催化油浆生产针状焦技术方案

摘要：分析针状焦成焦机理和产品特点，结合公司生产情况，提出生产针状焦所需的原料来源及生产方案。

关键词：催化油浆，针状焦，技术方案

1 前言

重油催化裂化是国内石油加工企业重要的二次加工工艺，催化原料变重使装置结焦和结垢，不能正常运行，而外甩油浆是解决这一矛盾、维持装置热平衡的办法，从而被许多炼油厂采用。随着原料不断重质化，油浆的产量也将进一步增加。目前，国内的催化油浆一般作为廉价的重质燃料油出厂。油浆中含有30%～50%的饱和烃，这部分饱和烃又是优质的催化裂化原料；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，能够进一步深加工生产附加值较高的产品，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非常可惜，对其开发利用将会给炼油企业带来良好的经济效益。

石油针状焦是上世纪7O年代大力发展的优质焦种。由于它具有高结晶度、高强度、高石墨化、低热膨胀、低烧蚀等特点，广泛地用做冶金工业中超高功率石墨电极的原料。用石油针状焦制成的超高功率电极，可以明显地提高炼钢效率，使得炼钢时间缩短一半，能耗降低30%，电极损耗减少29%，减少环境污染。国外针状焦已经具有相当成熟的工艺，相关技术均以专利形式出现，生产技术受到严格保密。其中油系针状焦以美国为主，煤系针状焦以日本为主，中国的针状焦90%都依赖进口。1995年11月，锦州石化公司采用石科院自主开发的石油系针状焦生产技术，建成投产100kt/a（原料）石油系针状焦生产装置，生产出合格的针状焦，结束了我国针状焦不能连续生产的历史。

近年来，超高功率电炉炼钢飞速发展，使得国际市场针状焦趋于紧俏，同时，我国针状焦需求量也不断扩大，截止2017 年底，国内针状焦需求量约400kt，由于国内缺乏生产能力，进口针状焦价格完全控制在发达国家手中，近 4 年时间，我国进口针状焦价格上涨近4 倍，特别是金融危机以来，大多数化工产品价格大幅下滑，但针状焦的价格却持续上升。

公司催化裂化能力共为4000kt/a，外甩油浆共为150～200kt/a，同时存在1700kt/a渣油加氢装置和1200kt/a延迟焦化装置，在渣油加氢装置满负荷生产情况下，焦化加工能力将有部分过剩，通过分析与测算，将催化油浆掺入减底渣油做为焦化原料进行普通石油焦生产从经济效益上来说是不划算的，因此利用催化油浆和已有延迟焦化装置生产针状焦对公司生产中是一个较好的选择。

2 石油针状焦

2.1 成焦机理

针状焦的生成过程为：原料一不稳定中间相小球体一堆积中间相一针状焦。其成焦机理为：液相碳化理论+气流拉焦工艺。

2.1.1 液相碳化理论

在较高的温度下，具有多种组分的液相体系(沥青)中的分子在系统加热时发生热分解和热缩聚反应，形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子，这些平面稠环芳烃分子在热运动和外界搅拌的作用下取向，并在分子间范德华力作用下层积起来形成层积体，为达到体系的最低能量状态，层积体在表面张力的作用下形成球体，即中间相小球体。中间相小球体吸收母液中的分子后长大，当两个球体相遇碰撞后两个球体的平面分子层面彼此插入，融并成为一个大的球体。如果大球体之间再碰撞、融并后将会形成更大的球体，直到最后球体的形状不能维持，形成非球中间相——广域流线型、纤维状或镶嵌型中间相(见图1)。从物相角度来看，中间相球体的生成过程是物系内各向同性液相逐渐变成各向异性小球体的过程；从化学角度来看，它是液相反应物系不断进行着的热分解和热缩聚反应达到一定程度的产物。

2.1.2 气流拉焦工艺

在中间相小球体发生解体生成中间相沥青直到固化的过程中，焦化塔内有气体连续地向一定方向流动，这种气流有一定流速、能够对中间相沥青施加足够的剪切力但又不产生扰动，使中间相沥青分子在向列型有序排列中固化，最后生成为针状焦（见图1）。

