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延遲焦化裝置摻煉乙烯裂解重油的工業應用

文檔作者：唐銘辰王志偉李林文檔來源：中國石油蘭州石化公司煉油廠		更新日期： 2026年05月12日	點擊數：
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延遲焦化裝置摻煉乙烯裂解重油的工業應用
唐銘辰 王志偉 李林
中國石油蘭州石化公司煉油廠
摘要:乙烯裂解重油是乙烯裂解裝置生產過程中的一種副產物,富含雙環以上稠環芳烴,具有短側
鏈、高碳氫比等特點,常作為燃料油用,經濟效益低。為提高乙烯裂解重油的利用價值,進行了延遲焦化
裝置摻煉乙烯裂解重油攻關。通過增設乙烯裂解重油預處理系統,向其中加入穩定劑及膠溶劑,解決了
乙烯裂解重油與減壓渣油混合時的分層現象和凝聚現象,實現了乙烯裂解重油在延遲焦化裝置上的穩
定摻煉。工業應用結果表明,裝置摻煉乙烯裂解重油后,摻煉量最高達到10t/h,主要操作條件與摻煉
前比較無明顯變化,汽柴油收率增加2.26%,焦炭收率降低3.36%,產品性質變化不大。當乙烯裂解重
油摻煉量維持在10t/h以下時,裝置連續運行周期能達到1年以上。自2017年以來,共摻煉乙烯裂解
重油106187t,實現經濟效益9025.9萬元。
關鍵詞:延遲焦化;乙烯裂解重油;摻煉;操作優化;經濟效益;工業應用
DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2020.03.006
Industrialapplicationofblendingethylenecrackingheavyoilindelayedcokingunit
TangMingchen,WangZhiwei,LiLin
OilRefineryofPetroChinaLanzhouPetrochemicalCompany,Lanzhou,Gansu,China
Abstract:Ethylenecrackingheavyoilisakindofby-productintheproductionprocessofethylene
crackingunit,containingpolycyclicaromatichydrocarbonsabovedoubleringandpossessingthe
characteristicsofshortsidechainandhighhydrocarbonratio,andwhichisoftenusedasfueloiland
theeconomicbenefitislow.Inordertoimprovetheutilizationvalueofethylenecrackingheavyoil,
thekeyproblemofblendingethylenecrackingheavyoilindelayedcokingunitwassolved.Byadding
apretreatmentsystemofethylenecrackingheavyoilandaddingstabilizerandpeptizertoethylene
crackingheavyoil,theseparationandcoacervationofethylenecrackingheavyoilmixedwithvacuum
residuewassolved,andthestableblendingofethylenecrackingheavyoilindelayedcokingunitwas
realized.Theresultsofindustrialapplicationshowedthatthemaximumblendingcapacityofethylene
crackingheavyoilwas10t/h,themainoperatingconditionshadnoobviouschangecomparedwith
thatbeforeblending,andtheyieldofgasolineanddieselincreasedby2.26%,theyieldofcoke
decreasedby3.36%,andtheproductpropertieshadlittlechange.Whentheblendingcapacityof
ethylenecrackingheavyoilwaskeptbelow10t/h,thecontinuousoperationperiodoftheunitcould
reachmorethanoneyear.Since2017,106187tonsofethylenecrackingheavyoilhavebeenblended,
achievingeconomicbenefitofRMB90.259millionyuan.
