CN1142259C - 浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法 - Google Patents
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Abstract
浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法，是将脱沥青原料和溶剂进入抽提塔，回收溶剂后的脱沥青油部分或全部和任选的常规焦化原料进入延迟焦化加热炉加热后，进入焦炭塔进行焦化反应，焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油。该方法将渣油中易结焦的少部份沥青质脱掉后，使延迟焦化液体产品的收率增加，而且延长了延迟焦化装置的开工周期。
Description
本发明属于在不存在氢的情况下，用一个精制过程和一个裂解过程处理烃油的多步工艺过程。更具体地说，是一种浅度溶剂脱沥青和延迟焦化的组合方法。
溶剂脱沥青是一种重要的渣油改质工艺。它是一种物理的液-液萃取过程，其基本原理是根据烃类溶剂对渣油中各组分有不同的溶解度而进行分离。溶剂脱沥青通过调节操作条件，控制所用溶剂的溶解能力主要溶解饱和烃和芳香份，并能够脱除掉渣油中大部份的胶质和沥青质，这样，通过溶剂脱沥青得到的脱沥青油便具有高氢碳比、低残炭、低杂质含量的性质，可以满足下游生产过程对进料的要求。典型的溶剂脱沥青过程为：原料(一般为减压渣油)经换热使温度达到合适的温度后进入抽提塔的上部。溶剂在一定温度下，由抽提塔下部进入，二者在塔内呈逆向接触流动，胶质和沥青质沉降于抽提塔的底部，脱沥青油经上升管进入沉降段。然后再分别回收脱沥青油和脱油沥青中的溶剂，溶剂循环使用。
延迟焦化是一种将渣油深度热裂化转化为焦化气体、焦化汽油、焦化柴油、焦化瓦斯油和焦炭的热加工工艺。常规的延迟焦化工艺流程为：原料经加热炉的对流段预热后，进入焦化分馏塔，然后再进入焦化加热炉的辐射段加热至500℃，进入焦炭塔进行焦化反应，生成的焦化油气从焦炭塔顶部逸出进入分馏塔，分离出焦化干气、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油，焦炭聚结在焦炭塔内。常规的延迟焦化工艺的循环比一般在0.4。
提高渣油的液体产品收率，一直是人们研究的课题，例如：EP209225A2公开了一种溶剂脱沥青装置和延迟焦化装置联合在一起加工渣油的方法，利用脱油沥青中未被回收的溶剂在加热炉管中汽化来提高加热炉管的线速，并且充分利用延迟焦化装置的热源来回收溶剂脱沥青装置中的溶剂，达到节能的目的，但对溶剂的再利用没有叙述。
V.K.Patel等在“Economic Benefits of ROSE/Fluid Coking Integration，1997 NPRA，AM-97-50”中，提出把溶剂脱沥青ROSE工艺与流化焦化联合，达到浅度加工重质渣油的目的，同时也提出了溶剂脱沥青和常规延迟焦化工艺联合的方案，即将脱油沥青进行焦化，但该工艺存在脱油沥青变重、延迟焦化加热炉管结焦等问题。
USP4,859,284把溶剂脱沥青和焦化组合起来处理高软化点沥青，在焦化部份采用的反应器是双螺旋混合反应器，此方法在实现大规模工业生产时将会遇到工程的问题。
EP673989A2把溶剂脱沥青和热裂化结合在一起，得到的50％以上的脱沥青油作为热裂化装置的原料，得到轻质油产品，由于热裂化受结焦的限制，使其转化浅度受到影响。
本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法，以提高液体产品收率。
本发明提供的方法为：预热后的脱沥青原料和溶剂进入抽提塔，含有溶剂的脱油沥青溶液从抽提塔底部排出，回收溶剂后的脱沥青油(以下简称DAO)部分或全部和任选的常规焦化原料进入延迟焦化加热炉对流段预热，然后再进入加热炉辐射段加热，再进入焦炭塔进行焦化反应，焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油。
