國內(nèi)首套油漿加熱爐投用的技術(shù)經(jīng)濟分析

孔令健 黨建軍 丁書文 龔朝兵

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

催化油漿是催化裂化裝置的副產(chǎn)品，具有密度大，黏度高，稠環(huán)芳烴及膠質(zhì)、青質(zhì)含量高，含有較多的催化劑顆粒等特點，一般用作燃料的調(diào)和組分，少量用作生產(chǎn)針狀焦、炭黑和碳纖維等[1]。

惠州某煉油廠有4.8 Mt/a和1.2 Mt/a兩套催化裂化裝置，催化油漿產(chǎn)量約0.28 Mt/a，2019年9月之前催化油漿作為燃料油直接銷售，受市場容量限制，產(chǎn)品價格比較低。該煉油廠還有一套4.2 Mt/a的延遲焦化裝置，因受原料影響，運行負荷保持在75%～80%。為了進一步提高催化油漿利用價值，該煉油廠利用國內(nèi)首創(chuàng)的“油漿單獨加熱、爐后混煉”的工藝技術(shù)來加工催化油漿，將催化油漿經(jīng)加熱爐加熱后進入現(xiàn)有的延遲焦化分餾塔。

1 原料性質(zhì)

催化油漿中芳烴質(zhì)量分數(shù)達到59.7%，是減壓渣油的1.5倍，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)質(zhì)量分數(shù)達到17.8%，催化劑質(zhì)量濃度達到2.5 g/L。油漿及減壓渣油性質(zhì)見表1。

表1 催化油漿及減壓渣油性質(zhì)對比

續(xù)表1

2 油漿加熱爐主要技術(shù)特點

自罐區(qū)來的催化油漿經(jīng)過進料泵增壓至1.7 MPa左右進入油漿加熱爐，加熱至500 ℃后與原延遲焦化的高溫渣油一起進入焦炭塔，生成氣體、汽柴油、蠟油和石油焦等產(chǎn)品。由于催化油漿具有密度大、硫含量和固體含量高、高溫狀態(tài)下易結(jié)焦等特點，為了保證系統(tǒng)的長周期運行，主要采用4項針對性措施：首先是油漿進料泵選用小流量、高揚程離心泵，過流部件選用高等級耐磨、耐腐蝕材質(zhì)；其次是加熱爐輻射爐管采用大半徑彎頭，爐管呈跑道型螺旋布置，設置兩點注汽提高管內(nèi)介質(zhì)流速，同時配置水汽變溫清焦流程；第三是爐出口采用球閥和閘閥雙閥隔離，閥門配置汽封線防止結(jié)焦；第四是閘閥選用耐高溫、耐沖刷、帶剪切功能的特殊閘閥，可確保在任何情況下均能關閉閥門。具體工藝流程示意見圖1。

圖1 油漿加熱爐工藝流程

3 裝置標定

催化油漿加熱爐于2019年10月22日投料開工，運行平穩(wěn)，各參數(shù)均在設計范圍內(nèi)。為了檢驗油漿加熱爐運行達標及經(jīng)濟效益情況，11月初計劃進行催化油漿加熱爐標定工作。由于催化油漿與減壓渣油經(jīng)不同加熱爐同時進入同一焦炭塔，即“單獨加熱、爐后混煉”工藝，為了核算催化油漿的物料平衡，本次標定分為兩個部分：一是空白期，指減壓渣油加熱爐運行、油漿爐停工時期；二是標定期，指油漿爐與減壓渣油加熱爐同時運行時期，在空白期與標定期減壓渣油性質(zhì)保持相對穩(wěn)定。

3.1 裝置處理量及原料性質(zhì)

在標定準備的空白期，延遲焦化裝置的減壓渣油進料量穩(wěn)定在345 t/h，標定期間裝置渣油進料量與空白期保持一致，油漿進裝置量穩(wěn)定在30 t/h?？瞻着c標定期間的減壓渣油主要性質(zhì)保持基本穩(wěn)定，詳見表2。

表2 空白期與標定期間的減壓渣油性質(zhì)對比

續(xù)表2

3.2 工藝操作參數(shù)

為了保證空白期和標定期間工藝操作參數(shù)的穩(wěn)定性，焦化裝置的主要操作條件按照表3控制。

表3 延遲焦化裝置主要控制參數(shù)

油漿系統(tǒng)的主要工藝操作條件按照表4控制。期間盡量控制參數(shù)平穩(wěn)，避免波動和調(diào)整，其余未提及的工藝操作參數(shù)均按裝置原參數(shù)控制，不做任何調(diào)整。

表4 油漿系統(tǒng)操作參數(shù)