Keywords:delayed coking;ethylene cracking heavy oil;blending;operation optimization;
economicbenefit;industrialapplication
34
石油與天然氣化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2020
作者簡介:唐銘辰(1981-),助理工程師,現就職于中國石油蘭州石化公司煉油廠,從事延遲焦化裝置生產技術管理工作。
E-mail:5359003@qq.com
乙烯裂解重油是乙烯裂解原料在蒸汽裂解過程中
原料及產品高溫縮合的一種產物,是乙烯裂解裝置的
一種副產物,產量約占乙烯裂解裝置乙烯產量的10%
~20%(w),其主要成分為芳烴類化合物,富含雙環以
上的稠環芳烴,并含有硫、氮、氧等雜環化合物,具有短
側鏈、碳氫比高、膠質瀝青質含量高、灰分含量低、重金
屬含量低等特點,直接加工利用受到限制,常作為燃料
油使用,經濟效益較低。為提高乙烯裂解重油的利用
價值,降低黑色產品收率,2006年在延遲焦化裝置上
進行了摻煉乙烯裂解重油工業試驗。工業試驗過程中
未對乙烯裂解重油進行預處理,直接在原料中摻入占
原料總加工量4%(w)的乙烯裂解重油。試驗過程中
發現,在加熱爐進料量相同的條件下,加熱爐出口溫度
平均值、循環比、爐管壓降和爐膛溫度增大[1-2],這主要
是由于摻煉乙烯裂解重油后,乙烯裂解重油與減壓渣
油混合時的相溶性不如其他重油與減壓渣油混合時的
相溶性,有明顯的分層現象和凝聚現象,破壞了原有渣
油體系的穩定性。在混合原料加熱過程中,乙烯裂解
重油中的瀝青質反應活性高,在較低溫度下就發生縮
合反應,達到一定溫度后易生成苯不溶物和喹啉不溶
物,并迅速轉變成焦炭[3],導致加熱爐爐管、冷換設備、
大油氣線、分餾塔塔底結焦傾向增大,影響裝置的長周
期運行。
為實現裝置的挖潛增效,與某公司合作,對延遲焦
化裝置摻煉乙烯裂解重油進行了進一步的研究,以解
決乙烯裂解重油與減壓渣油混合時的分層現象和凝聚
現象,確保乙烯裂解重油與減壓渣油之間良好的相溶
性[4-5]。通過增設乙烯裂解重油預處理系統,加入穩定
劑及膠溶劑,增強乙烯裂解重油的穩定性,解決了乙烯
裂解重油與減壓渣油混合時的分層現象和凝聚現象,
實現了乙烯裂解重油在延遲焦化裝置上的穩定
摻煉。
1 乙烯裂解重油預處理原理及摻煉流程
1.1 預處理原理
在乙烯裂解重油中加入穩定劑和膠溶劑。穩定劑
的加入抑制乙烯裂解重油的次生膠質、瀝青質的生成;
膠溶劑中的有機電解質增加瀝青質膠團的雙電層厚
度,即增加瀝青質膠團間的排斥力,防止瀝青質膠團相
互吸引而發生聚沉;膠溶劑中的有機極性高分子化合
物對瀝青質的吸附與覆蓋增加了瀝青質在重質油中的
膠溶量,從而抑制瀝青質的聚沉,形成重油膠體體系。
在重油膠體體系的溶劑效應和熱效應發生變化后,該
體系中易結焦、結垢的物質相比加劑前不易聚集和沉
積,可有效抑制延遲焦化的換熱系統、管道、加熱爐管
的結焦和結垢。
1.2 實驗室小試評價情況
實驗室研究表明:①穩定劑對乙烯裂解重油自聚
縮合生焦有明顯的抑制作用;②膠溶劑對含乙烯裂解
重油的焦化原料中的瀝青質具有良好的增溶作用,膠
溶處理后的原料體系較穩定,沒有分層現象發生;③在
換熱升溫后的各個節點,膠溶重油中的瀝青質含量雖
有小幅增加,但未發現瀝青質聚凝和聚集體明顯增多
或增大的現象;④乙烯裂解重油經預處理后與減壓渣
油混合后的膠溶重油比未經處理直接與減壓渣油混合
的重油原料更加穩定,生焦趨勢更弱。
1.3 摻煉流程
乙烯裂解裝置副產的乙烯裂解重油送至乙烯裂解
重油罐,經加注穩定劑后送至穩定重油罐中,經穩定重