所述的脱沥青原料选自减压渣油、常压渣油、减粘裂化渣油、催化裂化澄清油、热裂化渣油、重油加氢尾油、糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一种或一种以上的混合物。
脱沥青所使用的溶剂是选自C3～C7烷烃或烯烃、凝析油、轻石脑油、轻汽油中的一种或其混合物，优选C4～C5烷烃或烯烃中的一种或其混合物。脱沥青原料和溶剂可以分别从抽提塔的上部和下部进入，在抽提塔内进行逆流接触，也可以先通过预混合后再进入抽提塔进行分离。
溶剂脱沥青的操作条件如下：抽提温度为60～280℃，压力为1.0～6.0MPa，溶剂比为1.0～15.0v/v。
溶剂脱沥青既可以在溶剂的亚临界条件下进行抽提，也在溶剂的超临界条件下进行抽提。在溶剂的亚临界条件下进行抽提，是指操作温度和压力分别低于溶剂的临界温度和临界压力。在溶剂的超临界条件下进行抽提，是指操作温度和压力分别高于溶剂的临界温度和临界压力。
溶剂脱沥青可以采用单段流程，即从抽提塔顶部出来的液体物流经溶剂回收后得到DAO，部分或全部DAO可以单独作为延迟焦化原料进一步进行深度热裂化，也可以与常规焦化原料混合作为延迟焦化原料。DAO溶液中的溶剂可以依次通过临界回收、闪蒸和汽提的方法进行回收，也可以依次通过超临界回收、闪蒸和汽提的方法进行回收。临界回收是指在溶剂的临界状态附近达到DAO和溶剂分离的目的，超临界回收是指在溶剂的超临界状态下将DAO和溶剂分离，与单独的闪蒸(也称蒸发)方法相比，临界回收或超临界回收溶剂方法可以节省能耗。沥青溶液中的溶剂可以依次通过闪蒸和汽提的方法进行回收。
溶剂脱沥青也可以采用两段流程，即从抽提塔顶部出来的液体物流经沉降器分离为DAO溶液和胶质溶液，DAO溶液和胶质溶液分别经溶剂回收后得到DAO和胶质，其中胶质也称重脱沥青油，既可作为燃料油，也可以作为道路沥青的调和组分，部分或全部DAO可以单独作为延迟焦化原料进一步进行深度热裂化，也可以与常规焦化原料混合作为延迟焦化原料。DAO溶液中的溶剂回收方法与单段流程相同，胶质溶液和沥青溶液中的溶剂可以依次通过闪蒸和汽提的方法进行回收。
浅度脱沥青可以最大量为焦化提供优质原料，脱沥青油相对于脱沥青原料的收率大于70重％但小于100重％，优选85～95重％。
浅度脱沥青所得到的脱油硬沥青可以作为气化原料、循环流化床(CFB)原料、电厂锅炉燃料、沥青水浆原料、粘结剂等。
所述的常规焦化原料选自减压渣油、常压渣油、减粘裂化渣油、催化裂化澄清油、热裂化渣油、重油加氢尾油、糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一种或一种以上的混合物。
延迟焦化加热炉出口温度为480～510℃，循环比为0～0.25，压力为0.1～1.0MPa。当循环比为0时，延迟焦化为单程操作；当循环比不为0时，延迟焦化为小循环比操作。
下面结合附图对本发明所提供的方法予以进一步的说明，图中省略了许多设备如加热炉等，设备和管线的形状和尺寸不受附图的限制，而是根据具体情况确定。
图1示意出两段溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法流程。
图2示意出单段溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法流程。
两段溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法流程如下：
原料经管线1与分别来自管线40、24的新鲜溶剂、循环溶剂一起经静态混合器4混合后，进入抽提塔5，抽提塔顶部得到的轻相溶液经管线6进入沉降塔8，沉降塔顶部得到的DAO溶液经泵9升压后，进入临界塔11，从临界塔11顶部分离出的溶剂依次经管线12、管线24、静态混合器4返回抽提塔5，从临界塔11底部得到的含少量溶剂的DAO经管线13进入闪蒸汽提塔14，从闪蒸汽提塔14底部得到的DAO部分或全部经管线16去延迟焦化装置，从闪蒸汽提塔14顶部得到的溶剂依次经管线15、泵23、管线24、静态混合器4返回抽提塔5。从沉降塔8底部得到的胶质溶液经管线10进入闪蒸汽提塔17，从闪蒸汽提塔17底部得到的胶质经管线19出装置，从闪蒸汽提塔17顶部得到的溶剂依次经管线18、泵23、管线24、静态混合器4返回抽提塔5。从抽提塔5底部得到的重相溶液经管线7进入闪蒸汽提塔20，从闪蒸汽提塔20底部得到的脱油沥青经管线22出装置，从闪蒸汽提塔20顶部得到的溶剂依次经管线21、泵23、管线24、静态混合器4返回抽提塔5。
