| 用途分类：道路沥青 |
日处理100吨—500吨油浆/渣油、重油生产柴油和沥青
一、简介
催化裂化是当今重质油轻质化最重要的加工手段之一。为了适应对轻质燃料油需求的增长和原油的重质化，提高原料的掺渣比，某些FCC装置直接加工常压渣油，还有一些FCC装置开始掺炼减压渣油。原料变重给FCC装置带来许多不利影响，特别是结焦和结垢使装置不能正常运行。为了防止装置的结焦和结垢以及维持装置的热平衡，许多炼油厂采用此甩油浆的办法解决这一矛盾。随着原料不断重质化，油浆的产量将进一步增加。因此，它的有效利用越来越受到人们的重视。
目前，国内的催化油浆一般作为廉价的重质燃料油出厂。为了取得催化油浆高附加值的产品，人们进行许多研究工作，确定油浆可以进行抽提并能进一步进行深加工。由于油浆含有25%～30%的饱和烃，这部分饱和烃是优质的清洗剂和导热油原料；同时油浆中的芳烃达50%以上，芳烃是一种极有价值的化工产品，产品用途广泛，市场前景广阔。因此催化油浆作为廉价的重质燃料油烧掉是非常可惜的，对其开发利用，将会给社会带来良好的经济效益。
中国在油浆利用方面的研究起步较晚，虽然经过近几年的试验和研究，取得长足进展，但仍处于初级阶段，仍需要加大科技力量的投入。由于催化裂化外甩油浆含有35%左右的饱和烃、50%左右的芳烃及胶质沥青质，不同炼油厂FCC装置的油浆性质见表1。经过多年的研究和试验，结果表明通过采用溶剂抽提工艺可以使油浆得到初步分离，分离后的蜡油是清洗剂、导热油和制造橡胶软化剂的优质原料，同时其抽出油含有大量的芳烃（90%左右）通过进一步深加工精制，可制得高附加值的芳烃，从而使油浆得到充分的综合利用。
表1 FCC外甩油浆主要成分
组成，wt% | 利津炼油厂 | 茂名石化 | 滨州石化 | 海南炼油厂 |
饱和烃 | 28.5 | 32.68 | 30.5 | 29.6 |
芳香烃 | 60.9 | 55.48 | 58.6 | 60.1 |
胶质 | 10.6 | 11.94 | 10.9 | 10.3 |
密度，g/cm3 | 1.013 | 1.0046 | 1.025 | 1.0082 |
由于中国油浆深加工利用刚刚起步，中国目前仅有几家生产，处理量不足100kt/a，中国石油林源炼油厂在2002年建成投产50kt/a的油浆抽提装置。而中国催化裂化装置每年外甩油浆3Mt左右，远没有开发利用，因此在开发利用方面具有很大潜力。
油浆中大约含30%的饱和烃，50%的芳烃和稠环芳烃，10%的胶质，若将其有效地分离，进行深度加工，可以发挥巨大的经济效益.经过国内众多科技工作者在这方面的研究，其具体工艺如下：
1、生产70#沥青和轻柴、重质柴油和石脑油：
我们将油浆通过加热炉加热后，将其在反应塔内进行一次性闪蒸。当反应温度在470℃-490℃时，反应出的重油部分是优质的70#沥青和防水材料；分馏出的轻柴、重质柴油，石脑油。详情见下面的产品方案、主要生产设备和工艺流程简图。
（1）产品方案
70#沥青、轻质柴油、重质柴油、石脑油。
（2）主要生产设备
表1装置区设备一览表
序号 | 项目 | 规格 | 数量 |
１ | 加热炉 | 5000KW | 1 |
2 | 反应塔 | φ2100*7200*14 | 2 |
3 | 分馏塔 | φ1000*-2750*12 | 1 |
4 | 空气罐 | V=10m3 | 1 |
5 | 换热器 | 3 | |
6 | 机泵 | Q=15m3/h,H=120m | 15 |
7 | 空气机 | V=7.5m3/min | 2 |
8 | 原料罐 | V=1000m3 | 3 |
9 | 成品罐 | V=700m3 | 3 |
（3）工艺流程
70#沥青 |
↗
油浆 | →→
| 轻质柴油和重质柴油 |
↘
石脑油 |
密度：1.03
水分：≦2.0%
油浆是黑褐色粘稠状的可燃液体，是一种混合物，燃烧性能好，发热量高，灰分少，主要用于工业燃料。
70#沥青
密度：1.15-1.25
软化点43-55℃
延伸度1.5m以上
轻质柴油
