减压渣油

减压渣油
摘要：中国石化济南分公司焦化装置曾以不同比例掺炼RFCC油浆，针对实际生产数据，经多方面分析对比，认为RFCC油浆不适宜作为焦化装置
原料，尤其是较大比例掺炼油浆时综合效益将大大降低。

关键词：RFCC油浆减压渣油焦化设备磨损效益
1、前言
焦化装置以减压渣油为主要原料，主要产品为焦化汽油、柴油、蜡油及石油焦，是实现重油轻质化的主要手段，它以加工原料和加工工艺的灵活性日益受到炼油企业的重视。

重油催化裂化（RFCC）外甩油浆是改善催化裂化工况的常用手段，而该油浆的出路一直是各炼厂需解决的头痛问题。

济南分公司50万吨/年延迟焦化装置原设计原料为减压渣油：RFCC油浆为9：1的混合原料，后来该装置又成功开发了浮渣回炼、甩油回炼、全厂污油回炼等新工艺，为实现对炼厂原油的吃干榨尽起到了重要作用。

济南分公司焦化装置曾以不同比例掺炼过RFCC油浆，但RFCC油浆作为焦化装置的原料究竟有何利弊，掺炼比例多少合适，有何经济效益？本文针对济南分公司焦化装置掺炼RFCC催化油浆的实际情况，从其对产品分布影响、产品质量影响、设备磨损情况、经济效益四个方面进行分析，以期找到问题的最佳答案，实现炼厂效益最佳化。

2、RFCC油浆与减压渣油性质比较
济南分公司焦化装置原料减压渣油来自常减压装置，以胜利油田临盘原油为主；RFCC油浆来自80万吨/年催化裂化及140万吨/年催化裂化装置，内含有一定的催化剂固体粉末，一般为2g/l，最高达到过9.2g/l（2003年10月24日分析数据）。

两种原料性质见表1。

由表1可见，与减压渣油相比，RFCC油浆的密度较大，芳烃含量高，残炭、粘度小于减压渣油，S、N含量与减压渣油基本相近。

表1 RFCC油浆及减压渣油的主要性质
分析项目减压渣油RFCC油浆
密度g/m3 982.4 1071.8
粘度（100℃）mm2/s614.7 41.50
残炭％（m）16.34 15.74
硫含量％（m）12510 10168
凝固点℃37 22
盐含量％/ 0.18
总氮ppm 6371 6358
族组成
饱和烃％21.65 20.41
芳烃％37.96 60.54
胶质％38.27 16.53
沥青质％ 2.12 2.52
3、焦化装置掺炼RFCC油浆生产概况
济南分公司50万吨/年延迟焦化装置于2002年11月28日一次开车成功，开工初期全部以减压渣油作为原料。

2003年3月份以后，基本按照RFCC油浆掺炼比例为10%的设计值作为原料，直至7月份第一周期按计划停工。

焦化装置第二周期生产于2003年8月3日开车成功，其中8月份全部以减压渣油作为原料以110%负荷生产9月份曾掺炼部分常压渣油作为原料。

进入2003年10月份以后，随着全厂生产方案的调整，焦化装置的负荷及RFCC油浆掺炼比例出现大
幅度调整，本文所取数据多来自这一时期。

2003年10月1日～8日，焦化装置仍然全部以减压渣油为原料，10月8日以后开始大比例掺炼油浆，由于罐区来料中RFCC油浆掺炼比例有时无法确定，且11月中旬炼厂原油中掺入黄岛油和沙轻原油，该文仅采取了较准确的掺炼比为25%、33%、41%的数据进行分析，该期间原料性质亦无大变化。

10月18日～25日，油浆掺炼比例为25%，处理量36～40T/H；11月1日～5日，RFCC油浆掺炼比为41.6%，处理量35T/H，该期间由于处理量较低，为提高加热炉管内介质线速度，采取了部分蜡油回炼进原料罐的措施；11月24日～30日，油浆量维持在20T/H左右，掺炼比为33%，装置以62.5T/H的处理量满负荷生产。

4、掺炼RFCC油浆后对产品收率的影响
掺炼RFCC油浆前后主要产品收率变化见表2。

表2 掺炼RFCC油浆前后主要产品收率变化
注：A、掺炼比为41%时部分蜡油回炼作原料；B、掺炼比为33%时改为生产-10#柴油方案。

从表2可以看出，焦炭产率随着掺炼量的增加而明显增加，焦化汽柴油收率及装置总液收明显下降。

如掺炼比为33%时，较不掺炼RFCC油浆时对比，焦炭收率增加4.58%，装置总液收降低7.78%。

另外，本次RFCC油浆掺炼比达到
41%时，由于加工负荷较低（仅56%），采取了部分蜡油回炼进原料罐的方式，（目的是为了增加加热炉管内线速度避免炉管结焦，增加原料线速度减少油浆中催化剂固体颗粒沉积，）因此该段时期汽柴油收率较高，但焦炭收率高达38.67%，装置总液收仅52.38%，同样说明了以上观点。