来自管线16的DAO部分或全部单独或与来自管线25的常规焦化原料混合后，经管线26依次经加热炉27的对流段、辐射段加热后，依次经泵28、管线29、阀30、管线31进入焦炭塔32或33，生成的焦炭留在塔内，焦化油气则经管线34进入分馏塔35，得到的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油分别经管线36、37、38、39出装置。
单段溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法流程如下：
原料经管线1与分别来自管线40、24的新鲜溶剂、循环溶剂一起经静态混合器4混合后，进入抽提塔5，顶部得到的DAO溶液经管线6进入泵9，升压后进入临界塔11，从临界塔11顶部分离出的溶剂依次经管线12、24、静态混合器4返回抽提塔5，从临界塔11底部得到的溶剂经管线13进入闪蒸汽提塔14，从闪蒸汽提塔14底部得到的DAO部分或全部经管线16去延迟焦化装置，从闪蒸汽提塔14顶部得到的溶剂依次经管线15、泵23、管线24、静态混合器4返回抽提塔5。从抽提塔5底部得到的沥青溶液经管线7进入闪蒸汽提塔20，从闪蒸汽提塔20底部得到的脱油沥青经管线22出装置，从闪蒸汽提塔20顶部得到的溶剂依次经管线21、泵23、管线24、静态混合器4返回抽提塔5。
来自管线16的DAO部分或全部单独或与来自管线25的常规焦化原料混合后，经管线26依次经加热炉27的对流段、辐射段加热后，依次经泵28、管线29、阀30、管线31进入焦炭塔32或33，生成的焦炭留在塔内，焦化油气则经管线34进入分馏塔35，得到的焦化气体、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油分别经管线36、37、38、39出装置。
渣油中的沥青质由大分子稠环芳烃构成，在受热情况下易结焦，本发明提供的组合方法先通过溶剂脱沥青的方法脱除易结焦的沥青质，然后与小循环比或单程延迟焦化工艺组合，可以得到高液体产品收率，同时该方法保证了延迟焦化装置的开工周期。
下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
本实施例采用减压渣油A为脱沥青原料，其性质见表1，从表1可以看出，减压渣油A属于高硫渣油，硫含量达到4.3重％，沥青质高达5.5重％。
试验装置为中型一段溶剂脱沥青装置和中型延迟焦化装置。中型溶剂脱沥青装置处理量为1.1kg/hr。中型延迟焦化装置，焦炭塔容量为50kg/塔。
在中型溶剂脱沥青装置上，使用的是正丁烷/正戊烷(体积比65/35)为溶剂，其工艺条件和物料平衡见表2，从表2可以看出，经溶剂脱沥青工艺处理后，DAO收率达到89.0重％，其余为硬沥青。在溶剂脱沥青装置上得到的DAO性质和硬沥青性质见表3。从表3可以看出，DAO的性质与原料相比有了很大的改善，沥青质从5.5重％降到0.9重％，残炭从20.5重％降到12.4重％，硬沥青软化点高达155℃，可以作为燃料使用。
在中型延迟焦化装置上，以DAO为原料进行了延迟焦化试验，其工艺条件和物料平衡见表4，产品性质见表5。从表4可以看出，焦化液体产品(即焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油，下同)收率为74.65重％。
对比例1
与实施例1相比，减压渣油A不经过脱沥青，直接作为焦化原料进行焦化，其工艺条件和物料平衡见表4，产品性质见表5。从表4可以看出，减压渣油A经溶剂脱沥青处理后，液体产品收率为62.51重％，明显低于实施例1中DAO焦化的液体产品收率。
