重油浅度热裂化反应深度对延迟焦化过程的影响

黄新龙，王洪彬，张瑞风，李和杰

（中国石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003）

重油浅度热裂化反应深度对延迟焦化过程的影响

黄新龙，王洪彬，张瑞风，李和杰

（中国石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003）

为了提高延迟焦化的液体产品收率，中国石化洛阳工程有限公司对现有工艺进行改进，把浅度热裂化反应和深度热裂化反应有机地结合在一起，开发出了ADCP新工艺。在新研制的减黏-焦化-连续蒸馏联合试验装置上考察了劣质重油浅度热裂化深度对焦化产品分布的影响。结果表明，当重油的减黏率分别为33.03%，52.43%，78.21%时，与常规工艺相比，液体产品收率分别提高了0.48，0.97，1.71百分点，其中轻质油收率分别提高了1.04，1.11，2.19百分点，轻质油收率的提高主要体现在柴油馏分收率提高上，而焦化汽油、柴油和蜡油等产品的性质与常规工艺的产品无明显区别，不会影响各产品的后续加工过程。

焦化 浅度热裂化 减黏 加热炉 液体收率

随着炼油企业加工原油的重质化以及减压深拔技术的应用，我国延迟焦化工艺技术不断进步，其加工能力也不断提高。2000年我国延迟焦化装置的加工能力仅为20.65 Mt/a［1］，2006年增加到53.50 Mt/a［2］，到了2010年快速提高到110 Mt/a［3］，成为加工劣质重油的主要手段。

目前，我国延迟焦化技术面临诸多挑战：①液体产品收率较低，导致经济效益较差；②原料劣质化后，导致加热炉管易结焦、焦粉夹带严重以及生成弹丸焦引起的焦炭塔震动等，使开工周期缩短以及出现安全生产隐患［4-6］；③开放式除焦过程带来的环境保护压力；④进一步扩大现有装置的加工能力等［7］。

为了改善延迟焦化装置加热炉辐射段进料性质、延长开工周期、提高液体产品的收率，中国石化洛阳工程有限公司（LPEC）对现有工艺进行改进，把浅度热裂化反应和深度热裂化反应有机地结合在一起，开发出了一种重油加工新工艺，简称ADCP工艺［8-9］。本文主要介绍劣质重油浅度热裂化后作为焦化加热炉辐射段进料时，其裂化深度对产品分布和产品性质的影响。

1 工艺流程及原料性质

1.1 工艺流程

重油的浅度热裂化和深度热裂化联合试验以及常规的延迟焦化试验在LPEC开发的减黏-焦化-连续蒸馏一体化中型试验装置上进行，其模拟工艺流程示意见图1和图2。

装置进料量为1.0～13 kg/h；减黏反应器空塔体积为3.2 L，外带绝热层，内置FG高效填料；重油加热炉合理设计，减缓了炉管结焦；从重油加热炉出口到减黏反应器（或焦化塔）入口的距离缩短到0.5～0.75 m，有效降低了热损失；焦化塔的空塔体积为35 L，可充焦约20 kg，内置快速除焦设备，清焦快捷、方便；焦化生成油气进入分馏塔后进行高效分馏，实现了循环油的在线循环操作。

进行ADCP工艺试验时（见图1），将重油预热到120℃左右，与一定比例的高温水蒸气混合后进入重油加热炉Ⅰ，加热到目标温度后进入反应器进行浅度热裂化反应；反应生成的油气再与一定量的高温水蒸气以及来自分馏塔塔底的循环油混合后去重油加热炉Ⅱ，加热到495℃左右后进入焦化塔进行深度热裂化反应（控制塔顶压力）；反应生成的油气在分馏塔进行连续蒸馏切割，塔底重油（即循环油）经计量后直接返回到重油加热炉Ⅱ，从而实现循环油的在线循环操作；来自分馏塔塔顶的油气经冷凝冷却后进入气液分离罐，气体经计量（分析）后去火炬系统，回收的液体产品在实沸点蒸馏装置上经分馏得到汽油馏分、柴油馏分和焦化蜡油；试验结束后对焦化塔进行冷却、称重、除焦。

