催化油浆的综合利用及经济性分析3

炼油企业催化油浆的综合利用及经济性分析中石化延迟焦化科技情报站徐宝平催化裂化是原油加工的重要装置之一，但随着原油劣质化和催化掺炼渣油工艺的应用，需增加外甩油浆量。但因燃油税制的改进，需求市场萎缩，这些油浆大多作为廉价重质燃料油销售，炼油企业的经济效益受到影响，进行油浆深加工或拓展油浆的应用市场越来越受到国内炼油企业重视。在确定催化油浆加工方案前，我们首先要对其性能作初步了解。一.催化油浆的性能催化油浆是减压蜡油和减压渣油经过催化裂化反应后进入分馏塔，再经蒸馏分离所得的塔底重质组分油。与减压渣油相比，催化油浆密度大（≥1.0g/cm3），粘度、康氏残炭低。从族组成分析，催化油浆比减压渣油的芳烃含量高，胶质含量低；其次是馏分轻，催化油浆的50％馏出温度多数在500℃以下，而减压渣油的500℃馏出量，通常只有5％左右[1]。多个炼油企业的减压渣油和催化油浆性质数据分别如下表-1、2。表-1减压渣油性质组成，wt%密度g/cm3残炭wt%s%N%饱和烃芳香烃胶质、沥青质粘度100℃mm2/s安庆渣油0.981515.5029.3030.1040.60719.84济南渣油0.982421.6537.9640.39九江渣油0.99315.1843.6241.202286.00表-2催化油浆性质组成，wt%密度g/cm3残炭wt%s%N%饱和烃芳香烃胶质、沥青质粘度100℃mm2/s石家庄油浆1.01328.3034.2037.50安庆油浆1.04846.6027.1052.1020.0013.71安庆辽河油浆5.3037.0057.705.302008安庆11.03010.720.3425.0068.004.802.002008安庆21.057528.4066.704.90胜利油浆1.004633.6852.4813.94九江油浆1.025038.5053.607.90九江大庆油浆1.016431.1064.804.102008九江油浆1.069013.5265.9820.50任丘油浆3.2030.6057.0012.40大庆油浆1.008236.5060.103.40济南油浆1.071820.4160.5419.06表-2催化油浆性质（续）组成，wt%密度g/cm3残炭wt%s%N%饱和烃芳香烃胶质、沥青质粘度100℃mm2/s大港油浆6.8026.9063.609.50安庆大庆油浆1.01605.5031.1064.804.10天津1.043511.639.4349.9010.67胜利0.98304.800.6250.5439.855.390.712008武汉11.10471.1815.3072.909.002.802008武汉21.058312.61.250.3812.3065.7015.506.502008荆门11.08050.6017.2164.3118.482008高桥11.02727.740.700.3534.6243.5519.971.872008高桥21.03349.260.740.2334.1752.3412.680.802008广州10.97153.320.8458.2237.544.140.102008广州21.13003.6291.643.541.20减压渣油和催化油浆芳烃含量对比如下图-2。渣油和油浆芳香烃含量对比30.137.9643.6234.252.152.252.4853.656.85757.760.160.5463.664.864.865.98010203040506070安庆渣油济南渣油九江渣油石家庄油浆安庆油浆安庆管道油浆胜利油浆九江油浆九江管输油浆任丘油浆安庆辽河油浆大庆油浆济南油浆大港油浆九江大庆油浆安庆大庆油浆九江油浆图-2减压渣油和催化油浆芳烃含量对比上述统计显示：油浆含有30～40％的饱和烃是优质蜡油，含蜡量高的催化油浆可返催化装置再次回炼；50～70%左右的芳烃是一种极有价值的化工产品，探索催化油浆的深加工有广阔的市场和良好的经济效益。