密度：0.84-0.85
闪点：大于48℃
凝点：-20-5℃
十六烷值：大于40℃
重质柴油：
密度：0.88-0.92
凝点：+12℃
石脑油：
密度：0.74-0.76
二、工艺介绍
热裂化装置为重油加工比较彻底的工艺，它以减压渣油、油浆、废机油为原料在470℃的高温下进行深度热裂化和缩合反应的热加工过程。生产石脑油、轻质柴油、重质柴油、70#沥青、燃料气。
工艺介绍
热裂化装置的工艺流程由不同的类型，就生产规模而言，有一炉两塔流程。其特点是将渣油以很高的流速，在高热的条件下以强烈喘流通过加热炉炉管，在很短时间内通过渣油或油浆的临界裂解温度范围，达到焦化反应温度，并迅速离开加热炉管，进入反应塔的反应空间，使裂化、缩合等到反应塔内进行。
原料油经换热（360℃）进加热炉对流段升温到470℃左右，进入分馏塔下部换热段与反应塔顶来的高温油气直接换热，将原料油中轻组分油蒸出，同进又加热了原料油。蒸发段温度在360-380℃。若该温度低，冷凝下来的循环油量就大，循环比就大，反之则循环比小。分馏塔底温度控制在385-390℃,并且有塔底循环油泵保持油料的不断循环，以尽量减少塔底结焦的机会。原料油中蜡油以上的重馏分与来自反应塔油气中被凝的循环油一起流入塔底，快速升温到470℃左右。为了减少加热炉管结焦，使油品以强烈湍流状态通过油品的临界反应区，气液混合物流速提高到30-45m/s，达到热裂化装置反应的目的。
加热炉出口油料通过高温阀进入反应塔，依靠本身降温放出的显热进行反应，分解生成的油气为460℃左右，从反应塔顶引出，进入分馏塔与原料油换热后分割为汽油、柴油、重质柴油以及气体。缩合生成的反应层从下至上逐渐焦结在反应塔内壁。
反应塔是间歇操作，切换周期一般为23天，除焦等其它操作时间20天。在生产中反应塔反应及泡沫层料位逐步达到全塔高度的2/3-3/4即停止进料，切到另一个反应塔。反应塔停止进料后，必须立即吹汽，赶走残余油气，减少反应的挥发分。最后进行除焦。干气通过脱硫塔进入干气罐供全厂燃烧。
控制方案介绍
1、分馏塔顶液位控制LIC1105串级控制
2、反应塔顶出口温度控制TIC1110串级控制反应塔A、B顶出口温度控制一般采用与急冷油入反应塔流量FIC1109进行串级调节控制。
3、分馏塔原料油进料温度TIC1115分程控制分馏塔原料油进料温度调节TIC1115选用分程调节，分别对应0-50%和50-100%进行控制，在中间点设定一定的死区进行控制。
4、加热炉出口温度串级选择控制炉出口温度用出口温度与炉膛温度组成串级控制，出口温度可主环单投；调节机构既可以是燃料气，又可以是燃料油。
5、加热炉热效率
三、工艺流程图（副页）
热裂化工艺参数表
一裂化原料催化油浆
二裂化条件
裂化工艺参数 数量 单位
炉管出口温度495 ℃
炉管冷油线速度2.1M／S
反应塔压力1.95MPa
冷油循环比2.2
四：物料衡算
使用炼油厂催化装置外甩的油浆，经热裂化装置进行热加工，生产70#道路沥青。
产品分布情况：气体3％，汽油5-8％，柴油35-38％，70#道路沥青43％，
反应＜0.8％。装置所产生的3％的气体，作为加热炉和蒸汽锅炉的燃料，
消耗约1％，剩余2％用于燃料气体发电，所产生的电能供应整个装置用电量的80％以上，
使整个装置能耗降低到最低水平。
五：效益分析—投资预算
建设一座10万吨／年热裂化装置（可扩大到15万吨/年），罐区投资120万元，装置区投资320万元，（加热炉为10万吨价格53万、分馏塔28米高直径1.5米16万、动力装置18万、反应塔高7.2米直径2.2米价格13万、阀门大约21万、无缝钢管30万、DCS系统32万、焊工施工费大约17万、保温费用20万。员工培训和开工费10万，4吨蒸汽锅炉23万元）办公场所、变压器60万元总投资约300万元，价格有3%的浮动。备注：催化塔、瓦斯压缩机、脱硫塔（根据资金定夺，催化塔（柴油脱色塔）30万，脱硫塔（增加辛烷值）20万，瓦斯压缩机35万）每天（24小时）的加工量180吨—280吨。