进行常规延迟焦化工艺试验时（见图2），将重油预热到120℃左右，与一定量的高温水蒸气以及来自分馏塔塔底的循环油在线混合后直接进入焦化塔进料加热炉加热，其它试验过程同上。

图1 ADCP工艺中试装置流程示意

图2 常规延迟焦化工艺中试装置流程示意

1.2 原料性质

试验所用减压渣油及其经浅度热裂化后重油的性质见表1。从表1可看出，与减压渣油相比，浅度热裂化重油的残炭、沥青质以及重金属含量较高，但其倾点较低，黏度较小，流动性明显变好。

表1 减压渣油及其浅度热裂化后重油的性质

2 结果与讨论

2.1 操作条件和产品分布对比

以减压渣油为原料，ADCP工艺与常规延迟焦化工艺的操作条件和产品分布对比见表2。从表2可以看出：与常规焦化工艺相比，ADCP工艺显著改善了焦化的产品分布，低附加值的干气和焦炭产率降低，液体收率增加；当重油的减黏率分别为33.03%，52.43%，78.21%时，气体产率分别降低了0.20，0.36，0.57百分点，焦炭产率分别降低了0.41，0.70，1.09百分点，液体收率则分别提高了0.48，0.97，1.71百分点，轻油收率分别提高了1.04，1.11，2.19百分点，而轻油收率的增加主要体现在柴油收率的增加上，分别提高了1.18，1.23，2.44百分点。

尽管提高重油的减黏率可提高液体产品的收率，但重油的减黏率过高时，浅度热裂化反应器易结焦，导致开工周期缩短，因此应选择适宜的浅度热裂化反应工艺条件。

2.2 液体产品的性质

典型操作条件下（即减黏率为78.21%时，下同）的ADCP工艺与常规焦化工艺的液体产品性质对比见表3。从表3可以看出，两种工艺加工劣质重油生产的汽油馏分、柴油馏分和焦化蜡油性质无明显差异。

两种工艺生产的焦化蜡油残炭较低，但硫含量、氮含量较高，经加氢脱硫后可直接作为催化裂化装置的进料。

表2 两种工艺的操作条件和产品分布对比

表3 两种工艺的液体产品性质对比

2.3 硫平衡和氢分布

典型操作条件下的ADCP工艺与常规焦化工艺的焦化产品硫平衡和氢分布数据分别见表4和表5。从表4可以看出：焦化产品中的硫与原料中的硫基本平衡；两种工艺生产的汽油馏分、柴油馏分、焦化蜡油中的硫分别占新鲜进料硫的3%，16%，11%左右；而气体和焦炭中的硫则占新鲜进料硫的2/3，分别约为24%和42%。从表5可以看出，ADCP工艺充分利用了原料中的氢资源，与常规延迟焦化工艺相比，氢的利用率提高2.14百分点。

表4 焦化产品的硫平衡

表5 焦化产品的氢分布

2.4 加热炉辐射段进料的馏程分析

两种工艺的加热炉辐射段进料的馏程数据对比见表6。从表6可以看出，ADCP工艺的辐射段进料中小于350℃馏分的质量分数为11.51%，小于500℃馏分的质量分数为29.87%，分别是常规延迟焦化工艺的104倍和2.35倍。重油在浅度热裂化过程中表现为吸热反应，有10℃左右的温降，在辐射段加热到常规工艺的炉出口温度时，部分轻组分吸热汽化，相当于为焦化塔内重油的热反应提供了更多的热量，经核算，ADCP工艺比常规工艺的能耗增加7%。据文献［10］报道，加热炉出口温度提高5.6℃时，粗柴油收率（体积分数）可增加1.1%，这表明如果为重油的热反应提供更多的热量则可提高液体产品的收率。