图1 针状焦生产示意图

图2 针状焦的结构模型

2.2 针状焦物化性质

针状焦是外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体，孔大而少且略呈椭圆形，有如纤维状或针状的纹理走向，摸之有润滑感。其特点为：

(1)纯度高。硫、氮、灰分等杂质的含量低。高硫、氮含量的焦炭会导致石墨化时发生晶胀，制品带有裂缝。高灰分会阻碍形成晶体的结构和影响石墨制品的纯度。

(2)结晶度高。通常，若焦炭在形成前的中间相小球体大，则取向性好，异向度强，结构致密。密度粗略地代表了这种性能，密度大表示结晶度高。

(3)抗热震性好。指焦炭的炭素制品(炭棒或石墨棒等)在承受突然升至高温或从高温急剧冷却的热冲击时，是否会破裂的性质。热膨胀系数(CTE)代表了这种性能。热膨胀系数小，表示制品髓温度的变化体积变化小，说明抗热震性好。针状焦主要性质见表1。

表1 针状焦主要性质

项目焦炭分析方法

生焦：

挥发分，% 5.1 SH/T 0026

灰分，% <0.05 SH/T 0029

熟焦：

真密度/g.cm-3 2.120 SH/T 0033

CTE/（10-6/℃） 2.58 RIPP 24―90

2.3 针状焦原料的性质要求

表2 针状焦原料主要性质指标

分析项目指标要求分析方法

密度（20℃）/g.cm-3

w（芳烃），%

w（S），%

w（灰分）/µg.g-1

沥青质，% ≥1.0

≥50

≤0.5

≤0.05

＜1.0 GB/T 2540

GB/T 17040

GB/T 508

RIPP10-90

一般而言，针状焦的原料应该是高芳烃含量(含量45％～50％且不包括稠环大分子芳烃)，杂原子(S、N、0等)含量低，金属含量低，灰分低（见表2），戊烷不溶物和喹啉不溶物含量少，并且要求原料在热转化过程中具有较高的中间相转化温度和较宽的中间相转化温度范围，才能生成较大的中间相小球体。

一般要求原料芳烃含量达到30％～50％。值得注意的是，原料中芳烃含量高并不一定能产生出优质的针状焦。因为当原料中芳烃含量过高时，在炭化过程中生成的晶核会很小，由于晶核排列无序而不能得到大的晶粒。胶质、沥青质属于结构复杂的大分子稠环化合物，会在较低温度下很快生成多反应位自由基的芳香性多环核，其自由基化学活性高，随机聚合生成平面度差、环数更多的稠环芳烃，或者生成芳核在相邻之间以空间交联键的形式相联结；沥青质虽然是炭化过程中的必经阶段，但是原生沥青质在反应初期就快速缩合形成喹啉不溶物，使反应体系的粘度升高，降低大平面芳烃分子的移动和有规则地排列速度，无法形成大面积各向异性等色区。一般控制庚烷不溶物含量小于2.O％。

原料中灰分主要是催化剂粉末、游离碳、金属杂质等。原料中的金属及机械杂质会影响焦炭中的灰分含量和焦炭的结构。V、Ni等金属有机化合物具有催化作用，加速中间相小球的成核过程，使小球在充分生长之前融并，生成镶嵌结构；另一方面，金属杂质残存在产物中，易生成孔隙、裂纹，导致制品强度下降；此外灰分在以后的焦炭石墨化过程中会挥发，造成电极孔隙大。原料中催化剂粉末含量要求必须小于万分之一。

