一種催化裂化油漿拔頭工藝及工業裝置的制作方法

專利名稱：一種催化裂化油漿拔頭工藝及工業裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油化工技術領域，主要涉及一種連續式的催化裂化油漿拔頭工藝及工業裝置。該技術適合于為減粘裂化裝置、延遲焦化裝置、熱裂化裝置和瀝青調合提供原料，尤其適合于為丙烷或丁烷脫油硬瀝青生產高等級道路石油瀝青提供調合軟組分。
背景技術：
我國是一個以石蠟基原油為主的國家，可用于生產道路石油瀝青(尤其是高等級道路石油瀝青)的資源有限，影響道路瀝青質量的主要問題是瀝青的蠟含量高、膠質和芳香分相對較少。催化裂化油漿是石油煉制過程中的副產品，其主要組分為芳香分和膠質，此外還含有一定量的飽和分、少量的瀝青質和微量的催化劑粉末。由于催化裂化油漿回煉會造成催化劑表面大量積炭，對催化裂化裝置的產品分布產生不良的影響，故其目前主要作為燃料油使用，附加值較低。
研究表明，催化裂化油漿中的膠質和重質芳香分是改質道路瀝青的有效組分。我國每年外甩油漿量達到200萬噸以上，因此，合理地利用催化裂化油漿對于促進我國道路石油瀝青的生產，實現油漿合理增值大有裨益。
在利用催化裂化油漿的現有技術中，前蘇聯專利SU870107是將原油加工中得到的廢油漿加熱到90℃～120℃進行氧化，蒸餾除去輕組分后，用高沸點組分生產瀝青；中國專利申請94112495是以FeCl3或P2O5為催化劑，對催化裂化油漿進行氧化后，與脫油瀝青或減壓渣油調合生產重交通道路瀝青；中國專利申請94114967是將全餾分的重油催化裂化油漿進行氧化后生產石油瀝青。研究發現，催化裂化油漿中的輕組分是影響其閃點和蠟含量的根本原因。催化裂化油漿的閃點(開口)一般為150℃～220℃，蠟含量為2％～16％(重)，而瀝青調合組分的閃點(開口)要求不低于230℃，蠟含量要求不大于3％(重)。氧化過程只能使催化裂化油漿中的部分不飽和組分縮合為更高分子量的膠質和瀝青質，而其中的飽和分幾乎不參與氧化縮合反應，故氧化工藝并不能有效地降低油漿的輕組分和蠟含量，且氧化尾氣中含有強致癌物質1，4-苯并芘，因此，氧化工藝在道路瀝青生產中已基本被淘汰，用氧化后的催化裂化油漿作為道路瀝青調合組分存在著較大的弊端。中國發明專利CN1094151C公開了一種重油催化裂化油漿的處理方法。該方法是利用一般的減壓蒸餾裝置對催化裂化油漿進行減壓蒸餾，其蒸餾溫度為370℃～490℃，輕組分作為催化裂化裝置的原料，重組分與減壓渣油或溶劑脫油瀝青調合或氧化生產道路瀝青。當溫度超過350℃時，催化裂化油漿會發生熱裂解和縮合反應，使其使用性能嚴重惡化，并易造成裝置結焦。而該專利公開的催化裂化油漿蒸餾溫度為370℃～490℃，優選390℃～470℃，在此溫度下，催化裂化油漿易發生熱裂解和縮合反應，使其使用性能受到嚴重的影響。該專利所采用的設備為一般的減壓蒸餾裝置，而石化行業常用的減壓蒸餾塔是以生產催化原料或潤滑油原料為目的，分離精度不高，其目的產物是側線抽出油，對塔底重組分的要求不高。常用的減壓蒸餾塔一般設有四個側線抽出口，分別抽出不同餾程的產品；在塔頂設有三級抽空系統，塔頂壓力為5KPa～8KPa；塔頂沒有冷回流；在精餾段與提餾段之間設有過汽化段而沒有輕組分收集器，精餾段有部分介質會溢流進入提餾段；故其塔底重組分中含有較多的輕組分(10％左右)。試驗發現催化裂化油漿輕組分蠟含量高，閃點(開口)低，用一般的減壓蒸餾裝置雖然可以除去催化裂化油漿中的部分輕組分，但無法有效地提高催化裂化油漿的閃點并降低其蠟含量。因此，用該方法處理催化裂化油漿存在著較大的技術缺陷。此外，該方法也沒有對催化裂化油漿的減壓蒸餾過程做出具體的說明。

發明內容
本發明的目的在于提供一種催化裂化油漿拔頭工藝及工業裝置。不僅能耗低、分離效率高、操作靈活、原料適應性廣，而且有效提高了催化裂化油漿的閃點并降低其蠟含量，提高了輕油漿的拔出率，達到了生產高等級道路瀝青的技術要求。
本發明實現上述催化裂化油漿拔頭工藝的技術方案是將加熱到290℃～360℃原料油漿連續進入油漿拔頭塔，在0.5KPa～5KPa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，冷卻后一部分作為塔頂冷回流，另一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；重組分在提餾段用過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，送到瀝青調合設施調合軟組分。
