石油化工劣质重油延迟焦化工艺探讨
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摘要：劣质重油具有沸点高、凝点高、硫和氮含量高酸值高、残炭高、粘度大、自燃点低、热稳定性差、流动性极差、H/C原子比低、金属含量高的特点。延迟焦化是高温脱碳的热裂化工艺，对原料适应性强，转化率较高，不使用催化剂，技术成熟、投资较低，是劣质重油轻质化的重要手段。近年原料日趋劣质化，针对所加工劣质重油的特性，延迟焦化工艺设计也须进一步优化，在保证生产安全的前提下，进一步提高液体收率，实现生产环境清洁化，提高装置的技术水平。
关键词：劣质重油；高温脱碳；延迟焦化；工艺设计；生产安全
劣质重油与常规重油相比具有黏度高、密度大、康氏残炭高、氢含量低、沥青质含量高、重金属含量高、硫氮氧等杂原子含量高等特点，其组成、结构和性质上的特点导致了高效转化利用的困难性和复杂性。延迟焦化技术在应对劣质重油加工方面具有独特的优势，其工艺优化设计主要体现在生产安全、提高液体收率，环境清洁等方面。目前，很多炼厂还将延迟焦化装置作为全厂的“下脚料”处理装置，掺炼催化裂化油浆、脱油沥青或乙烯焦油等，一般都会使得焦化原料密度、残炭、粘度等均有增加，组分变重，性质变差，影响轻质油收率，也会影响加热炉操作平稳，影响装置安全长周期运行。
1结焦问题的工艺优化
1.1加热炉炉管结焦加工劣质重油时，加热炉炉管结焦是最严重的问题，尤其是在追求液体收率最大化的低循
环比条件下操作，加热炉进料性质接近于焦化原料。提高管内流速、缩短管内停留时间、降低表面热强度、提高炉管受热均匀性、减少管内介质中易诱发结焦物（如Na+含量不大于10μg/g）等优化工艺条件外，适量的馏分油循环可以有效地降低介质粘度，提高流动性能，并改善产品分布。如在辽河石化延迟焦化装置上进行的委油焦化工业试验中成功应用的轻蜡油循环技术，完成了全委油焦化总循环比0.1的操作。
1.2分馏塔高温段结焦对劣质重油来说，其结焦温度低，与反应油气塔内直接接触换热容易引起脱过热段结焦，较常规渣油更加突出。当循环比低于0.25时，脱过热挡板上结焦严重。加工劣质重油的装置，宜采用全蜡油下回流脱过热技术。辅之以高效喷头分布器，将大大提高蜡油和循环油的分离精度，降低蜡油的残炭及干点，反应油氣采用低压降分布器分布，将常规的换热挡板取消，避免低循环比下洗涤油量少挡板结焦问题。分馏塔下部设循环油集油箱并设置循环油过滤设施和换热器，部分回注集油箱降低温度，防止结焦，还可以将集油箱内焦粉搅动带出，减少进入加热炉的循环油焦粉含量。塔底设原料搅拌和循环回流搅拌可有效减少分馏塔底焦粉沉积，同时也有利于加热炉的操作。
1.3焦炭塔顶油气线结焦加工劣质重油时，泡沫层较高，焦炭塔生产后期容易发生夹带，造成焦炭塔的塔顶油气出口处的油气管线结焦，采用至少两级的急冷油注入设施可以使之得以有效改善。采用雾化喷头形式，能提高换热效果，减少急冷油用量；减少结焦，有利于降低焦炭塔反应压力，提高液收；避免过去管道注入，急冷油喷到泡沫层，使泡沫层升高的现象。
2结盐问题的工艺优化
在处理劣质重油时，分馏塔顶结盐问题比较普遍。工艺上除了设置在线洗盐流程外，应考虑将分馏塔塔顶温度升高，国外推荐124℃以上，保证无游离水析出，避免结盐。实际生产中一般会尽量减少顶循取热，启用塔顶冷回流来提高塔顶温度，但程度有限。设计时，应按冷回流设计，将塔顶温度设置在124℃以上，设计负荷足够大的塔顶冷却系统能保证生产的灵活性。当然，设计在线洗盐流程时，也应充分考虑三相分离器的油水分离空间，保证洗盐时水量大幅增加后的油水分离效果。
3生产平稳性问题的工艺优化
3.1加热炉进料波动问题影响延迟焦化装置生产平稳性的核心设备是加热炉，循环比定量控制技术（或循环比定值调节技术）可维持恒定不变，不受分馏塔底液位波动的影响，有利于加热炉、焦炭塔及分馏塔的平稳操作，维持产品性质的稳定。在加工劣质重油时，该技术的优势更加突出，当原料性质变化时，可以灵活调节循环比，对分馏系统影响小，加热炉进料性质相对稳定。
3.2弹丸焦问题劣质重油做原料时，弹丸焦常常是不可避免的。为了提高液体收率，采用的工艺条件均有利于促成弹丸焦生成。适当的回炼馏分油可以调整加热炉进料性质，可以缓解弹丸焦危害，不致于迫于处置弹丸焦引起切塔时间变化和生产调整，保证装置运行平稳。
在工艺设计上，一般会考虑冷焦下给水不畅时能上部给水的补救措施；借鉴国外技术，改常规的溢流冷焦为溢流冷焦加泡焦工艺，增加冷焦放水罐式旋流预过滤器，减少冷焦水罐的焦粉含量，避免冷焦水罐的频繁清焦。冷焦放水经冷水降温后直接排向焦池，避免弹丸焦对管道的堵塞。
4液体收率问题的工艺优化
低压、低循环比、高温是提高液体收率最有效的手段。对于劣质重油来说，低压、低循环比、高温条件意味着加热炉炉管结焦加快、分馏塔易结焦、弹丸焦易生成等问题。主要必须通过设备技术的配套改进才能保证装置稳定、安全的前提下，有效提高液体收率。
5结论
（1）劣质重油具有密度大、残炭高、粘度大、沥青质含量高、H/C原子比低、金属及硫、氮杂原子含量高的特点，热稳定性极差，在热环境下，极易生成生焦前驱物，流动性差，会快速聚合成焦，加工难度大。
（2）延迟焦化装置加工劣质重油面临生产运行安全风险大、液体收率明显下降、生产环境污染大的难题。
（3）通过工艺技术优化保证装置加工劣质重油时，关键设备平稳安全运行，液体收率保持较高水平；同时升级环保措施，改善生产环境，做到装置加工劣质重油能安、稳、长、满、优，提高经济效益。
参考文献
[1]瞿国华主编.延迟焦化工艺与工程，中国石化出版社，2008年.
[2]辛靖，高杨，张海洪.劣质重油沸腾床加氢技术现状及研究进展[J].无机盐工业，2018（6）.
（作者单位：胜利油田石油化工总厂重油催化车间）
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