实施例2
本实施例采用减压渣油B为原料，其性质见表1，从表1可以看出，伊轻减压渣油属于高硫渣油，硫含量为3.2重％，沥青质高达6.7重％。试验装置同实施例1。
在中型溶剂脱沥青装置上，使用的是正戊烷(C5)为溶剂，其工艺条件和物料平衡见表2。从表2可以看出，经溶剂脱沥青工艺处理后，DAO收率达到85.2重％，其余为硬沥青。
DAO和脱油沥青的性质见表3。从表3可以看出，DAO的性质与原料相比有了很大的改善，沥青质从6.7重％降到1.1重％，残炭从20.0重％下降到13.2重％。
在中型延迟焦化装置上，以DAO为原料进行延迟焦化试验，其工艺条件和物料平衡见表4，产品性质见表5。从表4可以看出，焦化液体产品收率为72.86重％。
对比例2
与实施例2相比，减压渣油B不经过脱沥青，直接作为焦化原料进行焦化，其工艺条件和物料平衡见表4，产品性质见表5。从表4可以看出，减压渣油B经溶剂脱沥青处理后，液体产品收率为61.63重％，明显低于实施例2中DAO焦化的液体产品收率。
表1
| 编 号 | 实施例1 | 实施例2 |
| 脱沥青原料 | 减压渣油A | 减压渣油B |
| 密度(20℃)，g/cm3 | 0.9997 | 1.0082 |
| 运动粘度(100℃)，mm2/s | 548.0 | 1678.2 |
| 残炭，重％ | 20.5 | 20.0 |
| C，重％ | 84.41 | 85.00 |
| H，重％ | 10.44 | 10.29 |
| S，重％ | 4.3 | 3.2 |
| 饱和烃，重％ | 15.1 | 16.4 |
| 芳烃，重％ | 54.7 | 45.0 |
| 胶质，重％ | 24.7 | 31.9 |
| 沥青质，重％ | 5.5 | 6.7 |
表2
| 编 号 | 实施例1 | 实施例2 |
| 工艺条件 | ||
| 脱沥青原料 | 减压渣油A | 减压渣油B |
| 溶剂 | 正丁烷/正戊烷(65/35) | 正戊烷 |
| 抽提塔温度，℃ | ||
| 塔顶 | 129 | 150 |
| 塔底 | 114 | 135 |
| 抽提塔压力，MPa | 4.0 | 4.0 |
| 溶剂比，v/v | 6.0 | 4.0 |
| 物料平衡，重％ | ||
| DAO | 89.0 | 85.2 |
| 脱油沥青 | 11.0 | 14.8 |
表3
| 编 号 | 实施例1 | 实施例2 |
| 脱沥青原料 | 减压渣油A | 减压渣油B |
| DAO性质 | ||
| 密度(20℃)，g/cm3 | 0.9869 | 0.9903 |
| 运动粘度(100℃)，mm2/s | 117.2 | 253.9 |
| 残炭，重％ | 12.4 | 13.2 |
| C，重％ | 85.53 | 85.31 |
| H，重％ | 10.33 | 11.13 |
| S，重％ | 3.36 | 2.85 |
| 饱和烃，重％ | 21.0 | 22.1 |
| 芳 烃，重％ | 60.8 | 53.9 |
| 胶质，重％ | 17.3 | 22.9 |
| 沥青质，重％ | 0.9 | 1.1 |
| 脱油沥青性质 | ||
| 软化点，℃ | 155 | 161 |
| 残炭，重％ | 53.9 | 62.8 |
| S，重％ | 5.2 | 4.3 |
表4
| 编 号 | 实施例1 | 对比例1 | 实施例2 | 对比例2 |
| 焦化原料 | DAO | 减压渣油 | DAO | 减压渣油 |
| 工艺条件 | ||||
| 加热炉出口温度，℃ | 500 | 500 | 500 | 500 |
| 焦炭塔顶压力，MPa | 0.17 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
| 循环比(重量) | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