本發明實現上述催化裂化油漿拔頭工藝的裝置包括原料緩沖罐、加熱爐、油漿拔頭塔、塔頂抽空系統、側線抽出口、泵、冷卻器及控制系統，加熱爐的進料口與原料緩沖罐的出料口連通，其出料口與油漿拔頭塔的進料口連通，在油漿拔頭塔內設有多層塔盤和輕油漿收集器，其中位于進料口以上的塔盤構成精餾段，位于進料口以下的塔盤構成提餾段，輕油漿收集器設置精餾段與提餾段之間，其由收集盤、升氣管和集油箱構成，收集盤的邊緣與塔壁之間密封，升氣管為多個，分布設置在收集盤上且上端面高出收集盤的上表面，集油箱位于收集盤的下面，與收集盤連通，在油漿拔頭塔的上端設有三級抽空系統，在油漿拔頭塔的精餾段設有一個側線抽出口和冷回流入口，在側線抽出口和冷回流入口之間設置二級冷卻器，在油漿拔頭塔的提餾段設有汽提蒸汽進口和重油漿出口。
本發明催化裂化油漿的加熱溫度為290℃～350℃(即爐出口溫度)，優選為300℃～340℃。若催化裂化油漿中＜440℃輕組分含量大于40％(重)，爐出口溫度可以靠近上限(即350℃)操作，但不宜突破350℃，否則，催化裂化油漿會發生熱裂化和縮合反應，影響其使用性能；若催化裂化油漿中＜440℃輕組分含量小于10％(重)，爐出口溫度可按下限操作(290℃)；＜440℃輕組分含量介于10％～40％(重)之間，則可以按等比原理確定爐出口溫度。油漿拔頭塔頂設有三級高效抽空系統。該抽空器系統由三級噴射器和相應的后冷器組成。以1.0Mpa的蒸汽作為噴射動力，可使塔頂操作壓力達到0.5Kpa～5Kpa，優選0.6Kpa～3Kpa，其目的有二一是降低油漿的入塔溫度，防止油漿發生熱裂解和縮合反應；二是提高輕油漿的拔出率。一般來說，提爐出口溫度和降低拔頭塔頂操作壓力，均有利于提高輕油漿的拔出率，減少塔底重油漿的蠟含量，但是，這兩個工藝條件選擇時必須相互兼顧；在滿足塔底重油漿蠟含量小于3％(重)、閃點(開口)大于230℃的情況下，最好不要同時選擇苛刻的操作條件，這樣有種于降低能耗。
催化裂化油漿在拔頭塔中被分離為輕、重兩個組分。輕組分(即輕油漿)從置于精餾段下部的集油箱中全部抽出，經一級冷卻后分為兩路一路送出該裝置，作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；另一路經二級冷卻器冷卻到70℃～100℃后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流。增加塔頂冷回流可以使精餾段上部的氣相盡可能地冷凝為液相，減少塔頂抽空系統的負荷；這樣既可以保證油漿拔頭塔頂的真空度，又可以穩定精餾段的操作。重組分(重油漿)與提餾段下部通入的過熱水蒸汽逆向接觸，在提餾段的塔盤上進行汽提。其作用有二一是降低油漿拔頭塔的油氣分壓；二是對提汽段塔盤上的重油漿起到攪拌和汽提作用，使其中夾帶的輕組分汽化進入精餾段。過熱水蒸汽的用量根據重油漿中的輕組分含量來調整，若輕組分含量多則增加汽提蒸汽量，反之則減少；雖然增加汽提蒸汽量可以減少重油漿中的輕組分含量，但會造成油漿拔頭塔的真空度降低，并使裝置的能耗增加，其適宜用量為油漿進料量的1％～3％(重)，過熱水蒸汽的溫度為210℃～350℃。重油漿從提餾段的塔盤上依次向下流入塔底，其溫度為270℃～320℃，冷卻到90℃～200℃，優選110℃～150℃；輸送到瀝青調合設施，與溶劑脫瀝青裝置生產的脫油瀝青調合道路瀝青。重油漿冷卻溫度選擇主要基于本發明的后續工藝的優化。由于道路瀝青的儲存溫度一般以120℃～140℃為佳，而道路瀝青的傳熱性能很差，冷卻過程能耗高，故在本發明中預先將重油漿進行冷卻，在保證其能夠順利地泵送的前提下，與溶劑脫瀝青裝置生產的脫油瀝青調合，降低了調合的道路瀝青的溫度，有利于降低本發明的后續工藝的能耗。
本發明提供的裝置是適應上述工藝所用的一種連續的工業化裝置，其處理能力為15萬噸/年。由原料緩沖罐、加熱爐、油漿拔頭塔、塔頂抽空器、冷卻器、泵等輔助設備和控制系統組成。除油漿拔頭塔外，其它設備均可選用常規的設備。
