采用焦化技术加工高酸原油的几点看法

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1、13 3-1SEI 第 二 届 延 迟 焦 化 年 会 论 文 （ 3）采 用 焦 化 技 术 加 工 高 酸 原 油 的 的 几 点 看 法兰 翔 ， 李 出 和（ 中 国 石 化 工 程 建 设 公 司 100101）1、 前 言随 着 原 油 的 不 断 勘 探 和 开 发 ， 高 酸 值 原 油 被 不 断 的 发 现 和 开 采 ， 该 类 原 油 的 主 要特 点 是 密 度 大 、 酸 值 高 、 粘 度 大 、 胶 质 及 沥 青 质 含 量 高 、 重 金 属 含 量 高 。 其 加 工 难 度主 要 体 现 在 酸 值 高 ， 对 设 备 及 管 线 腐 蚀 严 重 ； 常

2、 压 石 脑 油 、 煤 油 、 柴 油 的 收 率偏 低 ； 蜡 油 酸 值 高 、 难 裂 化 、 做 催 化 原 料 时 轻 油 收 率 偏 低 ； 密 度 大 、 钙 含 量 较高 ， 对 电 脱 盐 带 来 困 难 。 根 据 其 特 点 ， 针 对 常 减 压 拔 出 率 较 高 的 高 酸 值 原 油 ， 应 先 采用 常 减 压 装 置 进 行 分 馏 ， 减 压 渣 油 通 过 延 迟 焦 化 工 艺 处 理 。 针 对 常 压 拔 出 率 较 高 ,减 压 拔 出 率 较 低 的 高 酸 值 原 油 。 可 以 只 进 行 常 压 分 馏 、 常 压 渣 油 直 接 进 延

3、 迟 焦 化 装 置处 理 。 针 对 常 压 拔 出 率 较 低 的 重 质 高 酸 值 原 油 ， 如 辽 河 超 稠 油 、 苏 丹 稠 油 ， 建 议 直 接采 用 延 迟 焦 化 技 术 进 行 加 工 。 采 用 延 迟 焦 化 工 艺 直 接 加 工 原 油 ， 可 充 分 利 用 焦 化 加 热炉 出 口 温 度 高 的 特 点 ， 使 环 烷 酸 分 解 ， 降 低 产 品 的 酸 值 ； 可 利 用 分 馏 塔 底 高 温 油 气 的热 量 使 原 油 中 的 轻 组 分 闪 蒸 ， 节 省 了 常 压 炉 ； 可 利 用 焦 化 装 置 的 低 温 热 量 加 热 原 油

4、 ，节 省 能 耗 。 本 文 就 利 用 延 迟 焦 化 技 术 直 接 加 工 重 质 高 酸 值 原 油 进 行 探 讨 。2、 几 种 重 质 高 酸 原 油 的 性 质原油品种分析项目 单位 克拉玛依稠油蓬莱19-3苏丹稠油孤岛原油新疆管输原油辽河原油辽河稠油密度 g/cm3 0.9180 0.9404 0.9445 0.9258 0.9070 0.9338 1.0698硫含量 wt% 0.1092 0.32 0.17 0.35 0.131 0.20 0.38酸值 mgKOH/g 4.50 6.02 13.90 2.20 4.51 2.12 12.75运动粘度 50 mm2/s 10

5、1.3 / 221.1 509.4残炭 m% 6.11 7.94 6.41 4.75 8.98 13.9213 3-2胶质 m% 18.0 13.50 16.72 12.48 17.86 23.53沥青质 m% 0.40 0.28 0.38 0.1 0.68 3.80Ca 含量 ppm 254.0 19.25 1606 356.0Na 含量 ppm / 29.48 240.8 4.37 22.73、 原 油 的 预 处 理重 质 高 酸 原 油 直 接 作 为 焦 化 原 料 时 必 须 进 行 预 处 理 。 应 对 原 油 进 行 脱 水 、 脱 金 属 、脱 酸 和 轻 组 份 预 闪

6、蒸 处 理 。 原 油 的 脱 水 、 脱 盐 相 对 脱 酸 、 脱 钙 而 言 是 相 对 容 易 的 。 采用 常 规 的 电 脱 盐 技 术 均 可 使 脱 后 原 油 的 NaCl 含 量 小 于 3mg/l， 水 含 量 小 于 0.3 ，而 原 油 中 的 钙 多 为 油 溶 性 的 环 烷 酸 钙 或 其 它 油 溶 性 钙 化 合 物 ， 有 机 钙 能 作 为 乳 化 剂 使油 水 混 合 形 成 稳 定 的 乳 化 液 ， 造 成 油 水 分 离 困 难 和 电 脱 盐 处 理 过 程 不 稳 定 ， 增 加 电 耗和 运 行 成 本 ， 采 用 一 般 的 电 脱 盐

