炼油厂重质馏分油作蒸汽裂解装置原料的研究

2020-04-01万书宝代跃利张永军汲永钢

石油炼制与化工 2020年3期

万书宝，代跃利，张永军，汲永钢

(中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆 163714)

乙烯作为石油化工的龙头产品，其产量标志着一个国家石油化工的发展水平[1]。近年来，随着石油资源重质化、劣质化，蒸汽裂解制乙烯装置的原料品质也在不断地发生变化，原料重质化问题越发突出。因此有针对性地使用重质原料在乙烯生产中显得愈发重要[2]。

蒸汽裂解不仅发生烃类裂解、脱氢等主反应，还伴有异构化、环化、歧化、叠合、缩合、聚合、焦化等一系列副反应[3]。石油烃类在高温条件下发生C—C键断裂生成相对分子质量较低的烯烃和烷烃的反应是强吸热反应，温度越高不仅对生成乙烯越有利，也越有利于烃类分解成碳的副反应，即副反应在热力学上占优势。而升高温度，烃类裂解生成乙烯的反应速率大于其分解为碳和氢的反应速率，因此主反应在动力学上占优势；同时，烃类裂解又是体积增大的反应，故增大压力不利于生成烯烃。因此，为了降低副反应的发生，目前工业裂解炉主要采用高温、短停留时间、低烃分压的操作条件。本研究基于工业裂解炉的特点，根据原料特性，结合以往经验设计试验方案，在水油质量比为0.8时考察裂解温度对不同重质馏分油裂解性能的影响。

1 实验

1.1 原料

试验所用原料为常二线油、常三线油、加氢尾油、减二线油和减一线油等5种重质馏分油，其主要性质见表1。

表1 重质馏分油的主要性质

1.2 装置及试验方法

图1为蒸汽裂解试验装置流程示意。从图1可见，去离子水由高位水槽加入到烧杯中，由水电子秤计量再经水计量泵送入裂解炉蒸汽发生段，产生500 ℃过热蒸汽。原料油由高位油槽加入到烧杯中，由油电子秤计量再经油计量泵计量后与过热蒸汽混合进入裂解炉对流段预热，在对流段出口达到预定的温度，然后进入裂解炉辐射段进行裂解反应。

图1 蒸汽裂解模拟试验装置流程示意

反应生成的高温裂解气进入急冷却器冷却到80～100 ℃，再经一级水冷却器、二级水冷却器冷却至常温(25～30 ℃)后进入深度冷却器冷却至0～5 ℃，裂解气(主要为C1～C6)经缓冲瓶、增湿瓶、湿式气体流量计计量后放空，在增湿瓶中采出裂解气进行气相色谱分析。

1.3 分析方法

2 结果与讨论

分别以加氢尾油、常二线油、常三线油、减一线油、减二线油为原料，在水油质量比为0.8的条件下进行裂解反应，考察裂解温度对产品收率的影响。

2.1 裂解温度对乙烯收率的影响

裂解温度对乙烯收率的影响见图2。

图2 裂解温度对乙烯收率的影响

由图2可以看出：在相同裂解温度下，加氢尾油、常二线油、常三线油、减一线油、减二线油的乙烯收率依次降低；随裂解温度的升高，5种原料的乙烯收率均逐渐增大。这是由于原料氢含量越大、BMCI越小[4]，以及裂解温度越高，对生成乙烯越有利。

2.2 裂解温度对丙烯收率的影响

裂解温度对丙烯收率的影响见图3。

图3 裂解温度对丙烯收率的影响

由图3可以看出：在相同裂解温度下，加氢尾油、常二线油、常三线油、减一线油、减二线油的丙烯收率依次降低；随裂解温度的升高，5种原料的丙烯收率均逐渐减小。这是由于原料氢含量越高、BMCI越小，对生成丙烯越有利；裂解温度越高，对生成丙烯越不利[5]。

2.3 裂解温度对双烯收率的影响

裂解温度对双烯(乙烯+丙烯)收率的影响见图4。

图4 裂解温度对双烯收率的影响

由图4可以看出，在相同裂解温度下，加氢尾油、常二线油、常三线油、减一线油、减二线油的双烯收率依次降低；随裂解温度的升高，5种原料的双烯收率均先增大后减小，在810 ℃左右的时候达到最大。这是由于原料氢含量越大、BMCI越小，对生成乙烯、丙烯越有利；裂解温度越高，对生成乙烯越有利，而对生成丙烯越不利。

2.4 裂解温度对三烯收率的影响

裂解温度对三烯(乙烯+丙烯+丁二烯)收率的影响见图5。

图5 裂解温度对三烯收率的影响

由图5可以看出：在相同裂解温度下，加氢尾油、常二线油、常三线油、减一线油、减二线油的三烯收率依次降低；随裂解温度的升高，5种原料的三烯收率均先增大后减小，在810 ℃左右的时候达到最大，其中加氢尾油的三烯收率达到53%以上，常二线油的三烯收率在49%以上，常三线油的三烯收率可以达到45%，而减一线油和减二线油的三烯收率不到42%。这是由于原料氢含量越高、BMCI越小，对生成乙烯、丙烯、丁二烯越有利；裂解温度越高，对生成乙烯越有利，而对生成丙烯和丁二烯越不利。