本發明所提供的連續式催化裂化油漿拔頭工藝和工業化設備，具有節能、高效、操作靈活、原料適應性廣的優點。其進料溫度比普通的減壓蒸餾裝置低；通過調節加熱爐出口溫度和塔頂真空度，能夠方便地控制輕油漿的拔出率，其拔出率為9％～70％(重)；以密度為0.98g/cm3～1.00g/cm3、蠟含量為5.0％～16％(重)催化裂化油漿為原料，經拔頭處理后重油漿的密度大于1.05g/cm3，蠟含量小于3.0％(重)，閃點(開口)大于230℃，達到了生產高等級道路瀝青的技術要求。
下列各表對與本發明相關的物料性質做進一步說明，其中表1為原料油漿的性質；表2為拔頭重油漿S-1與丁烷超臨界溶劑脫瀝青裝置生產的脫油瀝青進行在線調合，生產出了滿足GB/T15180-2000技術標準的重交通道路瀝青；表3為脫油瀝青的性質；表4為調合瀝青的性質。
表1 原料油漿的性質

表2 拔頭處理后重油漿的性質

表3 丁烷脫油瀝青的性質

表4 調合瀝青的性質



圖1為本發明的原則工藝流程圖。
圖2為本發明的油漿拔頭塔的結構示意圖。
圖3為本發明的輕油漿收集器與集油箱示意圖。
圖中，1、原料緩沖罐，2、原料泵，3、加熱爐，4、油漿拔頭塔，5a、一級冷卻器，5b、二級冷卻器，6、輕油漿泵，7、重油漿泵，8、重油漿冷卻器，9、一級抽空器，10、一級抽空后冷器，11、二級抽空器，12、二級抽空后冷器，13、三級抽空器，14、三級抽空后冷器，15、油水分離罐，16、酸性水泵，17～26、塔盤，27、升氣管，28、收集盤，29、集油箱。
圖中，I、原料油漿，II、汽提蒸汽，III、中段抽出輕油漿，IV、塔頂冷回流輕油漿，V、塔頂混合氣，VI、噴射蒸汽，VII、酸性水，VIII、輕油漿，IX、重油漿具體實施方式
下面以實施例對本發明作進一步說明。
實施例1本實施例提出的催化裂化油漿拔頭工藝是將催化裂化油漿I加熱到350℃后連續進入油漿拔頭塔，在0.5Kpa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，一次冷卻后一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分二次冷卻到70℃后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流；重組分在提餾段過熱汽提蒸汽為用量為油漿進料量的3％(重)的過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，經重油漿冷卻器8冷卻到90℃后送到瀝青調合設施調合軟組分。
本實施例實現上述催化裂化油漿拔頭工藝的裝置由原料緩沖罐、加熱爐、油漿拔頭、塔頂抽空系統、側線抽出口、泵、冷卻器及控制系統構成(如圖1所示)，加熱爐1的進料口與原料緩沖罐3的出料口通過管路連通，其連接管路上設置原料泵2，加熱爐1的出料口與油漿拔頭塔4的進料口通過管路連通，在油漿拔頭塔4內設有多層塔盤和輕油漿收集器，其中位于進料口以上的塔盤17-22構成精餾段，位于進料口以下的塔盤23-26構成提餾段(如圖2所示)，這一點與一般的減壓蒸餾塔是相同的。輕油漿收集器設置精餾段與提餾段之間，其由收集盤28、升氣管27和集油箱29構成(如圖3所示)，收集盤28的邊緣與塔壁之間焊接密封，升氣管28為多個(根據油漿拔頭塔的設計處理能力不同確定)，分布設置在收集盤28上且上端面高出收集盤的上表面，以防止輕油漿從升氣管漏入提餾段。收集盤28的底部與集油箱連通，其橫截面積小于集油箱的橫截面積，從而使流入集油箱中輕油漿全部被抽出，不會向下流入提餾段。收集盤28的外形可以是漏斗形的，也可以是其它形狀。其作用一是將精餾段下降的液態輕油漿全部導入集油箱，防止內回流操作或塔盤漏液時輕油漿落入提餾段；二是為從提餾段上升的油、水混合蒸汽提供上升通道。集油箱29位于收集盤的下面，與收集盤28連通，底部的輕油漿出口即側線抽出口伸出油漿拔頭塔，集油箱29的外形可以是長方形的槽體，也可以是其它形狀，其作用是將從輕油漿收集器流下的輕油漿全部收集起來，并從其底部全部抽出。由于油漿拔頭工藝的目的產品是如何保證塔底重油漿的質量，為此，本發明的油漿拔頭塔取消了一般減壓蒸餾塔常有的過汽化段，并將四個側線抽出口改為一個側線抽出口并設置冷回流入口。在側線抽出口和冷回流入口之間的連接管路上設置一級冷卻器5a和二級冷卻器5b，并在該二級冷卻器之間設置輕油漿泵6。