7、方 法 也 难 以 脱 除 。目 前 国 内 外 的 脱 钙 技 术 主 要 有 ： 络 合 萃 取 脱 钙 、 加 氢 催 化 脱 钙 、 膜 分 离 脱 钙 、 树脂 脱 钙 、 生 物 脱 钙 等 。 络 合 萃 取 脱 钙 应 用 较 多 ， 该 技 术 的 关 键 是 选 择 合 适 的 脱 钙 剂 ，一 般 采 用 实 验 手 段 进 行 筛 选 ， 脱 钙 剂 能 和 有 机 钙 化 合 物 反 应 ， 生 成 络 合 钙 化 合 物 和 有机 酸 ， 络 合 钙 化 合 物 能 溶 解 于 水 和 脱 盐 污 水 一 起 排 出 ， 达 到 脱 除 原 油 中 钙 的 目 的

8、。 目前 国 内 常 用 的 脱 钙 剂 很 多 ， 主 要 有 JA 024、 JP 08、 SXT301、 SXT302、 KR 1等 。 原 油 的 性 质 不 同 ， 采 用 的 脱 钙 剂 也 不 同 。 脱 钙 剂 的 注 入 量 和 原 油 中 的 钙 含 量 及 脱钙 率 有 关 。 原 油 中 钙 含 量 多 ， 脱 钙 率 高 ， 由 要 求 注 入 的 脱 钙 量 就 大 。 电 脱 盐 的 每 级 脱钙 率 一 般 为 60 80 。 采 用 几 级 电 脱 盐 和 原 油 中 的 钙 含 量 及 对 脱 后 原 油 钙 含 量 的 要求 有 关 ， 根 据 焦 化 加

9、 热 炉 的 设 计 ， 其 进 料 中 的 盐 含 量 应 低 于 10ppm， 钙 含 量 应 低 于50ppm。 盐 及 钙 含 量 太 高 会 导 致 炉 管 结 焦 速 度 加 快 ， 另 外 焦 炭 中 灰 分 含 量 一 般 要 求 小于 0.3 ， 为 满 足 焦 炭 产 品 对 灰 分 的 要 求 ， 原 料 中 的 金 属 含 量 不 应 大 于 500ppm。 超稠 重 质 原 油 的 电 脱 盐 ， 应 考 虑 电 脱 盐 的 操 作 温 度 和 油 水 的 分 离 ， 原 油 和 水 的 密 度 均 随温 度 的 升 高 而 降 低 ， 但 油 和 水 的 体 积 膨

10、 胀 系 数 不 同 ， 降 低 的 幅 度 也 不 同 ， 经 过 加 热 二者 的 密 度 差 会 发 生 变 化 。 电 脱 盐 的 温 度 应 选 择 水 和 油 的 密 度 差 较 大 时 的 温 度 点 ， 以 有利 于 水 的 沉 降 。 当 在 100 150 之 间 油 的 密 度 大 于 水 的 密 度 或 水 油 密 度 差 较 小 时 ，应 考 虑 在 原 油 中 掺 混 一 定 比 例 的 轻 油 才 可 进 行 电 脱 盐 处 理 。 掺 混 的 轻 油 可 以 是 汽 油 和柴 油 ， 掺 入 的 轻 油 比 例 以 达 到 在 特 点 的 温 度 下 ， 原 油

11、 的 密 度 低 于 水 的 密 度 并 保 证 电 脱13 3-3盐 的 油 水 分 离 为 准 。 对 于 焦 化 装 置 可 直 接 掺 入 焦 化 汽 油 、 焦 化 分 馏 塔 顶 循 环 油 或 焦 化柴 油 。原 油 中 的 轻 组 份 及 脱 后 原 油 中 的 水 ， 在 进 焦 化 分 馏 塔 前 应 尽 可 能 的 脱 除 ， 当 轻 组份 含 量 较 少 时 ， 可 以 通 过 调 整 换 热 流 程 ， 提 高 原 油 进 原 料 缓 冲 罐 的 温 度 ， 使 原 油 中 轻组 份 和 水 在 原 料 缓 冲 罐 内 汽 化 脱 除 ， 当 轻 组 份 含 量 较

