，裂化反应和缩合反应是主要反应形式，前者为吸热反应，后者为放热反应,二者是同时存在、相互联系的。渣油的热反应过程并不是完全的随机反应过程,通过控制一定的反应条件,可以使反应有选择地进行。渣油减粘裂化反应的根本目的是通过裂化反应使平均分子量和胶团的直径变小,表现在物理性质上是其粘度变小和凝点降低,得到少量裂化轻质油和裂化气。缩合反应的存在则使部分小分子变成大分子,同时得到少量裂化轻质油和裂化气。表现在物缩合反应产生新的胶核,甚至生成焦炭,使油品的安定性变差。随着裂解深度的提高,热失重不断增加,并存在着一个突变温度,在这个温度以上渣油热失重率直线上升,出现明显的放热峰和吸热峰,这个温度就是开始结焦的温度,简称初始结焦温度。初始结焦温度以下,以裂解反应为主,在初始结焦温度以上,随反应温度提高,缩合反应转化为主导反应。因此,选择合适的反应条件使反应向有利于裂化反应的方向进行,降低缩合反应速度和抑制缩合反应的大量进行是减粘裂化的主要目的。

2减粘装置裂化工艺过程优化

2.1缓和加热,防止局部过热生焦

减粘裂化反应除了裂解反应外，同时还存在着结焦反应。当受热温度超过结焦起始温度时，生焦反应速度明显的加剧，对于稠油减粘将会更加严重。通常结焦部位易发生在高温的炉管、转油线和反应器入口等高温部位。为了达到缓和加热的要求,裂化工艺过程主要做如下几方面优化：（1）采用低辐射热强度,一般化工加热炉δH=29000-33000W/m2,减粘加热炉δH取14500W/m2，炉膛温度不超过620℃,从热源供热过程上加以保证。（2）选用不均匀系数低的炉型。通常水平卧管具有等高布置、受热均匀度高的特点。而螺旋管圆筒炉更具有独到的特点,其除具有水平炉管等高、受热均匀性的特点,又有渣油可以下进上出的上流式运动,使高温油避开炉膛高温区,以防止局部过热裂化。同时,螺旋管加热炉无需弯头变向,压降很低。综上所述,减粘加热炉优先选用螺旋管加热炉,且介质流向为上流式。（3）炉管质量流速过大则压降大,过小则滞流效应影响大,因此速度应控制为l000kg/m2s为宜。

2.2入口装置选用扁平伞帽结构

反应器入口处的温度最高,若渣油由于滞流效应影响,油品停留时间过长,则易导致焦化反应。炼油工程中,此处的结焦成为影响减粘装置生产开工周期的关键。反应器入口的状态变化反映为热渣油由管道高速湍流流动扩散为反应器内床层低速层流流动。这时流动过渡的好坏对提高有效的反应时间和减少器底附近的滞流域影响较大。通过研究分析,一般管道速度为0.8-1.6m/s,床层流速不大于0.05m/s。减弱管道惯性上冲速度,促进水平扩散速度,以降低扩散过渡段是很必要的。采用扁平伞帽结构可满足防止油流惯性上冲,同时利用产生的水平分流,有效地缓合反应器底部的滞留。

2.3强化反应过程,提高转化深度

反应温度和停留时间是减粘裂化过程中的主要反应参数。工艺上按照其匹配关系,可分为裂化减粘、缓和减粘及延迟减粘三种。一般情况下,低温长时间有利于裂化反应,高温短时间利于缩合反应。稠油减压渣油实现减粘改质基本采用二级串联反应器。其中一级主要靠温度效应提高反应速度,二级主要靠时间效应,来提高转化深度。用较快的速度和较充分的时间提高转化深度。既要稠油减压渣油在适当高的温度下开始裂化,以提高反应速度,同时又要保证一定时间完成转化的深度,使整个过程处在相对缓和的条件下进行。通过缓和与延迟减粘工艺的组合达到稠油减压渣油减粘改质的目的。

2.4提高减粘过程的灵敏性,保证长周期生产

在生产现场发现,调节反应温度和减粘效果的因果关系并不灵敏,结焦部位易发生在由转油管线向反应器转化的过渡区。这表明滞流效应对反应的灵敏性影响很大。由于滞流影响,甚至使局部反应区成死角,在长时间高温作用下,胶质缩合成沥青焦质。对于减粘裂化反应,返混使物料停留时间变宽。对于停留时间过短的物料不能达到预期的转化深度,停留时间过长的物料产生过度裂化,使缩合副反应增加,造成结焦,对减粘裂化造成不良的影响。因此,通过加热炉流速流型控制,炉内辐射传热的改善,塔内设置内部构件限制液相返混等措施,使物料有一个较宽的停留时间分布,以获得最佳的减粘效果,提高过程的灵敏度。

结束语

综上所述,随着我国国民经济高速、持续的发展，在未来高度竞争的环境里,炼油工作者应该比以前更充分地认识到技术选择对于渣油转化总体战略的影响以及现存的渣油加工工艺装置的潜力和不足。为此,应从现有的工业化减粘裂化装置的实际运行状况入手,对减压渣油减粘裂化工艺过程进行系统的研究和优化,从而达到提高装置的整体经济效益,同时也为缓解紧张的原油、成品油需求形势作出一定的贡献。

参考文献：

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作者简介：王磊（1987-），男，汉族，辽宁盘锦人，毕业于东北石油大学化学工程与工艺专业，助理工程师，现主要从事常减压、减粘裂化装置生产工作。