3.3 裝置產(chǎn)品性質(zhì)

通過對油漿加工期間及沒有加工油漿(即“油漿空白期”)的焦化干氣、液化氣、石腦油、柴油、石油焦的性質(zhì)進行監(jiān)控分析。在標定期間油漿摻煉比例下，對產(chǎn)品性質(zhì)影響可控。油漿加工前后的焦化干氣產(chǎn)品性質(zhì)基本一致，具體性質(zhì)對比見表5。

表5 焦化干氣產(chǎn)品性質(zhì)對比

油漿加工前后的焦化液化氣中丙烷、丙烯分別提升6.96和2.79個百分點，正丁烷降低5.69個百分點，目前焦化液化氣作為液化氣銷售，組分變化對產(chǎn)品性質(zhì)影響不大，其余性質(zhì)基本一致(見表6)。

表6 焦化液化氣產(chǎn)品性質(zhì)對比

續(xù)表6

油漿加工前后的焦化石腦油及柴油性質(zhì)基本一致(見表7)。

表7 焦化石腦油及柴油性質(zhì)對比

油漿加工前后的焦化蠟油性質(zhì)基本一致，具體性質(zhì)對比見表8。

表8 焦化蠟油性質(zhì)對比

油漿加工前后的石油焦性質(zhì)基本一致，摻煉油漿對石油焦灰分的研究還需要進一步研究。石油焦性質(zhì)對比見表9。

表9 石油焦性質(zhì)對比

3.4 裝置投入產(chǎn)出標定結(jié)果分析

從油漿空白期與加工期的物料平衡對比情況可以看出，油漿加工期的突出表現(xiàn)是石油焦收率增加2.05%，焦化汽柴油收率降低了3.13%(見表10)。

表10 焦化裝置投入及產(chǎn)出對比

按照標定物料平衡反推油漿經(jīng)加熱爐的物料投入產(chǎn)出平衡，具體數(shù)據(jù)見表11。

表11 油漿投入產(chǎn)出對比

4 技術(shù)經(jīng)濟核算

4.1 油漿進焦化效益核算

在延遲焦化裝置進行標定時，油漿加熱爐進料保持29.85 t/h，根據(jù)加熱爐的燃動消耗數(shù)據(jù)，并利用燃動價格測算單位油漿的燃動成本為129.63元/t(見表12)。

按照當前產(chǎn)品市場價格并扣減相應加工成本后，對單位油漿經(jīng)加熱爐后得到的產(chǎn)品進行價值測算得知，油漿經(jīng)過加熱爐生產(chǎn)焦化汽柴油等相關產(chǎn)品的價值達到1 960.76元/t，較油漿作為燃料油銷售增效515.13元/t(見表13)。

表12 油漿爐進加熱爐的燃動成本

表13 油漿爐進加熱爐增效

4.2 油漿做船燃調(diào)和組分的效益測算

硫質(zhì)量分數(shù)為0.5%的低硫船用燃料油RMG380標準即將進入實施期，其調(diào)和組分以加氫重油為主，并調(diào)入低硫的其他調(diào)和組分，如減四線、催化油漿等。催化油漿中含有催化劑粉末，需要經(jīng)過濾后才能作為低硫船用燃料油RMG380的調(diào)和組分。經(jīng)過實驗室調(diào)和試驗，油漿調(diào)入量不大于20%時，可以滿足低硫船用燃料油RMG380的質(zhì)量標準。利用PIMS模型并根據(jù)當前產(chǎn)品市場價格測算得到渣油加氫裝置產(chǎn)品之一的加氫重油成本為3 476元/t，按照20%油漿做燃料油的裸稅價格與80%加氫重油成本計算得到油漿調(diào)入船燃RMG380的成本3 044元/t，同時考慮增上油漿過濾器折舊及運行成本113.7元/t，按照2019年11月新加坡低硫船用燃料油價格計算得到油漿調(diào)入低硫船燃RMG380增效261.3元/t，較油漿進焦化效益低253.83元/t。

5 結(jié)論

油漿通過“單獨加熱、爐后混煉”工藝進延遲焦化裝置加工可以有效提高油漿的價值。

(1)油漿“單獨加熱、爐后混煉”的加工工藝較油漿作為燃料油銷售增效515.13元/t，按照每年油漿產(chǎn)量219 kt計算，年度增效達到11 285萬元，較調(diào)入低硫船燃RMG380增效5 559萬元。

(2)由于油漿加熱爐剛投入使用，加熱爐的運行時間還需要時間考驗，同時油漿對石油焦品質(zhì)的影響目前不明顯，還需要進一步關注。