S、N、0等杂原子化合物对中间相的成核、生长、转化有影响，不利于生成细纤维状的或针状的结构。例如硫是强的脱氢剂，加速芳烃脱氢缩合，有利于小球初生；同时，硫也是交联剂，使分子失去平面性形成交联结构，导致粘度上升，不利于小球的生长、融并以及转化成各向异性的结构，而是生成细镶嵌结构。这些具有挥发性的物质(S、N)的存在会使焦炭在下一步的焙烧过程中造成“晶胀”，会使焦炭的热膨胀系数下降。一般要求硫含量不大于0.5％。芳烃分子的平面性和分子间的范德华力的大小对定向排列成向列型液晶尤为重要。换句话说，原料中的分子不仅应具有平面性，而且所带的脂肪族侧链的多少、大小要适中。分子间作用力随侧链长度的增加而增大，使分子长轴方向作用力强，使得分子易于定向排列；若侧链过长，侧链末端的分子间作用力较弱，使定向排列形成的层状结构变“硬”，影响流动性。此外，原料中含有一定数量的环烷结构对中间相的形成是有利的。这是因为在热解过程中环烷氢可以发生氢的转移，能够有效地稳定自由基的反应活性，保持中间相产物的流动性和溶解性，易于得到大面积的光学各向异性组织。

3 针状焦生产工艺

针状焦的生产工艺，是在延迟焦化的基础上，利用变温操作、加大循环比和延长焦化周期来实现的。生产针状焦的工艺，主要有以下几种：

3.1 热裂化一焦化联合工艺

该工艺应用最早，主要利用热裂解渣油作为生产针状焦的原料，其典型的流程见图3。

图3 热裂化一焦化联合工艺流程示意图

3.2 普焦一针状焦联合工艺

延迟焦化中产生大量的循环油。这些循环油中的重芳烃是生产针状焦的优质原料。可以将乙烯裂解焦油、润滑油精制抽出油、催化裂化澄清油，以及减压渣油掺人焦化循环油，由此出现了普焦一针状焦联合装置。

国外焦化联合装置规模较大，一般单独采用普焦循环油作原料来生产针状焦，流程见图4。

图4 普焦一针状焦联合工艺流程示意图

石油化工科学研究院根据国内炼厂焦化循环油量不大、针状焦原料不足的实际情况，采用两路进料渣油焦化工艺，既能生产普焦，又能生产针状焦，其流程见图5。

图5 石科院联合焦化装置工艺流程示意图

3.3 延迟焦化装置生产针状焦工艺

由于来自热裂解装置的针状焦原料的数量不能满足生产的需要。所以各炼厂都在研究生产针状焦的最佳途径。目前已经可以在延迟焦化装置上用适当的原料和工艺生产针状焦，其生产流程与普焦大同小异，但操作条件极为苛刻，一般需要采用变温操作并加大循环比。

4 公司催化油浆生产针状焦技术初步分析

根据以上所介绍的生产针状焦的情况，结合实际，我认为，对延迟焦化装置部分流程进行改造，公司利用催化油浆生产针状焦完全可行，主要分析如下：

4,1 原料

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煤焦油制备针状焦的技术研究

一、煤焦油制备针状焦的工艺流程

1、煤炭粉碎：首先对原始煤炭进行破碎，将煤炭破碎成较小颗粒的煤粉，以便后续的焦化过程。

2、煤粉干燥：将破碎后的煤粉进行干燥处理，去除煤粉中的水分，以提高后续煤焦油制备的效率。

3、煤粉预热：将干燥后的煤粉进行预热处理，使其达到适合炼焦的温度。

4、煤粉焦化：将预热后的煤粉送入焦炉进行焦化，产生煤焦油和焦炭。

5、煤焦油提取：对焦炉产生的煤焦油进行提取和精制处理，得到纯净的煤焦油产品。

6、针状焦制备：通过特殊的加工技术，将煤焦油转化为针状焦产品。

1、煤焦油提取技术：煤焦油的提取是制备针状焦的关键环节之一。目前常用的煤焦油提取技术包括萃取法、蒸馏法和萃取-蒸馏结合法。这些方法可以有效提取煤焦油中的有用成分，为后续的针状焦制备提供原料保障。

2、针状焦加工技术：针状焦的形成需要通过特殊的加工技术来实现。目前常用的针状焦加工技术包括真空渗透法、沥青质改性法和高温处理法等。这些技术可以使煤焦油中的有机物质聚合成为针状结构，提高针状焦的质量和热值。

3、煤焦油纯化技术：煤焦油中含有大量的杂质和不纯物质，需要进行纯化处理才能制备高质量的针状焦。目前常用的煤焦油纯化技术包括溶剂萃取法、物理吸附法和化学处理法等。这些技术可以有效去除煤焦油中的杂质和微量金属，提高煤焦油的纯度和稳定性。

