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轮古稠油悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究

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轮古稠油 悬浮 加氢裂化 工艺 中型 试验 研究
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第3期 韩黎明,等:轮古稠油悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究 ·45· (((((((((((( :;生产与应用;: >>>>>>>>>>>> ’ 轮古稠油悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究 韩黎明 ,邓文安 ,阙国和 (1.中国石油广西石化公司,广西钦州535008; 2.中国石油大学重质油国家重点实验室,山东青岛255666) 摘要:通过悬浮床加氢裂化工艺对高硫、高残碳、高金属、高密度、高黏度、高沥青质含量的塔里木轮古稠油进行中试改质研究。通 过分析反应产物性质和分布规律,确定了比较适合轮古稠油悬浮床加氢的反应条件。 关键词:稠油;悬浮床加氢裂化工艺;改质;中试 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1008—021X(2009)03—0045—05 i—e (1.35008,.55666,he of by of 着国家西部大开发的实施,作为我国石油战 略接替区的塔里木盆地的油气产量正逐年上升, 2002年该地区两大油田生产原油约751万t,发展 势头较猛。同时,沿塔里木河一带的稠油探明储量 为3.35亿t,可采储量为4500万t,2002年产出稠 油约270万t,占塔里木原油产量的36%,比例相当 可观,这部分资源开发对今后塔里木石油的发展起 着重要作用。然而,该稠油性质极差(目前中国最 差),属于高硫、高残碳、高金属、高密度、高黏度、高 沥青质含量的”六高”原油,运输困难,一般的已有 的炼油工艺很难对其进行加工处理,因此必须采用 一种新的工艺对其进行轻质化加工处理。 目前世界上重油轻质化工艺分为两类,脱碳工 艺:重油催化裂化、延迟焦化、减黏、溶剂脱沥青等; 加氢工艺:重油的固定床、沸腾(膨胀)床、悬浮(浆 液)床加氢工艺等。重油催化裂化只适于加工低 硫、低残碳、低金属的渣油,反之,会引起产率、产品 变差,催化剂中毒、环境保护不合格等问题。延迟焦 化、减黏、溶剂脱沥青加工稠油,操作条件苛刻,炉 管、换热器等容易结焦;目的产品收率低,所有液体 产品、焦炭含硫高,液体产品需要进行精制,大量的 高硫焦很难找到用户。渣油的固定床加氢工艺即 我国已有三套工业装置建成投 产,但由于该工艺要求原料油中的重金属含量不应 高于120左右,所以也不适合用于塔里木轮古 稠油的加工处理¨ 。 悬浮床加氢工艺最主要的功能是能处理高金 属、高残碳、高黏度的劣质渣油,并且重油转化率高。 该工艺最早于1927年在德国建成,使用于煤液化悬 浮床加氢装置,后因原油价格下跌而停产,20世纪 7于世界上逐渐开采出大量劣质稠 油,促使许多国家又开始进行悬浮床加氢的研究,并 已建成示范装置。国内经中国石油投资,石油大学 及有关单位经过十几年时间的研究,在悬浮床加氢 工艺及催化剂技术方面有了重大的突破,通过先后 对辽河稠油常压渣油、中东含硫原油常压渣油、克拉 玛依稠油常压渣油的小型和中型试验,取得了很好 的效果 。 本文通过我国拥有自主知识产权的悬浮床加氢 工艺对具有代表性的塔里木轮古稠油常压渣油进行 改质,考察中型试验结果,从而优化反应条件。 1轮古稠油的一般性质 收稿日期:2009—01—04;修回日期:2009—3一者简介::韩黎明(1965一),男,陕西宝鸡人,高工,工程硕士,从事炼油项目管理工作。 ·46· 山东化工 009年第38卷 轮古稠油的一般性质见表1。 表1 轮古稠油的一般性质 项目 轮古稠油 密度(20%)/(g/ 动黏度(50%)/(s) 运动黏度(80%)/(s) 凝点/℃ 康氏残碳w/% 机械杂质w/% 水分w/% 闪点/℃ 酸值/(g) 盐() 碳w/% 氢1∥% 硫氮w/% g/g) g) V/( 吕/g) g/g) 胶质w/% 沥青质/% 蜡含量w/% 由表1可见,该原油密度大,2 0 .9612 g/黏度大,50℃黏度为1334.18s, 80~1s;蜡含量为3.99%,残碳 (康氏)、沥青质含量高,分别为14.27%和12.44%, 凝点为一6℃,是我国为数不多的低凝重质原油。原 油中钒含量高达285I.~g/g,硫含量为2.33%,盐含量 很高,为3712,上述性质表明该原油较难 进行加工。 2轮古稠油常渣悬浮床加氢中型试验评定 石油大学(华东)利用已建成的一套重油悬浮 床加氢中型试验装置(2轮古稠油常压渣油 进行悬浮床加氢评定,重油悬浮床加氢中型试验装 置流程见图1。 如图1所示,经过计量后的原料油和一部分氢 气混合后依次进入预热器,大部分氢气加热后再经 氢气分布器后与从预热器加热后的油气一并从反应 器底部进入,大部分反应生成物从反应器底部排出, 少部分生成物进人热高压油气分离器(热高分),热 高分分离出的气体冷却后进人冷高压油气分离器 (冷高分),冷高分的气体水洗后与热低分的气体及 冷高分分离出的液体一并进入冷低分,冷低分分离 出的气体(即尾气)经湿式气表计量后放空,并取样 分析气体组成,从冷低分分离出的液体产物(主要 是轻质油品)用油桶接收;从反应器底部和热高分 底部出来的液体产物进入闪蒸汽提分离塔进一步分 离成馏分油和较重的尾油,尾油从汽提塔底排出即 为重生成油,分离出的馏分油从汽提塔顶排出经冷 却后与冷低分的液体产物合并即为轻馏分油。 轻油泵 图1 渣油悬浮床加氢试验装置裂化段流程示意图 放空 一 ~~ ~ 勰 一一猢 圳一 一一 第3期 韩黎明,等:轮古稠油悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究 ·47· 将得到的所有液体产物按照石脑油馏分(、柴油馏分(180~350~C)、减压馏分(350 ~50O℃)以及尾油(>500~C)的方案进行分馏,并 对各馏分的组成含量与性质进行全面的评价。 3实验结果与讨论 3.1操作条件及产物分布 以轮古稠油常压渣油为原料进行悬浮床加氢裂 化工艺中型装置评定,操作条件及各种操作条件下 反应产物的分布见表 表2 轮古稠油常渣在不同操作条件下悬浮床加氢产物分布 条件编号 条件1条件2条件3条件4条件5 反应温度/℃ 氢分压/油比/(m ) 总体积空速/(1/h) 新鲜原料体积空速/(1/h) 循环比(蜡油对新鲜常渣) 产物分布(占新鲜原料)w/% c1~5~180℃馏分收率 50℃馏分收率 350~500℃馏分收率 500'耗W/% 甲苯不溶物W/% 430 44O 440 445 436 1O.O 1O.O 1O.O 8oo/l 8 8 8 800/1 1.0 1.O O.6 1.O 1.0 1.0 1.0 0.6 1.O O.6 ————————4 16 2.4 3.3 4.2 3.7 5.5 9.0 9.4 15.O 20.0 22.1 2O.6 39.5 34.9 30.9 32.3 31.3 3.6 26.4 32.7 38.7 35.2 56.9 61.3 63.6 71.O 66.5 6O.5 39.2 36.9 29.7 34.1 40.3 0.5 0.5 0.7 0.6 0.8 1.8 2.1 3.1 2.5 1.4 表2中的数据表明,采用新鲜常渣一次通过的 试验方案,反应温度从430℃增加至445℃时,石脑 油与柴油馏分总收率从24%增加至3 1.5%, 500~ 在440~新鲜原料进料的体积空速 从1.低至0.6 h~,石脑油与柴油的总收率 从29.4%增加至34.5%,500~率达到了40.3%。