油輸送泵抽出,與來自膠溶劑罐的膠溶劑和焦化原料
輸送泵出口返回的膠溶重油經動態混合器充分混合
后,再與來自預混罐的焦化原料一起,經焦化原料輸送
泵送至延遲焦化裝置加工。主要操作條件見表1,工
藝流程見圖1。
表1 乙烯裂解重油預處理工藝操作條件
穩定劑
加劑量/
(μg·g-1)
穩定劑
儲罐溫度/
℃
穩定劑
加注點
溫度/℃
穩定重油
儲罐溫度/
℃
穩定重油
儲存時間/
h
膠溶劑
加劑量/
(μg·g-1)
膠溶劑
儲罐溫度/
℃
膠溶劑注入點
介質溫度/
℃
m(減壓
渣油)∶m(膠溶
重油)
≤300 ≤45 80~120 80~120 ≤240 800~1000 ≤45 50~80 3∶1
第49卷 第3期 唐銘辰 等 延遲焦化裝置摻煉乙烯裂解重油的工業應用 35
2 工業應用情況
裝置自2017 年12 月開始摻煉乙烯裂解重油,
2017年12月-2018年3月,乙烯裂解重油摻煉量為
4~10t/h。2018年3月裝置停工檢修。2018年4月
-2019 年4 月,乙烯裂解重油摻煉量控制在5~
10t/h,大部分時間在10t/h的上限運行。2019年5
月,裝置停工檢修。2019年6月,完成檢修并開工后
繼續摻煉乙烯裂解重油,摻煉量控制在10t/h左右。
2018年10月31日-2018年11月3日,對裝置摻煉
乙烯裂解重油進行了標定,結合標定及生產運行情況,
對裝置摻煉乙烯裂解重油情況進行如下分析。
2.1 摻煉前后原料性質對比
表2為摻煉乙烯裂解重油前后混合原料分析數
據。摻煉前混合原料組成為:減壓渣油∶催化油漿(質
量比)=122∶18(減壓渣油122t/h、催化油漿
18t/h),摻煉后混合原料組成為:減壓渣油∶催化油
漿∶乙烯裂解重油(質量比)=135∶10∶10(減壓渣油
135t/h、催化油漿10t/h、乙烯裂解重油10t/h)。
表2 摻煉前后原料分析數據
項目
密度(20℃)/
(kg·m-3)
黏度(100℃)/
(mm2·s-1)
w(殘炭)/
%
w(硫)/
%
摻煉前971 476 15.40 0.82
摻煉后970 489 15.47 0.71
從表2可以看出,摻煉乙烯裂解重油前后,混合原
料密度、黏度、殘炭質量分數變化不大,硫質量分數有
所下降,這主要是因為乙烯裂解重油中硫含量顯著低
于減壓渣油,原料性質整體穩定。
2.2 摻煉前后主要操作條件對比
摻煉乙烯裂解重油前后裝置加熱爐、分餾塔、焦炭
塔和氣壓機的主要操作條件見表3~表5。由表3~
表5可知,在加熱爐四路進料量控制在45t/h的條件
下,摻煉乙烯裂解重油前后裝置加熱爐、分餾塔、焦炭
塔和氣壓機的主要操作條件基本相當,控制在指標范
圍內,未出現異常變化。
表3 摻煉乙烯裂解重油前后加熱爐主要操作條件
項目
爐出口
溫度/℃
爐膛
溫度/℃
爐管壁
溫度/℃
四路進料量/
(t·h-1)
摻煉前497.5 739 630 45
摻煉后497.6 738 629 45
指標490~505 510~800 300~650 35~55
表4 摻煉乙烯裂解重油前后分餾塔主要操作條件
項目循環比
塔頂
溫度/
℃
柴油集油箱
抽出溫度/
℃
蠟油集油箱
抽出溫度/
℃
塔頂
壓力/
MPa
蒸發段
溫度/
℃
塔底
溫度/
℃
摻煉前0.23 113 224 352 0.102 375 351
摻煉后0.21 110 219 352 0.099 375 352
指標0.2~
0.5
80~
130
210~
270
305~
380
0.08~
0.15
320~
400
320~
370
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石油與天然氣化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2020