由側線抽出口抽出的輕油漿經一級冷卻器5a冷卻后分為兩路一路送出該裝置，作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；另一路經二級冷卻器5b冷卻到70℃～100℃后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流。在油漿拔頭塔4的提餾段設有汽提蒸汽進口和重油漿出口，過熱汽提蒸汽由汽提蒸汽進口進入，重油漿從重油漿出口經重油漿泵7、重油漿冷卻器8送出，本發明所用的重油漿泵7為離心泵，為了避免對重油漿造成二次污染，該泵運行過程中不用封油。
在油漿拔頭塔4上端設有三級高效抽空系統。該抽空器系統由三級噴射器和相應的后冷器組成(即一級抽空器9、一級抽空后冷器10、二級抽空器11、二級抽空后冷器12、三級抽空器13、三級抽空后冷器14)，以1.0Mpa的蒸汽作為噴射動力。其工作原理是利用蒸汽通過噴嘴形成高速度、蒸汽壓力能轉變為速度能，與吸入的氣體在混合室混合后進入擴壓室。在擴室中，速度逐漸降低，速度能又轉變為壓力能，從而使抽空器排出的混合氣體壓力顯著高于吸入室的壓力。每一級噴射器所能達到的壓縮比為8，即排出壓力(絕壓)與吸入壓力(絕壓)之比為8。普通的減壓蒸餾塔一般也采用兩級或三級噴射器，其工作原理與本發明的噴射器基本相同，不同之處是噴射器的結構尺寸稍有差別，變通減壓蒸餾塔所用的單級噴射器的壓縮比通常小于8。本發明的高效抽空系統可使塔頂操作壓力達到0.5Kpa～5Kpa，優選0.6Kpa～3Kpa，其目的有二一是降低油漿的入塔溫度，防止油漿發生熱裂解和縮合反應；二是提高輕油漿的拔出率。經三級抽空后冷器的氣體進入油水分離罐15，經過油水分離后，其中的油相部分與側線抽出口抽出的輕油漿混合，經二級冷卻器5b冷卻到70℃～100℃后分為兩路一路送出該裝置，作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；另一路從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流。其中的水相部分經酸性水泵16抽出處理。
本實施例的工作過程如下由原料緩沖罐1中的催化裂化油漿I經原料泵2送入加熱爐3，加熱到350℃后進入油漿拔頭塔4，油漿拔頭塔4內共有十層塔盤，其中精餾段為六層，提餾段為四層。油漿拔頭塔頂的操作壓力為0.5Kpa。在高溫和負壓下，原料油漿中的輕組分大部分汽化，由輕油漿收集器28的升氣管27向上進入精餾段；未汽化的組分向下流入提餾段，與過熱汽提蒸汽II在塔盤23～26上進行熱交換，汽提出的少量輕組分與水蒸汽一起上升進入精餾段。過熱汽提蒸汽用量為油漿進料量的3％(重)。塔底重油漿(IX)用重油漿泵7抽出，經重油漿冷卻器8冷卻到70℃后送到瀝青調合設施。進入精餾段的混合氣與塔頂冷回流輕油漿在塔盤17～22上進行傳質傳熱，冷凝的輕組分由輕油漿收集器28的降液管流入集油箱29，從集油箱底部全部抽出(III)經一級冷卻器(5a)卻后分為兩路一路輕油漿(VIII)出該裝置，作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；另一路輕油漿(IV)二級冷卻器5b冷卻到后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流。
實施例2本實施例提出的催化裂化油漿拔頭工藝是將催化裂化油漿I加熱到324℃后連續進入油漿拔頭塔，在2.0Kpa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，一次冷卻后一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分二次冷卻到95℃后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流；重組分在提餾段過熱汽提蒸汽用量為油漿進料量的1.8％(重)的過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，經重油漿冷卻器8冷卻到150℃后送到瀝青調合設施調合軟組分。
本實施例實現上述催化裂化油漿拔頭工藝的裝置及工作過程同實施例1。
