国内延迟焦化技术发展的动力

国内延迟焦化技术发展的动力摘要：本文在分析国内延迟焦化技术发展的动力、存在的问题的基础上，重点介绍由中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室研究开发的两项渣油热转化新技术。其中DC-HLH延迟焦化新技术具有高液收、高石油焦质量和长操作周期及灵活调控产物分布的效能。渣油减粘裂化－延迟焦化组合工艺技术（VBDC）可以延长延迟焦化开工周期，提高综合液收3％～5％，改善产物分布（提高柴汽比），消除弹丸焦的效能，特别适合超稠油渣油的深加工。关键词：延迟焦化减粘裂化组合工艺操作周期延迟焦化是重油轻质化的重要手段，操作成本低廉，适合各种性质的重质油的深加工，特别适用于大量处理劣质渣油。为了满足市场对轻质燃料油特别是柴油需求量的增加，延迟焦化技术越来越受到炼油企业的普遍重视，随着渣油进一步变重变劣，我国延迟焦化工艺在炼油厂中的作用日益突出。对于劣质重油的深加工来说,重油延迟焦化技术具有独特的优势。据报道，至2010年，美国还将增加延迟焦化能力1200×104t/a。国内延迟焦化加工能力更是迅速发展,中石油、中石化、中海油等大石油公司及地方炼厂争相建设与发展延迟焦化加工能力，正在建设和计划建设的延迟焦化年总加工能力超过2000×104t，到2005年底，国内延迟焦化年总加工能力将超过4500×104t。例如，中国石油天然气股份公司所属石化企业延迟焦化加工能力也是迅速发展，总加工能力近期可达到年1800×104t。如抚顺、大庆、锦州、锦西、辽化五家分公司共有六套延迟焦化装置，原设计总加工能力470×104t/a，到2003年改造后已形成800×104t/a能力。其中加工大庆减压渣油有两家，为抚顺、大庆延迟焦化装置；加工辽河减压渣油的有三家，为锦州、锦西、辽化延迟焦化装置。延迟焦化加工能力不断扩大，焦化原料也不断变化，如辽化延迟焦化目前加工的原料为大庆、辽河和俄罗斯混合减压渣油（比例为5：4：1）。不同的装置，装置操作参数也差别较大，如克拉玛依石化和辽河石化采用大循环比操作，抚顺和大庆石化延迟焦化循环比也超过0.5，操作压力与温度也有显著差别，产物分布和石油焦质量差别也较大，综合液收偏低，生焦率偏高。国内延迟焦化如此迅速发展的动力概括起来有下面几个方面的原因：a)渣油加氢和重油催化裂化对原料性质要求都很苛刻，特别是原料的残炭和金属含量要求严格。目前国内只有三套渣油固定床加氢装置，装置建造成本和操作成本较高。即使拥有VRDS装置的齐鲁石化，也在扩大和新建延迟焦化，加工能力扩大了1.5倍。b)重油催化裂化汽油烯烃和硫含量太高,烧焦负荷大（浪费资源），因而RFCC向FCC技术回归是国内发展一大趋势，从而增加了延迟焦化的原料。c)我国原油偏重，渣油约占原油的40％～60％，除部分资源可以生产优质道路沥青外，延迟焦化是这部分渣油深加工的有效途径，延迟焦化技术相对成熟，建造成本低，便于操作。d)我国烯烃裂解原料和重整原料不足，延迟焦化石脑油可以作为其原料补充资源。虽然我国延迟焦化的加工能力仅次于美国，居世界第二位，但技术上与国外先进水平差距较大，主要表现在炉管烧焦周期较短、容易出现弹丸焦、石油焦质量不高，产物分布不能灵活调控。以焦炭产率为例，国外的焦炭/残炭之比已经降到1.3,我国延迟焦化的焦炭产率/原料残炭之比高达1.6～1.8。近年来世界各大石油公司加速了对延迟焦化技术的研究和改进。研究和改进的方向主要集中在追求高液收的同时防止弹丸焦的生成，增加柴油收率和调控产物分布和提高焦炭质量，优化操作及改进工艺流程延长开工周期。最近国内针对劣质原油,渣油延迟焦化大都倾向于采取大循环比操作进行设计，如塔河石化100×104t/a延迟焦化，辽河石化100×104t/a延迟焦化、克拉玛依120×104t/a延迟焦化和山东7家地方炼油厂新开工或正在设计的30×104～100×104t/a延迟焦化，其中已经开工的有辽河石化、克拉玛依石化和塔河石化的延迟焦化，山东2家地方炼厂的延迟焦化采取蜡油全循环最大量生产柴油和石脑油，不提供催化裂化原料。