催化油浆蒸馏法再利用工艺技术优化

2019-01-24

山东化工 2019年1期

(中海油石化工程有限公司，山东青岛 266061)

催化油浆是催化裂化工艺产生的一种副产品,具有密度大、粘度高、稠环芳烃以及胶质、沥青质含量高等特点。含有较多的催化剂颗粒，不但容易造成加工装置堵塞、结垢等风险，同时也对后续二次加工装置的原料要求造成一定的影响，其利用受到限制。

催化油浆以往的处理手段大部分是作为低价值的燃油调合组分外售，不但没有得到有效利用，其中所含有催化剂粉末在燃烧时还会造成加热炉炉管结焦、燃烧器磨损严重、炉管表面积碳,严重影响热效率，甚至造成炉管烧穿，给装置的运行造成了巨大的安全隐患。

随着炼油技术的逐步提升，催化油浆的利用工艺得到很大改善，目前主要有常减压蒸馏组合工艺、延迟焦化组合工艺、溶剂脱沥青组合工艺、加氢裂化处理组合工艺等手段，得到的产品也较为丰富，如道路沥青、针状焦、炭黑、橡胶软化剂和填充油的调和组分等。目前蒸馏法再利用工艺已经在很多企业实践成功，总体来说运行较为稳定，对催化油浆的处理效果也有了较大的进步，已经成为主流工艺。在石油资源日益严峻的今天，做好催化油浆的再利用显得尤为重要。

1 催化油浆的性质

表1为国内某炼厂催化裂化装置产出的催化油浆的相关性质，从表中可以看出，该催化油浆密度较大，粘度较高。其中的饱和分和芳香分含量较为可观，比较适合进行蒸馏法工艺进行再利用加工，生产道路沥青等产品，提高产品的附加值，变废为宝，进一步完善企业加工体系，提升企业的经济效益。

2 蒸馏法催化油浆再利用技术

图1 蒸馏法再利用催化油浆工艺流程图

结合该催化油浆的性质及组成特点，采用蒸馏法作为其再利用加工工艺。将催化油浆进行减压蒸馏，得到的轻组分作为蜡油等调和组分出装置，塔底残余的油浆渣油组分经过与氧化沥青适度调和作为道路沥青外售，实现催化油浆的产品升级，提高了经济效益。其主要工艺流程如图1所示。

3 工艺优化

在实际生产过程中，因催化油浆性质较为特殊，尤其是其自带的催化剂颗粒影响了加工装置的平稳运行及蒸馏分离效果。需要对蒸馏装置进行适度优化，综合提高分离效果，确保装置的平稳安全运行。通过综合研究，结合现场生产经验，主要从以下几个方面进行优化：

3.1 减压蒸馏技术

常规减压蒸馏主要有“干式”、“湿式”以及“微湿式”减压蒸馏技术。

(1)“干式”减压蒸馏技术不注蒸汽，减顶采用三级蒸汽抽真空，在较低的温度下提高拔出率，大幅降低装置能耗。

(2)“湿式”减压蒸馏技术是在炉管和塔底注入蒸汽，提高管内介质流速防止结焦，降低油气分压，提高拔出率。但注入大量的水蒸汽增加了蒸汽消耗，加大了塔顶抽空系统的负荷，增加了污水排量，能耗大大增加。

(3)“微湿式”减压蒸馏是在塔底和炉管内注入少量蒸气，采用三级抽真空技术，实现高真空减压蒸馏。“微湿式”减压蒸馏与“干式”减压蒸馏相比，产品质量和减压拔出率都有显著提高。综合以上考虑，结合催化油浆的性质，油浆蒸馏宜采用“微湿式”减压蒸馏技术，炉管及蒸馏塔底分别注蒸汽，塔顶抽真空采用机械抽真空方式，满足了操作弹性、拔出率、产品质量各项指标的要求。

3.2 塔顶抽真空系统

塔顶抽真空系统是保证催化油浆分离效果的重要措施，常规的抽真空方案有以下两种：

3.2.1 蒸汽抽真空方案

采用蒸汽抽空器，蒸汽通过喷嘴形成高速度，使蒸汽压力能变成速度能。将塔顶气体抽入混合室，工作蒸汽和抽入的气体在混合室混合后进入扩散室，速度逐渐降低，速度能转变为压力能，使混合气以高于混合室的压力排出。