實施例3本實施例提出的催化裂化油漿拔頭工藝是將催化裂化油漿I加熱到290℃后連續進入油漿拔頭塔，在3.0Kpa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，一次冷卻后一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料，另一部分二次冷卻到110℃后，從精餾段的上部返回油漿拔頭塔作為塔頂冷回流；重組分在提餾段過熱汽提蒸汽用量為油漿進料量的1％(重)的過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，經重油漿冷卻器8冷卻到180℃后送到瀝青調合設施調合軟組分。
本實施例實現上述催化裂化油漿拔頭工藝的裝置及工作過程同實施例1。
權利要求
1.一種催化裂化油漿拔頭工藝，其特征在于將加熱到290℃～360℃原料油漿連續進入油漿拔頭塔，在0.5Kpa～5Kpa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，冷卻后一部分作為塔頂冷回流，另一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；重組分在提餾段用過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，送到瀝青調合設施作為生產高等級道路瀝青的調合軟組分。
2.根據權利要求1所述的催化裂化油漿拔頭工藝，其特征在于所述的塔頂冷回流溫度為70℃～100℃。
3.根據權利要求1所述的催化裂化油漿拔頭工藝，其特征在于所述的過熱水蒸的溫度為210℃～350℃，用量為油漿進料量的1％～3％(重)。
4.根據權利要求1所述的催化裂化油漿拔頭工藝，其特征在于所述的重組分的冷卻溫度為90℃～200℃，優選110℃～150℃。
5.一種實現權利要求1所述的催化裂化油漿拔頭工藝裝置，包括原料緩沖罐(1)、加熱爐(3)、油漿拔頭塔(4)、塔頂三級抽空冷卻系統、側線抽出口、泵、冷卻器及控制系統，加熱爐(3)的進料口與原料緩沖罐(1)的出料口連通，其出料口與油漿拔頭塔(4)的進料口連通，在油漿拔頭塔(4)內設有多層塔盤，其中位于進料口以上的塔盤為精餾段，位于進料口以下的塔盤為提餾段，在油漿拔頭塔的上端設有三級抽空系統，在油漿拔頭塔的提餾段重油漿出口，其特征在于在油漿拔頭塔(4)內的精餾段與提餾段之間設置輕油漿收集器，該輕油漿收集器由收集盤(28)、升氣管(27)和集油箱(29)構成，收集盤(28)的邊緣與塔壁之間密封，升氣管(27)為多個，分布設置在收集盤(28)上且上端面高出收集盤的上表面，集油箱(29)位于收集盤(28)的下面，與收集盤連通；在油漿拔頭塔(4)的精餾段設有一個側線抽出口和冷回流入口，在側線抽出口和冷回流入口之間設置二級冷卻器；在油漿拔頭塔(4)的提餾段設有汽提蒸汽入口。
6.根據權利要求5所述的催化裂化油漿拔頭工藝裝置，其特征在于所述的油漿拔頭塔中設有十層塔盤，其中精餾段為六層(17-22)，提餾段四層(23-26)。
7.根據權利要求5所述的催化裂化油漿拔頭工藝裝置，其特征在于所述的收集盤(28)的外形是圓錐漏斗形，其底部與集油箱(29)連通，其橫截面積小于集油箱的橫截面積。
全文摘要
本發明屬于石油化工技術領域，主要涉及一種催化裂化油漿拔頭工藝及工業裝置。原料油漿經加熱到290℃～360℃后連續進入油漿拔頭塔，在0.5Kpa～5Kpa的操作壓力下，汽化后分離為輕、重兩個組分，輕組分(輕油漿)從位于精餾段和提餾段之間的輕油漿收集器中全部抽出，冷卻后一部分作為塔頂冷回流，另一部分作為減粘裂化、延遲焦化或熱裂化等裝置的原料；重組分(重油漿)在提餾段用過熱水蒸汽汽提后從塔底抽出，送到瀝青調合設施作為生產高等級道路瀝青的調合軟組分，其密度大于1.05g/cm
文檔編號C10G31/00GK1861759SQ20051001757
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月13日 優先權日2005年5月13日
發明者趙振輝, 任滿年, 楊書顯, 楊英俠, 楊志強, 柴志杰, 黃建林, 徐武清 申請人:中國石油化工股份有限公司