表明采用蜡油循环的试验方 案,大部分蜡油参与循环后,增加了石脑油与柴油的 收率,同时使尾油的收率比同样反应温度下新鲜原 料一次通过试验方案的尾油收率略有增加,生焦量 也有所降低。 3.2产物组成与性质 3.2.1气体组成分析 表3为轮古稠油常压渣油悬浮床加氢裂化产物 生成气的组成。从表3的气体组成可以看出,轮古 稠油常压渣油悬浮床加氢过程中基本上没有生成乙 烯和丙烯,而且丁烯的含量也较低,气体组成中主要 是甲烷、乙烷和丙烷,其中甲烷和乙烷占气体总量的 50%左右。 表3轮古稠油常渣在不同反应温度下的气体组成 条件编号 条件2条件3条件4条件5 3.2.2石脑油馏分的性质 表4为轮古稠油常渣悬浮床加氢的石脑油馏分 性质与组成。 由表4可以看出,在不同的反应条件下,轮古稠 油常渣悬浮床加氢裂化未精制的石脑油馏分硫含量 为0.37%一0.4%,总氮含量为420—97o~g/g,碱性 氮含量低于4oo~g/g。新鲜原料一次通过试验方案 的石脑油密度较低(20℃的密度在0.74# 右),正构烷烃的含量高于25%,环烷烃的含量也高 于18%,而蜡油循环试验方案石脑油的2O℃密度高 于0.77#其正构烷烃的含量低于24%,环烷 烃含量低于17%。所有条件下石脑油馏分辛烷值 均小于76,因而不能直接作为汽油产品。 ·48· L【009年第38卷 表4石脑油馏分(组成与性质(未精制) 3.2.3轮古稠油常渣悬浮床加氢裂化未精制柴油 馏分性质与组成 表5为轮古稠油常渣悬浮床加氢裂化未精制柴 油馏分的性质与组成。 表5柴油馏分(180—350'成与性质(未精制) (续表) 由表5可知,轮古稠油常压渣油悬浮床加氢裂 化未精制的柴油馏分密度较大(20℃的密度在0.87 g/右),这可能与原料油中环状烃含量较高有 关;硫含量较高(均高于1.4%),总氮含量相对较低 (为1 100—1500~g/g),这与轮古稠油原料油中硫、 氮含量的高低有关;不同反应条件下的柴油馏分十 六烷值均在40左右,凝点较低,不能作为高品质的 柴油,但可作为合成原油的调合组分。 3.2.4轮古稠油常渣悬浮床加氢后蜡油的性质与 组成 表6为轮古稠油常渣悬浮床加氢的蜡油(350— 500℃)馏分的性质与组成。 表6蜡油(350~500℃)的性质与组成(未精制) 反应条件编号 条件2条件3条件4条件5 密度(2O℃)/(g/ 黏度(100'~)/(1s) 黏度(50~C)/(s) 残碳 % 凝点/℃ 元素组成 C∞/% H /% H/ /% N m/% 碱性氮w/% 总金属含量/( g/g) 0.9394 0.9392 0.9392 0.9358 3.37 3.58 3.72 11.73 12.07 15.27 12.98 16.79 0.128 O.136 0.036 0.015 24 22 26 20 85.99 86.25 86.12 86.64 6 7 1 11.85 1.6O 1.58 1.63 1.63 2.15 1.95 2.02 1.89 O.3O O.33 0.31 0.27 O..11 0.09 0.08 1.25 1..96 1.35 3.42 3.83 3.68 3.95 第3期 韩黎明,等:轮古稠油悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究 ·49· (续表) 反应条件编号 条件2条件3条件4条件5 组分组成w/% 饱和分 芳香分 胶质 n—C 沥青质 馏程/~C 初馏点 10%点 30%点 50%点 70%点 90%点 干点 O.12 O..27 O.16 0.12 0.62 O.14 0.09 O.3O 0.46 O.17 0.42 由表6可知,轮古稠油常渣悬浮床加氢裂化的 蜡油馏分残碳值低(均小于0.14%),密度较高 (23 g/,硫含量高(2.O%左 右),总氮含量在0.3%左右,碱氮含量在0.1%左 右,总金属含量约为5 g/g,原子比较低(1.60 左右),凝点较高(20~26℃),无正庚烷沥青质,胶 质含量较低(也小于7%),而饱和分与芳香分总含 量高达90%以上。