二.催化油浆作延迟焦化原料国内延迟焦化装置掺炼催化油浆已积累了一定的经验，但是，随着焦炭和燃料油、沥青市场价格的波动，延迟掺炼催化油浆的效益时好时坏。据茂名石化2008年测算，每加工1吨催化油浆可获200多元利润，按焦化装置每年4万多吨催化油浆的加工处理能力计算，年可创效800万元。九江石化于2009年成功解决了焦化装置掺炼催化油浆工业应用的一系列难题。据其测算，每加工1吨催化油浆可获170多元利润，年可创效700多万元。安庆通过油浆掺炼小试，对生产中的物料平衡，产品质量，生产操作，经济效益等方面进行了分析，认为油浆掺炼将导致焦化装置液收下降，气体及焦炭产率上升，蜡油芳烃含量上升，不利于提高装置加工量及经济效益的提高。2008年济南对油浆进延迟焦化进行了试验，试验表明随掺油浆比例的提高，焦炭、蜡油产率提高。产品结构发生如下变化：表-3济南焦化掺油浆的产品结构变化物料掺油浆%O1015202533凝缩油2.752.681.852.542.712.01汽油13.1614.1914.9412.3913.1914.16柴油32.430.3629.5931.9528.4221.16蜡油21.2322.3423.3721.9921.524.4焦炭24.524.6124.6525.1827.2329.98焦化产品的核算价格按照2008年的税前平均价格计算，具体如下：表-4焦化产品核算价格物料名称元/吨干气2000凝缩油3500汽油5000柴油4400蜡油3800焦炭1382照此产品结构变化情况和核算价格计算的延迟焦化产品综合均价如下图-2：图-2焦化产品综合均价与掺催化油浆后蜡油、焦炭产率变化情况*焦化产品综合均价100/%各产品核算价格各产品收率上图-2说明，在掺炼催化油浆的过程中，蜡油产率和焦炭产率同时上升，由于焦炭价格远远低于蜡油产品的价格，焦化产品综合均价随油浆比例的提高而逐步下降。除此之外，还对九江、安庆的催化油浆进延迟焦化作了经济效益评估，分别如下图3-6。图-32006年九江焦化掺油浆试验图-41999年安庆掺油浆小试图-52001年安庆掺油浆生产图-62006年安庆掺油浆生产由上图2-6可见，九江和安庆延迟焦化随着掺催化油浆比例的增加，焦炭和蜡油产率稍有上升趋势，但是焦化产品的综合均价都呈现明显的下降趋势。延迟焦化装置在掺炼催化油浆的生产过程中应该注意以下几个方面工作：1.选择催化油浆与热输渣油在线混合后再进入焦化装置的加工路线，有效防止了进料混合不均，保证了焦化进料性质的稳定；2.严格控制油浆掺炼比例和催化油浆中的固体含量，减少了油浆掺炼对装置轻收和焦炭质量灰分的影响，抑制了催化剂颗粒对管线设备的磨损；3.针对掺炼后装置焦炭收率明显上升的特点，调整消泡剂注入时间和浓度，加强对料位计监控，超过安全高度及时切塔；4.采取适当加大装置循环比等措施，减少蜡油产量，同时，适当延长焦炭塔吹汽时间，提高蒸汽用量，降低焦炭挥发分，较好地解决了产品质量变差的问题；5.控制掺炼比，加大炉管第二、三点注汽量，降低炉管内生焦量，提高焦脱落速率，在装置循环比增大的情况下，最大限度地制约了炉管的结焦趋势。[2]除此之外，生产中带来的负面影响还有：1.一旦掺炼量过大或催化油浆中固体含量过高，都极易引起焦炭灰份超标；2.延迟焦化原料换热器结垢；3.促使分馏塔底循环过滤器内焦粉沉积结焦；4.油浆中的催化剂粉末会对泵体叶轮及底循、炉管等管线造成磨损[3]。有企业的生产实践证明，当焦化原料的催化剂含量超过含量超过4%时，设备的损坏相当严重，2周后就会出现机泵叶轮磨损，叶轮孔道堵塞，管线穿孔等现象。三.催化油浆作燃料油催化油浆作燃料油首先要解决的如何脱出油浆中催化剂颗粒。常用的过滤法和萃取法一直没有形成规模产业而影响催化油浆全部作燃料油。尤其是2008年成品油消费税调整后，燃料油消费税提高至每升0.8元，相当于生产成本每吨增加40％，大部分炼厂将倾向于削减燃料油产量而转向沥青市场，所以催化油浆作燃料油的比例锐减。