表5 摻煉乙烯裂解重油前后焦炭塔和氣壓機主要操作條件
項目
焦炭塔氣壓機
塔頂
溫度/
℃
塔頂
壓力/
MPa
出口
流量①/
(m3·h-1)
入口
壓力/
MPa
出口
壓力/
MPa
摻煉前419 0.156 13220 0.08 1.09
摻煉后419 0.16 13316 0.08 1.09
指標390~
430
0.05~
0.25
8000~
21600
0.05~
0.1428
0.850~
1.428
注:①0℃,101.325kPa下。
2.3 摻煉前后產品分布對比
摻煉乙烯裂解重油前后產品分布對比見表6。標
定期間乙烯裂解重油摻煉量控制在10t/h。由表4可
知,產品中干氣收率提高0.59%,液態烴收率變化不
大,蠟油收率增加0.49%,汽柴油收率提高2.26%,焦
炭收率降低3.36%,總液收提高2.78%。由于乙烯裂
解重油<350℃的組分在50%以上,含有一部分汽柴
油組分。因此,產品分布中汽柴油收率有所提高。
表6 摻煉乙烯裂解重油前后產品分布w/%
產品組成干氣液態烴汽柴油蠟油焦炭損失小計
摻煉前7.38 2.24 51.54 7.39 31.25 0.20 100
摻煉后7.97 2.27 53.80 7.88 27.89 0.19 100
2.4 摻煉前后主要產品性質對比
摻煉前后汽柴油及石油焦性質對比見表7和表
8。由表7和表8可知,摻煉乙烯裂解重油前后汽油終
餾點下降10.7 ℃,汽油膠質及烯烴質量分數有所下
降;柴油餾程中50%、90%、95%餾出溫度均有小幅度
下降;石油焦揮發分質量分數升高1.2%,灰分質量分
數升高0.05%,硫質量分數降低0.41%,乙烯裂解重
油中硫含量低使得混合原料中硫含量下降,石油焦產
品中硫含量也相應降低。摻煉乙烯裂解重油后,汽柴
油及石油焦產品質量滿足餾出口指標要求,質量合格。
表7 摻煉前后汽柴油性質對比
項目50%餾出
溫度/℃
90%餾出
溫度/℃
95%餾出
溫度/℃
終餾點/
℃
w(膠質)/
%
w(烯烴)/
%
汽油
摻煉前195.3 3.67 39.7
摻煉后184.6 3.17 38.7
柴油
摻煉前283.8 351.8 363.2
摻煉后278.2 349.4 362.2
表8 摻煉前后石油焦性質對比w/%
項目揮發分水分灰分硫
摻煉前9.37 8.14 0.11 1.88
摻煉后10.57 9.70 0.16 1.47
3 摻煉乙烯裂解重油對裝置長周期運行的影響
3.1 對原料換熱器及加熱爐的影響
自裝置開始摻煉乙烯裂解重油后,對換熱器、加熱
爐等易結焦部位進行了重點監控。圖2、圖3分別為
摻煉乙烯裂解重油期間換熱器、加熱爐相關重點參數
變化情況。
摻煉乙烯裂解重油后,從圖2中柴油-原料換熱器
的進出口壓力數據看出,原料系統關鍵換熱器未發生
堵塞或結焦的現象,進出口壓力較為平穩。2018年3
月檢修期間,柴油-原料換熱器(E-103)、蠟油-原料換
熱器打開后未發現結焦情況;2019年5月檢修期間,
柴油-原料換熱器打開后未發現結焦情況,蠟油-原料
換熱器出現結焦情況。在2018年4月-2019年5月
裝置運行周期后期,分餾塔原料進料量出現下降趨勢,
第49卷 第3期 唐銘辰 等 延遲焦化裝置摻煉乙烯裂解重油的工業應用 37
判斷為溫度較高的蠟油-原料換熱器出現結焦趨勢,生
產運行中通過稍開蠟油-原料換熱器副線,能滿足運行
后期的生產要求。從加熱爐爐膛溫度數據看出,A、B
爐膛溫度較高,主要是前期大比例摻煉催化油漿試驗
期間,造成A、B爐管有所結焦,導致溫度較C、D爐膛
溫度較高,整體爐膛溫度未出現大幅度的變化,運行較
為平穩。