1、绿色环保：随着环保意识的增强，煤焦油制备针状焦的技术将朝着清洁高效的方向发展。未来将重点研究煤焦油的提取、加工和纯化技术，减少环境污染，实现绿色生产。

2、高效节能：未来煤焦油制备针状焦的技术将更加注重节能和高效。通过优化工艺流程和改进设备技术，提高生产效率，降低能源消耗，实现资源的最大化利用。

3、产品多样化：未来煤焦油制备针状焦的技术将提高产品的多样化和附加值。同时研发新型的针状焦产品，满足不同行业的需求，拓展市场空间。煤焦油制备针状焦的技术研究对于我国的能源结构调整和节能减排具有重要的意义。未来将继续加大技术研究力度，推动煤焦油制备针状焦的技术创新与发展，为我国的能源产业转型升级做出积极贡献。

石油系针状焦的市场现状与生产技术难点

第２９卷第６期　２０１３年１２月　石油化工技术与经济　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ｉｎ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ　

石油系针状焦的市场现状与生产技术难点　

苏栋根　

（中国石油化工股份有限公司长岭分公司，岳阳４１４０１２）　

摘要：石油系针状焦的市场需求量很高，生产能力却不足，近１Ｏ年来中国针状焦的价格持续攀升。目前　国内只有中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司生产中等品质的石油系针状焦，用于制造超高功率　石墨电极的高品质针状焦都需依赖进口。国内石油系针状焦与进１３产品的品质差距主要体现在热膨胀系　数和粒度分布两个指标，石油系针状焦的生产存在原料精制和成焦工艺控制两大技术难点。　关键词：石油系针状焦催化油浆市场生产　文章编号：　１６７４一ｌＯ９９（２ｏ１３）０６—００２３—０４　中图分类号：ＴＥ６２６　文献标识码：Ａ　

炼油过程中催化裂化装置所产的催化油浆一　般占炼厂加工量的２％以上，催化油浆附加值低，　如果作为燃料油出售，经济效益比较差。利用催　

化油浆生产橡胶填充油、中问相沥青、道路沥青和　针状焦等产品，可显著提高催化油浆的附加值，但　

技术难度相对较大。　针状焦分为石油系和煤系两类，石油系针状　

焦的应用更为广泛。国内尝试过针状焦生产或者　想上针状焦项目的企业数以百计，这主要基于以　下３点原因：一是基础原料易得；二是国内缺口较　

大；三是每吨基础原料与产品之间的差价超过万　

兀ｎ　目前国内从事石油系针状焦生产技术开发的　企业和科研机构很多，拥有石油系针状焦生产成　熟技术的主要有中国石油化工股份有限公司石油　

化工科学研究院（以下简称石科院）和中国石油　大学等科研机构。目前国内生产的石油系针状焦　

品质较低，特别是用于制造超高功率石墨电极的　石油系针状焦都依赖进口。　

１　国内针状焦的生产与市场　１．１　国内外针状焦的质量差距　

表１为美国ＣｏｎｏｃｏＰｈｉｌｌｉｐｓ公司石油系针状　焦主要性能指标。　

减压渣油搀兑FCC油浆制备针状焦

２００２年第４期　总第１２１期　ＣＡＲＢＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　炭素技术　２Ｏ０２Ｎｏ４　ＳＵＭ１２１　

减压渣油搀兑ＦＣＣ油浆制备针状焦　

查庆芳，张玉贞，郭燕生，吴明铂，王辉，郑中平　

（石油大学重质油研究所重质油加工国家重点实验室，山东东营２５７０６２）　

摘要：将齐鲁石化胜利炼油厂的催化油浆和胜利减压渣油以不同的比例混合，然后在４９０℃和０．８　ＭＰａ的条　件下炭化制备针状焦，所得针状焦的光学结构各不相同，可分为４个等级，其中，粗镶嵌和细镶嵌结构随着减压　