为了全面对比催化油浆进焦化和出重油、沥青产品的效益，特依据焦化企业的生产数据和不同的焦炭、燃料油和沥青市场价格进行的计算表明：在焦炭价格与燃料油（或沥青）价格各为800元/吨、3000元/吨的情况下，催化油浆作延迟焦化原料和作燃料油（或沥青）的经济效益是齐平的。当焦炭价格高于800元/吨或燃料油、沥青价格低于3000元/吨，催化油浆适宜作延迟焦化原料；反之则适合做燃料油（或沥青）。和国外炼油过程不同，我国炼油企业中的催化裂化比例大，每年催化油浆产出数量大，其中芳烃更是一种宝贵的资源，稍加处理可以进一步提高其市场价格和经济效益。如作丙烷脱沥青剂和沥青改性剂、生产针状焦等。四.催化油浆生产丙烷脱沥青强化剂或沥青改性剂丙烷脱沥青的萃取过程掺炼催化裂化油浆后，使萃取塔的进料密度变大，粘度变小。进料密度变大，使进料与丙烷的密度差变大；进料粘度减小，使萃取阻力降低，这都有利于萃取过程的进行，提高脱沥青油的收率。将催化油浆掺兑到渣油中脱沥青，催化油浆中可以继续裂化的组分回到脱沥青油中，不宜裂化的组分（重芳烃和胶质）留在脱油沥青中，使脱油沥青的性质得以改善。由于国内基础建设速度的加快和进口沥青价格居高不下，如今，利用炼厂催化裂化油浆这一贫蜡富芳组分作改性剂，生产高等级道路沥青的研究很活跃。当沥青的沥青质高、硬度大、延伸度大时，加入适量的芳烃和胶质，可改善延伸度和耐久性。油浆的初馏点一般较低，不能直接用作改善沥青质量的组分。实验室研究表明，利用强化蒸馏将油浆（强化剂）加入沥青或渣油中，再进行减压蒸馏，使饱和的、对沥青质量不利的组分蒸出，而有利的组分留在沥青中，从而改善了沥青质量，生产出优质的沥青。现已将催化油浆做沥青改性剂的的企业有：1.克拉玛依：将新疆混合原油丙烷脱油沥青与催化裂化油浆等改性剂调和，可生产出符合国标GB/T15180-94要求的各种牌号重交沥青。2.锦西炼油厂：将油浆减压蒸馏，除去小于400℃的馏分，得到富芳、能改善沥青质量的有效组分，与辽河减渣调合，生产出质量符合GB/T15180-94的高等级道路沥青。该工艺全年可处理油浆4万吨，得到有效组分2.56万吨，可调合高等级道路沥青13.2万吨，年增效500多万元。3.九江分公司：通过反复试验，对催化油浆进行适当切割，将拔头油浆应用于沥青产品生产中，能够改善沥青延伸性能，并生产出低蜡含量的高质量重交道路沥青。为加快试验成果转化，2009年建成了10万吨/年催化油浆减压拔出装置，主体设备减压塔、分液罐、冷却器等利旧，工艺管线除进出料管线新增外，其余管线均利旧。该项目总投资为478万元。催化油浆的50%馏出温度在350℃左右，若要作沥青改性剂，需要进行适当的减压蒸馏，以切除轻组分，防止沥青闪点的降低。在2009年度，沥青和燃料油的价差很小，都在2900—3000元/吨之间，催化油浆作沥青改性剂和作燃料油的经济性没有太大的差别，但是，由于焦炭价格从2007年的400-500元/吨提高到2008年的1200-1300元/吨，催化油浆作焦化原料的经济效益明显好于作沥青改性剂和燃料油；当焦炭价格达到1382元/吨时，焦化产品综合均价达到3300元/吨，高于现在的沥青和燃料油价格；当焦炭价格下跌至800元/吨时，焦化产品综合均价只有3200-3300元/吨，和现在的沥青、燃料油价格齐平；当焦炭价格继续下跌至600元/吨时，焦化产品的综合均价只有3000-3100元/吨，催化油浆作焦化原料的效益不及作沥青改性剂和燃料油。五.催化油浆生产针状焦针状石油焦是新型的碳素材料，用它制成的碳素制品具有高结晶度、高纯度、低烧蚀量、低热膨胀系数等特点，被广泛用于炼钢、宇航等重要部门。针状焦生产以延迟焦化工艺为基础。根据针状焦机理的研究，生产针状焦的原料必须是芳烃含量高（稠环大分子芳烃不在其内），BMCI芳烃指数不小于120，硫含量不大于0.5%，总氮不大于0.05%，苯不溶物不大于1.0%，灰分低，并在热转化过程中具有较高的中间相转化温度和