自2018年4月檢修完成開工以來,乙烯裂解重油
摻煉量大多數維持在10t/h左右,直至2019年4月
裝置停工檢修,說明摻煉乙烯裂解重油后能保證裝置
連續運行周期達到1年以上。
3.2 對原料泵的影響
由于乙烯裂解重油帶水,且乙烯裂解重油脫水困
難,摻煉過程中易引起原料泵抽空,造成裝置原料中
斷;此外,在動態混合器前期運行過程中多次出現機封
泄漏情況及電機電流高的情況。
針對乙烯裂解重油帶水問題,進行了操作優化,通
過采取“一進、一抽、一沉降”(即一罐進油,一罐加工,
一罐沉降)的操作方式,有效降低了乙烯裂解重油帶水
的頻率,同時總結出了“一停、二改、三倒頂、四重啟”
(一停為立即停運抽空原料泵;二改是改通原料泵倒頂
流程;三倒頂是利用70泵房渣油泵將原料泵中水分倒
頂至原料預混罐;四重啟是重啟原料泵)的口訣化應急
處置步驟,能夠迅速果斷處理原料泵抽空現象,保障了
裝置的正常運行。
針對動態混合器機封泄漏及電機電流高的問題,
將動態混合由雙級葉輪改為單級葉輪,將原來的雙端
面機封改為集成式雙端面機封,將機封冷卻水改為封
油冷卻,經過改進后有效降低了動態混合器的故障頻
次;通過更換動態混合器電機有效解決了動態混合器
電機電流過高的情況,動態混合器安全平穩運行至今。
4 實施效果
自2017年12月開始摻煉乙烯裂解重油以來,最
大摻煉量達到10t/h,裝置運行平穩,有效解決了乙烯
裂解重油的加工后路問題,提升了經濟效益,摻煉量見
表9。根據效益測算,每加工1t乙烯裂解重油可增加
經濟效益850元。自2017年以來,裝置共摻煉乙烯裂
解重油106187t,按此計算,延遲焦化裝置摻煉乙烯
裂解重油可增加經濟效益9025.9萬元。
表9 延遲焦化裝置摻煉乙烯裂解重油情況
時間
裝置開工
時間/
(h·a-1)
原料
加工量/
(t·a-1)
乙烯裂解
重油摻煉量/
(t·a-1)
乙烯裂解
重油摻煉
比例,w/%
平均
摻煉量/
(t·h-1)
2017年
12月744 92560 1476 1.59 1.98
2018年
1-12月8304 1175225 43934 3.74 5.29
2019年
1-11月7008 979497 60777 6.20 8.67
5 結論
(1)通過增加乙烯裂解重油預處理系統,增強乙
烯裂解重油的穩定性,有效解決了乙烯裂解重油與減
壓渣油混合時的分層現象和凝聚現象,實現了乙烯裂
解重油在延遲焦化裝置上的穩定摻煉,解決了乙烯裂
解重油的加工后路問題。
(2)從摻煉乙烯裂解重油的標定結果來看,延遲
焦化裝置摻煉乙烯裂解重油后,產品中干氣收率提高
0.59%,液態烴收率變化不大,蠟油收率增加0.49%,
汽柴油收率提高2.26%,焦炭收率降低3.36%,總液
收提高2.78%,能在一定程度上改善產品分布;汽柴
油、石油焦性質變化不大,滿足餾出口指標要求。
(3)從裝置實際生產運行情況來看,換熱器、加熱
爐等易結焦部位未出現大的異常變化,運行后期蠟油-
原料換熱器出現結焦現象,通過稍開換熱器副線可以
滿足生產需求。當乙烯裂解重油摻煉量維持在10t/h
以下時,裝置連續運行周期能達到1年以上。
(4)自裝置2017年12月開始摻煉乙烯裂解重油
至今,裝置共摻煉乙烯裂解重油106187t,增加經濟
效益9025.9萬元。
參考文獻
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收稿日期:2019-12-23;編輯:溫冬云
38
石油與天然氣化工
CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS 2020

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