表6 辐射段进料的馏程数据

3 结 论

（1）在适宜的工艺条件下重油先经浅度的热裂化反应后再进入加热炉的辐射室加热的ADCP工艺，改善了辐射段进料的性质（黏度降低，轻馏分含量提高），同时因轻组分吸热汽化又带给焦化塔更多的热量，提供给重油热反应，有利于提高液体收率。

（2）ADCP工艺中，随着重油减黏率的提高，液体产品的收率以及轻质油的收率提高。与常规焦化工艺相比，采用典型操作条件下的ADCP工艺时，原料氢的利用率提高了2.14百分点，干气和焦炭产率分别降低了0.57和1.09百分点，液体收率提高了1.71百分点，其中柴油收率提高了2.44百分点。

（3）采用ADCP工艺加工重油时，其产品性质与常规焦化工艺相比无明显不同，不会对产品的后续加工产生影响。

［1］晁可绳.延迟焦化工艺技术及其进展（2）［J］.炼油设计，2001，31（11）：34-38

［2］刘方涛.延迟焦化技术的现状及展望［J］.广州化工，2010，38（1）：27-352

［3］李出和，李蕾，李卓.国内现有延迟焦化技术状况及优化的探讨［J］.石油化工设计，2012，29（1）：10-352

［4］余桁，沈海军.延迟焦化装置加工劣质油出现的问题及对策［J］.化学工业与工程技术，2009，30（1）：42-44

［5］张力，张政伟.延迟焦化加热炉管结焦原因分析及对策［J］.石油炼制与化工，2010，41（1）：21-25

［6］宋太安.塔河常压渣油结焦特性及焦化加工对策［J］.炼油技术与工程，2004，34（7）：6-9

［7］顾承瑜.延迟焦化装置扩产及节能技术改造运行分析［J］.石油炼制与化工，2010，41（3）：6-10

［8］黄新龙，江莉，王少锋，等.ADCP工艺加热炉辐射段进料浅度热裂化研究［J］.炼油技术与工程，2013，43（2）：7-10

［9］黄新龙，王洪彬，李节，等.高液收延迟焦化工艺（ADCP）研究［J］.炼油技术与工程，2013，43（3）：20-23

［10］晁可绳.延迟焦化工艺技术及其进展（1）［J］.炼油设计，2001，31（10）：1-5

EFFECT OF CRACKING DEPTH OF HEAVY OIL MILD THERMAL-CRACKING ON DELAYED COKING PROCESS

Huang Xinlong，Wang Hongbin，Zhang Ruifeng，Li Hejie
（Luoyang Petrochemical Engineering Corporation，SINOPEC，Luoyang，Henan 471003）

As the feedstocks of delayed coker become heavier and inferior，there are more challenges for coker unit，such as higher liquid product yield，long-term and safe operation，environmental protection and capacity of the unit.A new process named ADCP which integrates a mild thermal cracking stage with a deep thermal cracking stage with one furnace in a coking unit is realized by LPEC for higher liquid product yield.Studies were conducted in LPEC pilot plant with visbreaking，delayed coking and continuous distillation to investigate the effect of heavy oil mild thermal cracking depth on the properties and compositions of coking products.The results show that the yields of liquid products are improved by 0.48，0.97 and 1.71 percentage points，respectively when visbreaking ratios of heavy oil are 33.03%，52.43%and 78.21%.The yields of light liquid products are increased by 1.04，1.11 and 2.19 percentage points，respectively，compared with that of the traditional process.The improvement in light oil yields is mainly manifested in yield increase of the diesel fraction.However，the properties of ADCP products are almost the same as the ones of traditional process products，so the new process has no negative effects on down-stream processes.

coking；mild thermal cracking；visbreaking；furnace；liquid y ield

2013-10-09；修改稿收到日期：2013-11-06。

黄新龙（1962—），男，学士，教授级高级工程师，1986年毕业于武汉化工学院，一直从事石油加工技术开发工作，获部级一、二、三等科学进步奖各1项，申请专利56项，授权31项，发表论文19篇。

黄新龙，E-mail：huangxinl.lpec＠sinopec.com。