12、多 时 ， 最 好 在 电 脱 盐 后 设 置 预 热炉 ， 通 过 加 热 炉 加 热 后 进 预 分 馏 塔 或 焦 化 分 馏 塔 ， 在 分 馏 塔 中 分 离 出 原 油 中 的 水 份 ，石 脑 油 和 柴 油 组 份 。4、 操 作 条 件 及 主 要 设 备 的 设 计延 迟 焦 化 的 操 作 条 件 主 要 是 焦 化 加 热 炉 出 口 温 度 、 焦 炭 塔 顶 压 力 、 循 环 比 等 。 提高 加 热 炉 出 口 温 度 可 以 提 高 液 收 ， 但 加 热 炉 出 口 温 度 主 要 取 决 于 原 料 性 质 。 超 重 高 酸值 原 油 的 胶 质 和 沥

13、 青 质 含 量 高 ， 加 热 炉 出 口 温 度 不 宜 太 高 ， 一 是 防 止 加 热 炉 管 结 焦 ，二 是 防 止 生 产 弹 丸 焦 。 焦 炭 塔 顶 的 压 力 主 要 取 决 于 富 气 压 缩 机 入 口 压 力 和 系 统 的 阻 力降 ， 因 此 在 设 计 焦 炭 塔 顶 油 气 出 口 管 道 、 分 馏 塔 及 塔 顶 冷 凝 系 统 时 ， 应 尽 可 能 考 虑 其阻 力 降 。 循 环 比 的 变 化 直 接 影 响 到 产 品 的 分 布 。 原 油 焦 化 和 渣 油 焦 化 一 样 ， 循 环 比 增大 ， 轻 油 收 率 提 高 、 液 收 降

14、 低 、 焦 炭 收 率 升 高 。 但 循 环 比 增 大 时 ， 焦 化 汽 油 、 柴 油 和蜡 油 的 质 量 下 降 ， 主 要 是 密 度 升 高 、 酸 度 、 胶 质 增 加 ， 残 炭 和 碱 性 氮 含 量 提 高 。 超 重质 高 酸 值 原 油 焦 化 的 焦 化 蜡 油 质 量 较 差 ， 酸 值 、 胶 质 、 沥 青 质 和 残 炭 较 高 ， 不 是 催 化裂 化 和 加 氢 裂 化 的 优 质 原 料 ， 因 此 在 焦 化 装 置 尽 可 能 少 产 焦 化 蜡 油 ， 需 要 大 循 环 比 操作 ， 一 般 采 用 0.4 1.0 的 循 环 比 或 焦

15、 化 蜡 油 全 循 环 。焦 化 装 置 的 主 要 设 备 有 加 热 炉 、 焦 炭 塔 ， 根 据 原 油 焦 化 循 环 比 大 、 轻 油 收 率 高 的特 点 ， 加 热 炉 出 口 的 汽 化 率 较 高 ， 加 热 炉 的 设 计 热 负 荷 应 比 同 等 规 模 渣 油 焦 化 加 热 炉的 热 负 荷 大 。 焦 炭 塔 内 的 油 气 量 较 大 ， 为 满 足 气 体 流 速 不 超 标 ， 应 适 当 加 大 塔 径 ， 生焦 率 较 底 ， 可 适 当 降 低 高 度 ， 焦 炭 塔 的 设 计 应 采 用 比 渣 油 焦 化 小 的 高 径 比 ， 为 防 止

16、 弹丸 的 产 生 ， 建 议 焦 炭 塔 的 设 计 气 体 速 度 不 宜 太 高 。5、 设 备 及 管 道 的 防 腐5.1 腐 蚀 的 机 理13 3-4高 酸 原 油 中 主 要 有 脂 肪 酸 、 环 烷 酸 以 及 酚 类 等 ， 环 烷 酸 含 量 通 常 占 石 油 酸 性 氧 化物 的 90 左 右 ， 环 烷 酸 是 一 种 带 有 五 元 或 六 元 环 的 十 分 复 杂 的 羧 酸 混 合 物 ， 在 原 油中 有 1500 多 种 不 同 的 结 构 ， 其 分 子 量 变 化 很 大 ， 多 在 200 700 之 间 ， 是 一 种 较 难挥 发 的 黏 稠 液 体 。 原 油 中 的 环 烷 酸 与 合 成 的 环 烷 酸 的 主 要 区 别 是 两 者 的 凝 固 点 不 同 。合 成 的 环 烷 酸 凝 固 点 一 般 在 30 以 上 ， 而 天 然 的 环 烷 酸 在 80 也 不 凝 固 。 环 烷酸 分 子 量 越 小 ， 解 离 常 数 越 大 ，