但是，这些大循环比操作，开工后，都遇到球状小颗粒弹丸焦的问题，焦炭质量不高，易碎，挥发分含量高。虽然用于大循环比操作的物料平衡设计数据很容易得到，但是缺乏对不同循环比下焦化原料生焦趋势和如何提高这种操作条件下的轻油收率及提高石油焦质量的系统研究基础。掺炼不同原料(如脱油沥青，和/或焦化蜡油等)对延迟焦化产物分布和炉管结焦趋势的研究也不够深入。我们对焦化蜡油不同馏分段以及脱油沥青的受热生焦趋势进行研究，发现重焦化蜡油和脱油沥青的初期生焦趋势比原始渣油更甚，不同馏分段蜡油和脱油沥青对焦化原料的胶体稳定性影响不同，其化学氢转移能力不同，这些都影响延迟焦化炉管结焦和产物的分布。在对不同原料进行掺炼时，它们的配伍性和氢转移化学将影响生焦趋势，甚至会相互促进生焦，降低轻质油收率，因此应对其胶体稳定性、氢转移化学和生焦趋势进行评价，并以此对循环流程和注水程式进行调控。中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室在渣油的物理化学性质、亚组分配伍性热转化、亚组分受热氢转移能力和受热中间相形成与抑制、沥青质的缔合性质与渣油胶体稳定性等方面历经10多年基础研究，开创性地揭示了不同渣油热转化的内在本质，开发出了具有氢转移导向作用和胶体稳定作用的焦化改进剂。在上述研究的基础上成功开发出了DC-HLH延迟焦化新技术，该新技术在获得高液收的同时在防止弹丸焦的生成、改善产物分布、延长操作周期和焦炭质量方面达到国际先进水平。通过调控渣油热反应体系的胶体稳定性和内部氢转移、减少渣油反应体的环化芳构化、延缓炉管结焦、降低石油焦/残炭的比值，从而降低石油焦产率并获得高液收而不产生弹丸焦。在对焦化原料及其组分氢转移能力、焦化馏分油的氢转移能力和胶体稳定性的定量诊断基础上，通过适当馏分的适量循环，并使用恰当的焦化改进剂，调控和改善产物分布和延长操作周期。该新技术具有双高一长的特点和灵活调控产物分布的效能：高液收。比常规焦化技术提高焦化液收2.0-3.0%（并同时保证不生成弹丸焦）。高石油焦质量。不仅石油焦产率降低,而且挥发分显著降低；改进石油焦纹理结构，防止弹丸焦的生成。长操作周期。调控渣油热转化胶体稳定性与氢转移，延缓炉管结焦，延长烧焦周期。中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室还针对劣质渣油、稠油和脱油沥青粘度高、残炭值高，延迟焦化加热炉管容易结焦的特点，基于渣油热转的基础研究开发出了减粘裂化－焦化组合工艺（UPC－VBDC），可以延长延迟焦化开工周期，提高综合液收3～5％，改善产物分布（提高柴汽比）。针对国内延迟焦化蜡油循环操作以及焦化原料中掺炼部分脱油沥青的实际情况，对焦化蜡油不同馏分段的受热生焦趋势进行研究，发现重焦化蜡油的初期生焦趋势比原始渣油更甚，不同脱油沥青和焦化原料的调和比例存在最优化，不同馏分段蜡油和不同调和比例的脱油沥青对焦化原料的胶体稳定性影响都不同，其氢转移能力也不尽相同，这些都影响延迟焦化炉管结焦和产物的分布。从而开发出了渣油减粘裂化－延迟焦化组合工艺技术（VBDC）。该项技术目前已经完成实验室基础研究与工艺开发，并已形成工艺包。目前正对辽河渣油减粘条件进行系统试验，从而优化减粘裂化－延迟焦化组合工艺流程和条件，应用该技术对奥里油和国内超稠油进行综合评价。我国中石油、中石化、中海油都有相当量的稠油或者超稠油产能，粘度较高的劣质原油（如奥里油和苏丹油）进口量逐年增加，VBDC组合工艺技术的应用前景十分广阔。Ø我们与有关单位合作已经开发出的延迟焦化系列（集成）新技术如下：a)依据重油掺炼配伍性原理和受热生焦机制，优化延迟焦化进料新技术；b)基于不同焦化原料热转化特性和生焦趋势的注水优化新技术；c)基于大油气管线生焦机理研究开发的防焦新技术；d)基于不同延迟焦化原料受热胶体稳定性和内部氢转移特性的延缓炉管结焦新技术；e)提高延迟焦化综合液收改善产物分布的DC-HLH焦化新技术；f)渣油减粘裂化－延迟焦化组合工艺技术（VBDC）；g)系统优化操作消除弹丸焦（shottingcokeandmosaiccoke）新技术。