3.2.2 组合式抽真空方案

组合式抽真空方案，即采用蒸汽喷射和真空泵机组组合的抽真空方式。第一级蒸汽喷射器采用增压器，塔顶气不经冷凝冷却直接被蒸汽带入增压器。真空机组采用罗茨、水环串联组合式，可以减少蒸汽和循环水耗量。

3.2.3 两种方案比较

蒸汽抽真空方案：蒸汽喷射器结构简单，使用可靠。但蒸汽耗量大，能量损失大，污水排量大，处理费用高。对于组合式抽真空方案，运行平稳，操作费用和耗能指标较低，近年来已逐渐取代蒸汽抽真空方案。通过对比，油浆蒸馏塔顶抽真空系统宜采用组合式抽真空方案(蒸汽喷射器+罗茨泵+液环泵)，第一级蒸汽喷射器采用增压器，塔顶气直接被蒸汽带入增压器增加至70mmHg(A)，在塔顶冷凝器冷凝下大部分可凝气体，其余气体依次进入罗茨真空泵、液环真空泵增压至一定压力后进入全厂瓦斯管网。

3.3 油浆换热防堵措施

催化油浆中含有大量的催化剂颗粒，会堵塞换热器，影响换热效果。综合考虑换热器的结构，在催化油浆参与换热时，宜走相对好清理的管程；对于塔底重油浆组分换热，因重油浆与催化油浆均较为粘稠，均容易堵塞换热器，为了避免发生这种状况，可以考虑塔底重油浆直接发蒸汽的换热手段，使塔底重油浆走管程，适当提高流速避免发生堵塞，并改善了传热效果，减少所需换热。

3.4 油浆冷却防结蜡措施

催化油浆在急冷时，易在管壁形成蜡膜，影响传热效果，造成管壁是冷的，而油浆温度却冷不下来这种行业内普遍存在的现象。目前油浆冷却主要有 “热水冷却器”和“水箱”两种措施。

(1)热水冷却器型式：油浆走管程，热水走壳程；油浆外甩温度不好控制，比较难调。冷却器使用换过热的循环水(二次用水)冷却；

优点：占地面积小，热能回收利用率高。

缺点：换热面积较大，设备费用较高。

(2)水箱型式：使用换过热的循环水(二次用水)，水溢流和放水时都进入地下回收水池返回循环水场，用水槽操作简单，费用低且节能；

优点：间歇操作，用水槽操作简单，费用低；

缺点：管线处易结垢，每年检修都清理一次，冬季加水时，附近水汽多，水槽附近结冰加多，热能回收利用低。个别炼厂检修发现油浆冷却水箱盘管外表面腐蚀严重。

综合以上考虑，结合油浆性质，建议采用二次水冷却的方法通过热水冷却器进行冷却。

3.5 油浆蒸馏塔的选用

因油浆中存在大量的催化剂颗粒，可能造成塔内件拥堵，影响分离效果，经过查询大量的资料以及多方咨询、研究。对板式塔和填料塔应用比较如下：

(1)采用板式塔可以避免堵塞、便于清理。具有压降低和不易堵塞的特点，斜孔塔盘的分离效果能够满足产品分离要求，板式塔具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等，其流体力学和传质模型研究比较成熟。缺点是压降大，难以做到深拔。

(2)采用填料塔可以降低全塔压降，生产能力大、分离效率高、压力降小、能耗较低、操作弹性大、持液量小等优点，并可实现深拔的效果。填料塔内物料流速低，填料表面生成的硫化亚铁很难被物料带走，长期运行的填料塔内部会存在大量的硫化亚铁，检修过程中遇空气会发生自燃，存在安全隐患。

(3)催化油浆含有的催化剂粉末，容易发生结垢，同时油浆拔出率要求不高，此处为避免产生结垢，洗涤段采用塔盘式结构。汽化段下重油浆的催化剂粉末5 mg/L以上，为避免结焦和结垢堵塞，取消提馏段，设置人字形挡板。综合以上的优缺点，经过分析研究，油浆蒸馏塔宜采用减压复合塔(塔盘+填料)的形式，即油浆蒸馏塔下部采用塔盘式结构，上部因组分相对较轻，催化剂含量相对较少，基本不存在堵塞的问题，为降低全塔压降，提供深拔条件，采用填料式内件。

因为蒸馏段下部组分较重，存在大量的催化剂，所以采用低压降、自清洗、倾斜式塔盘，使物料将催化剂可以冲洗下来，不易积存和堵塞。