| 注水量，重％ | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 物料平衡，重％ | ||||
| 焦化气体 | 6.31 | 8.53 | 7.01 | 9.18 |
| 焦化汽油 | 15.12 | 14.31 | 12.30 | 13.01 |
| 焦化柴油 | 28.90 | 25.67 | 23.88 | 24.17 |
| 焦化瓦斯油 | 30.63 | 22.53 | 36.68 | 24.45 |
| 焦炭 | 19.04 | 28.96 | 20.13 | 29.19 |
| 液体产品收率 | 74.65 | 62.51 | 72.86 | 61.63 |
表5
| 编 号焦化原料焦化汽油密度(20℃)，g/cm3溴价，gBr/100g硫，重％焦化柴油密度(20℃)，g/cm3溴价，gBr/100g凝点，℃10％残炭，重％硫，重％焦化瓦斯油密度，20℃，g/cm3运动粘度(100℃)，mm2/s残炭，重％硫，重％焦炭挥发份，重％灰份，重％硫，重％ | 实施例1DAO0.738452.40.210.851215.3-50.141.50.95563.3580.782.97.80.113.9 | 对比例1减压渣油0.739663.90.280.854221.5-30.182.00.96934.7201.373.718.10.366.1 | 实施例2DAO0.737451.20.130.859217.8-100.130.910.95144.2060.851.809.10.203.0 | 对比例2减压渣油0.737648.70.330.866320.9-80.381.520.97127.1921.902.609.90.414.1 |
Claims (10)
1、一种浅度溶剂脱沥青与延迟焦化的组合方法，其特征在于预热后的脱沥青原料和溶剂进入抽提塔，抽提温度为60～280℃，压力为1.0～6.0MPa，溶剂比为1.0～15.0v/v，含有溶剂的脱油沥青溶液从抽提塔底部排出，回收溶剂后的脱沥青油部分或全部和任选的常规焦化原料进入延迟焦化加热炉对流段预热，然后再进入加热炉辐射段加热，加热炉出口温度为480～510℃，循环比为0～0.25，压力为0.1～1.0MPa，加热后的物料再进入焦炭塔进行焦化反应，焦炭留在焦炭塔内，分离焦化油气得到焦化气体、焦化汽油、焦化柴油和焦化瓦斯油，其中所述的常规焦化原料选自减压渣油、常压渣油、减粘裂化渣油、催化裂化澄清油、热裂化渣油、重油加氢尾油、糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一种或一种以上的混合物。
2、按照权利要求1的方法，其特征在于所述的脱沥青原料选自减压渣油、常压渣油、减粘裂化渣油、催化裂化澄清油、热裂化渣油、重油加氢尾油、糠醛精制抽出油或蒸汽裂解制乙烯渣油之中一种或一种以上的混合物。
3、按照权利要求1的方法，其特征在于所述的溶剂是选自C3～C7烷烃或烯烃、凝析油、轻石脑油、轻汽油中的一种或一种以上的混合物。
4、按照权利要求1或3的方法，其特征在于所述的溶剂是选自C4～C5烷烃或烯烃中的一种或一种以上的混合物。
5、按照权利要求1的方法，其特征在于所述的脱沥青原料和溶剂可以分别从抽提塔的上部和下部进入，在抽提塔内进行逆流接触，也可以先通过预混合后再进入抽提塔进行分离。
6、按照权利要求1的方法，其特征在于溶剂脱沥青工艺可以是一段流程，也可以是两段流程。
7、按照权利要求1的方法，其特征在于溶剂脱沥青既可以在溶剂的亚临界条件下进行抽提，也在溶剂的超临界条件下进行抽提。
8、按照权利要求1的方法，其特征在于脱沥青油溶液中的溶剂可以是临界回收，也可以是超临界回收。
9、按照权利要求1的方法，其特征在于所述的脱沥青油相对于脱沥青原料的收率大于70重％，小于100重％。
10、按照权利要求1或9的方法，其特征在于所述的脱沥青油相对于脱沥青原料的收率为85～95重％。
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