根据2010年2月20日油品价格计算效益情况：原料，催化油浆，4000元／吨。产品，汽柴油6100元×0.37＝2257元，重质柴油油5800元×0.14 =812元70#道路沥青3300元×0.41＝1353元，产品合计收入4422元，每吨加工费包括设备折旧约100元，每吨净利润大于200元，每天加工200吨。技术经济初步分析
热裂化装置原料可以是油浆、渣油、废机油。产品汽油经过脱硫后是优质的汽车燃料，重质柴油可作为船泊燃料油或锅炉燃料油，轻质柴油经过催化精制处理后是较好的柴油产品，具有很好的市场前景。该工艺具有流程简单、原料适应性强、技术成熟可靠、投资和操作费用较低等特点。
项目采用热裂化的方法将油浆或渣油转变为汽油、柴油、重柴、干气，石脑油、柴油、重柴通过精制可获得合格产品，所以将热裂化装置与精制装置建成联合装置能较好地解决油浆和渣油的深加工与产品的质量问题，具有较高的经济效益和社会效益。
六.结论
根据加工油装置加工能力大小给出以下结论：
1．管式加热炉为5-10万吨加工能力
2．换热装置为换热器有6台、冷凝器有2台，足够达到理想效果。换热系统、冷却系统保持完好，符合裂化装置的换热和冷却要求
3．分馏系统达不到分馏效果。必须上一台28米高直径1.5米的分馏塔。
4．动力装置
85AY100*2 | 25 | 205 | 2950 | 48 | 2.8 | 29.1 | YB225M-2 | 45 | 190 |
，反应泵为
65AY100*2A | 23 | 178 | 2950 | 47 | 2.7 | 23.1 | YB200L2-2 | 37 | 310 |
，轻柴油泵为
50AY60*2 | 12.5 | 120 | 2950 | 37 | 2 | 11 | YB160M2-2 | 15 | 210 |
，重柴泵为
50YA60 | 12.5 | 70 | 2950 | 42 | 2.9 | 5.67 | YB132S2-2 | 7.5 | 130 |
，汽油泵为
40AY40*2 | 6.25 | 80 | 2950 | 31 | 2.7 | 4.4 | YB132S2-2 | 7.5 | 163 |
，原料泵为
2CY-12/2.5 | 12 | 200 | 1460 | 2.5 | 9.5 | 63 | 15 | Y160L-4 |
５.变频四台泵，原料泵两台、分馏塔底泵两台
６.仪表老化建议建DCS系统。
７.空气机、空气干燥器
8.浮球3个，气动调节阀共计6个、2个电动靶式流量。
公称通 径DN（mm） | L(mm) | H(mm) | H1(mm) | R (mm) | 重量（kg） | |||||||
1.6 (MPa) | 4.0 (MPa) | 6.4 (MPa) | 常温 型 | 散热 型 | PN0.6 (MPa) | PN1.6 (MPa) | PN4.0 (MPa) | PN6.4 (MPa) | 1.6 (MPa) | 4.0,6.4 (Mpa) | ||
G3/4” | 120 | 120 | 120 | 643 | / | 31 | 31 | 31 | 176 | 9 | 10 | |
40 | 222 | 235 | 251 | 728 | 893 | 65 | 75 | 75 | 85 | 176 | 15 | 24 |
50 | 254 | 267 | 286 | 731 | 901 | 70 | 82 | 82 | 90 | 176 | 19 | 29 |
65 | 276 | 292 | 311 | 827 | 100 | 80 | 92 | 92 | 102 | 176 | 32 | 51 |
9.阀门高温阀门DN80和DN150的各5个，大约10万元的阀门。
10．反应塔高7.2米直径2.2米。
11.焊工施工费、保温费用。员工培训和开工费
12.装置仪表照明
13.全套设备总耗电量是200kw变压器就可以了
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