由以上数据可知,该蜡油馏分不 能直接作为催化裂化原料(必须先进行加氢精制), 但可以作为调合原油的组分。 3.2.5尾油的性质与组成 表7为>500℃加氢尾油(含加人的催化剂组 分)的组成与性质。 由表7可知,轮古稠油常压渣油悬浮床加氢尾 油的残碳值高达40%以上;除了蜡油循环方案尾油 甲苯不溶物含量为3.47%外,新鲜原料一次通过试 验方案的尾油甲苯不溶物含量均高于5%;尾油中 灰分较高,主要是因为原料油中的金属和催化剂的 金属组分都浓缩在尾油中。从尾油的组成上来看, 硫含量很高(约为4%),总氮含量为0.6%左右,总 金属含量较高(4200—5800~g/g),正庚烷沥青质含 量较高(均高于34%),饱和分和芳香分含量相对较 低(饱和分11%左右,芳香分30%左右),这些数据 表明轮古稠油常压渣油的悬浮床加氢尾油的性质极 差,只适合于用作固体燃料。 4结论 综合轮古稠油常压渣油悬浮床加氢中试试验结 果,可以得到如下结论: (1)采用新鲜原料一次通过的试验方案,轮古 稠油常渣悬浮床加氢在430—4457 >500~应条件编号 条件2条件3条件4条件5 密度(200C)/(g/ 残碳 % 甲苯不溶物w/% 元素组成 H/w/% N /% 碱性氮w/% 总金属含量/( g/g) e 组分组成w/% 饱和分 芳香分 胶质 正庚烷沥青质 高热值/(kJ/低热值/(kJ/1..1131 1.1014 1.12.03 46.75 42.55 41.15 5.69 7.40 6.25 3.47 86.12 86.16 86.42 86.34 9.24 9.07 9.06 9.2O 1.28 1.25 1.25 1.27 3.95 4.12 4.02 3.82 O.62 O.65 0.65 0.60 O.36 0.45 0.33 0.33 199 247 212 183 1775 2195 1896 1625 780 965 833 783 050 899 9Ol l】16 992 825 7 11.59 1 11.17 28.87 29.70 29.42 30.35 23.56 23.58 22.2l 23.67 35.9O 35.13 36.36 34.81 约39710—40128 约37202~37620 00℃馏分收率可达6l%~71%,气体含量较 高,为2.5%~3.7%,石脑油与柴油馏分的总收率 为24%一34%,>500 40%。采用蜡油循环的试验方案,在436度下00~气体含量较 高,为5.2%,石脑油与柴油馏分的总收率为50%, >500 (2)轮古稠油常渣悬浮床加氢比较合适的反应 条件为: ①新鲜原料一次通过试验方案的反应温度为 440积空速为1.氢分压为10.0 油比为800—1000:1(体积比)。 ②蜡油循环的试验方案反应温度为435~ 440℃,总体积空速为1.0 鲜原料的体积空速 为0.6 h。。,循环比为4:6,氢分压为10.0 油比为800—1000:1(体积比)。 参考文献 [1]方磊,郭金涛,吴显军,等.渣油悬浮床加氢研究现状及 发展趋势[J].化工中间体,2008(9):4—8. [2]张数义,邓文安,刘东,等.重油悬浮床加氢技术新进展 [J].炼油技术与工程,2007,37(2):1—6. (本文文献格式:韩黎明,邓文安。阙国和.轮古稠油 悬浮床加氢裂化工艺的中型试验研究[J].山东化 工。2009,38(3):45—49) 渤 0 蚰 , 姒 0 肼 。 ∞ , 6 9 2 2 5 2 7 5 1 6 9 2 4 7 O 3 3 3 4 4 4 5 2 O 2 2 O 5 6 2 6 9 2 5 7 3 3 3 4 4 4 5 5 O 7 2 9 2 5 ,7 8 2 4 7 1 3 3 3 4 4 4 5 5 5 5 3 2 O O 2 6 9 3 5 8 2 3 3 3 4 4 4 5
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