分析认为，掺炼RFCC油浆后，由于油浆中芳烃含量高，油浆中约有50%左右的蜡油馏分，该组分难以裂解，相对减压渣油而言易于结焦，因此掺炼油浆后蜡油收率会有所上升，汽柴油收率则下降明显，焦炭收率明显升高。

5、掺炼RFCC油浆后对产品质量的影响
由于我装置仅化验分析焦化汽柴蜡油的密度及馏程，不分析族组成，因此由于分析数据主要受控制手段的影响，生产上焦化汽柴蜡油的密度及馏程变化不大，在此未予列出；焦化蜡油残炭在生产负荷不变的情况下随着油浆的掺炼比不同应有所变化，但由于济南分公司焦化装置在掺炼油浆期间生产负荷大幅度波动，蜡油残炭受加热炉注汽量的影响较大，也不具有分析比较价值；焦炭中硫含量又主要受济南分公司原油硫含量的影响，因此我们仅分析比较受掺炼油浆影响较大的焦炭灰份予以分析比较，见表3。

表3 掺炼油浆前后焦炭灰份变化
油浆掺炼比% 0 9.2 25 33 41
焦炭灰份% 0.15 0.21 0.48 0.58 0.36
由表3可见，随着油浆掺炼比的增大，焦炭灰份呈明显上升趋势。

油浆掺炼比为41时焦炭灰份反倒为0.36%，分析认为由于蜡油大比例回炼，生焦率较高，稀释了焦炭灰份所致。

6、掺炼RFCC油浆后存在的生产问题
6.1 对产品质量的影响
在焦化原料中掺炼RFCC油浆首先必须考虑对焦炭质量的影响，主要指对焦炭灰份的影响，因为RFCC油浆中的固体颗粒的带入首先反映在焦炭灰份升高上。

2B焦炭灰份指标为0.5%，在未掺炼RFCC油浆的情况下，焦炭灰份一般低于0.2%，一旦掺炼量过大或RFCC油浆中固体含量过高，都极易引起焦炭灰份超标。

11月中旬，原料为沙轻原油期间，焦炭灰份最高达1.73%(11月12日数据)，已属不合格品（3B级焦炭为1.2%）。

后切断罐区来的RFCC油浆后（仅保留80万吨/年催化裂化来的油浆），焦炭灰份迅速降至0.39(11月22日数据)，焦炭灰份受RFCC 油浆影响极为明显。

这说明为保证焦炭质量，控制RFCC油浆掺炼比及RFCC油浆中的固体含量非常必要.
在焦化原料中掺炼RFCC油浆还对焦化蜡油有较大影响。

由于RFCC油浆中芳烃含量较高，该组分难以裂解，因此掺炼油浆后很大一部分又随着焦化蜡油组分作为产品出装置，最终又回到催化裂化装置。

如此循环，既增大了催化、焦化装置的能耗，又使得焦化蜡油质量变差。

前已述及济南分公司焦化蜡油未做出掺炼油浆前后的质量分析对比，但据安庆分公司焦化装置的实际生产数据知，该装置掺炼8%的RFCC油浆后，蜡油族组成中饱和烃由59.17%下降至51.1%，下降了8%，芳烃含量由36.06%增加到41.41%，增加了5.35%，蜡油残炭由0.1%升高至0.35%,可见蜡油质量明显变劣。

6.2 RFCC油浆带水的影响
RFCC油浆密度一般都比水大，脱水比较困难，特别是当RFCC油浆若在罐区内与冷渣油混合时，更容易带水。

若原料带水严重，将引起操作大幅波动，其至会
出现原料泵、辐射进料泵抽空等严重后果。

因此，在掺炼RFCC油浆时，我装置每次都是先将RFCC油浆来料线油头外甩半小时后再进装置。

尽管如此，仍多次出现罐区来RFCC油浆量不稳，原料罐液面因RFCC油浆带水而异常升高现象。

因此，RFCC油浆掺炼前必须严格脱水。

6.3 原料换热器垢
RFCC油浆中含有较多的固体颗粒及稠环芳烃，在换热器内易结垢。

焦化装置原料进装置流程为RFCC油浆与减压渣油经混合器混合后，混合原料依次与柴油、中段循环油、蜡油换热后进入分馏塔，走的均为壳程。

由于RFCC油浆中固体颗粒在换热器壳程中更易沉积，将导致换热器压降增大，检修时抽芯非常困难，换热器管束严重损坏。

该现象已在长岭分公司焦化装置发生过，当时该厂曾试验掺炼RFCC油浆到30%，后来该厂将RFCC油浆进装置换热器改为油浆走管程，且掺炼率严格控制在不大于7%。

6.4 分馏塔底循环过滤器内焦粉沉积结焦
RFCC油浆中催化剂固体粉末除在原料换热器内沉积外，另一重要沉积点为焦化分馏塔底。

由于底循环的作用，该固体粉末最终沉积在底循环过滤器内。

另外，在分馏塔底360℃温度下，RFCC油浆较易结焦。

济南分公司焦化装置自从10月份掺炼RFCC油浆以来，焦化分馏塔底循环过滤器经常堵塞，导致底循环泵提不起量，常常用蒸汽反吹扫，仍难以奏效，只好拆开清理，仅11月份就拆开清理3次，拆开后发现过滤器内含较多小焦块及焦粉与催化剂粉末混合后的粉状物，堵塞严重。

而在第一开工周期期间（最大掺炼比为10%），该过滤器未曾拆开清理过，这进一步验证了大比例掺炼RFCC油浆是导致底循环过滤器堵塞的主要原因。

6.5 掺炼RFCC油浆对管线、泵等设备的磨损
由于RFCC油浆中催化剂固体颗粒硬度极大，线速度低时会在所过之处沉积，但线速度较大时更会对设备造成严重磨损，尤其是泵体叶轮及底循、炉管等管线，因为介质在该处线速度极高，国内已有多家焦化装置在这上面吃过大亏。

石家庄分公司焦化装置曾因掺炼RFCC油浆使底循环泵叶轮磨损得簿如刀刃，后来更换为专门的RFCC油浆泵。

为此该厂焦化装置现严格控制RFCC油浆掺炼比为5%，最大7%，在此之前焦化装置平均半年被迫停工一次，而今该装置已平稳运行500多天，正争创长周期运行装置；乌鲁木齐炼油厂焦化装置曾因掺炼RFCC油浆使原料泵、底循泵、辐射进料泵叶轮磨损严重全部报费；沧州分公司焦化装置曾因掺炼RFCC油浆使底循环管线磨损的最簿处仅2mm，险些酿成大火，现该厂RFCC 油浆全部做燃料油外卖；福建分公司焦化装置曾因掺炼RFCC油浆将辐射泵出口调节阀阀芯磨损得严重泄漏。

我焦化装置为新建装置，设备磨损带来的危害尚未显现出来。

为减轻磨损带来的损失，济南分公司焦化装置回炼RFCC油浆后曾将辐射泵由倒至1#旧泵，但由于旧泵先天不足，在满负荷下超电流，现仍然运转2＃进口泵。

另外，为避免RFCC油浆掺炼比大使加热炉炉管结焦，车间控制较高的注汽量以提高炉管内线速度，加上原料在加热过程中的分解、气化，加热炉管内线速将高达40～50m/s，炉管磨损问题相当严峻。

为此车间已在下次检修计划中将上述易损部位列入重点检测部位。

（催化油浆系统的设计线速度一般＜2m/s，因此，焦化装置的设备磨损情况要比催化装置的油浆系统严重得多。

）
6.6 掺炼RFCC油浆后因结焦率大而影响处理量
生产实践已证明，随着油浆掺炼比的提高装置焦炭产率将大幅度提高，因此当装置满负荷生产时，由于焦炭塔内生焦高度过高带来的危害则显现出来。

2003年12月2日焦化装置提处理量至64t/h，其中油浆量20t/h，（设计装置处理量
62.5T/H，油浆掺炼比为10%）当天该塔冷焦过程中焦炭塔出现异常振动，分析认为与生焦高度过高有关，由于上部空间较小，使冷焦时气流在上部鼓泡引起脉动。

第二天检尺发现该塔空高仅8.6m(车间一般控制焦炭塔空高不小于12m)，生焦率高达36%,而若不掺炼油浆该处理量下空高一般为12m，险些酿成冒焦的惨祸。

乌鲁木齐炼油厂焦化装置曾因生焦过多而冒焦，结果导致焦炭塔至分馏塔线结焦紧急停工，全部割开管线清焦。

由此可见，在RFCC油浆掺炼较大比例时将影响装置的处理量。

7、焦化装置掺炼油浆经济效益分析
RFCC油浆进焦化装置后效益如何，我们做一下简要对比。

由于焦化原料及主要产品均为半成品，以下价格为粗略估计，计算结果不会较大影响对效益的分析。

原料及主要产品价格见表4。

表4 原料及主要产品价格
根据表4价格，按照表2各产品收率计算出不同RFCC油浆掺炼比下加工每吨原料效益见表5。

表5 不同掺炼比下经济效益对比
注：该计算表中未计入能耗、物料、人工等生产成本，产品中也未计入焦化瓦斯及甩油由表5可见，在大比例掺炼RFCC油浆的情况下，经济效益呈现加速下降趋
势，即RFCC油浆在较大比例掺炼情况下做焦化原料并不合适。

（掺炼比为33%时效益下降较大与改生产-10#柴油后蜡油收率增加也有一定关系）
8、结论
鉴于以上对焦化原料中掺炼RFCC油浆对产品收率、产品质量、设备损害、经济效益等方面的影响分析认为，焦化装置少量掺炼催化油浆尚能处理，但油浆掺炼比若较高，综合效益将大大降低，尤其是对装置设备的磨损冲刷，加热炉、分馏塔的结焦等影响，将得不偿失。

为此，建议控制RFCC油浆在焦化装置的掺炼比在设计值10%以下，并且油浆进焦化装置前严格沉降，尽量脱除油浆中的催化剂固体颗粒及水分，争取炼厂效益最佳化。