渣油的增加而增加。这意味着ＦＣＣ油浆修饰了减压渣油的反应性，降低了减渣的热解速率。由此可见，混合　物料的炭化反应性及混合比例，很大程度上影响了大域融并中间相的性质，亦即影响焦的质量。　

关键词：针状焦；共炭化；中间相；镶嵌结构　

中图分类号：ＴＥ６２６．８　７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１．３７４１（２００２）．０４—００１０．０５　

ＰＲＥＰＡＲＡＴＩｏＮ　ＯＦ　ＮＥＥＤＬＥ　ＣｏＫＥ　ＦＲｏＭ　

ＦＣＣ　ＳＬＵＲＲＹ　ＢＬＥＮＤＥＤ　ＶＡＣＵＵＭ　ＲＥＳＩＤＵＥ　

ＺＨＡ　Ｑｉｎｇ—ｆａｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ—ｚｈｅｎ，ＧＵＯ　Ｙａｎ—ｓｈｅｎｇ，ＷＵ　Ｍｉｎｇ—ｂｏ，ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ，　

ＺＨＥＮＧ　Ｚｈｏｎｇ—ｐｉｎｇ　

（Ｔｈｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｅａｖｙ　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｈｅａｖｙ　Ｏｉｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，　

Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０６２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｒａｃｋｉｎｇ（ＦＣＣ）ｓｌｕｒｒｙ　ｆｒｏｍ　Ｓｈｅｎｇｌｉ　Ｒｅｆｉｎｅｒｙ　ｂｌｅｎｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｖａｃｕｕｍ　ｒｅｓｉｄｕｅ（ＶＲ）ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒａｔｉｏｓ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ａｔ　４９０℃ａｎｄ　０．８　Ｍ　ａ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔａｎｔ　ｃｏｋｅｓ　ｗｅｒｅ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　ｔｅｘｔｕｒｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ．ｔｈｅ　ｃｏｋｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ｉｎｔｏ　４　ｇｒａｄｅｓ．Ｔｈｅ　００ａｒｓｅ　ａｎｄ　

催化油浆的利用

催化裂化是炼油企业加工的重要装置之一，并随着原油劣质化和催化掺炼渣油工艺的应用，需增加外甩油浆量。但因燃油税制的改进，市场需求萎缩，这些油浆大多作为廉价重质燃料油销售。国营炼油企业受体制影响，进行油浆深加工或拓展油浆的应用会承受各种羁绊，尤其是安全、员工老龄化等因数影响，不愿重视，也不愿去为。民营企业因人才缺乏、又无科研机构，不能搞。而我公司占据地利，正是好时机。其原因

1.我国炼油企业中的催化裂化比例大，每年催化油浆产出数量大，原料来源容易。

2. 催化油浆的芳烃含量高，芳烃更是一种宝贵的资源，稍加处理可以进一步提高其市场价格和经济效益。

3.可作丙烷脱沥青剂和沥青改性剂、生产针状焦市场的发展前景看好。

在确定催化油浆加工方案前，我们首先要对其性能作初步了解。

催化油浆的性质

催化油浆是减压蜡油和减压渣油经过催化裂化反应后进入分馏塔，再经蒸馏分离所得的塔底重质组分油。与减压渣油相比，催化油浆密度大（≥1.0g/cm3），粘度、康氏残炭低。从族组成分析，催化油浆比减压渣油的芳烃含量高，胶质含量低；其次是馏分轻，催化油浆的50％馏出温度多数在500℃ 以下，而减压渣油的500℃馏出量，通常只有5％左右[1]。

多个炼油企业的减压渣油和催化油浆性质数据分别如下表-1、2。

表-1 减压渣油性质

组成，wt% 密度g/cm3 残炭

wt% s% N% 饱和烃芳香烃胶质、沥青质粘度

100℃mm2/s

安庆渣油 0.9815 15.50 29.30 30.10 40.60 719.84

济南渣油 0.9824 21.65 37.96 40.39

九江渣油 0.993 15.18 43.62 41.20 2286.00

表-2 催化油浆性质

组成，wt% 密度g/cm3 残炭

wt% s% N% 饱和烃芳香烃胶质、沥青质粘度

针状焦的技术进展

闫修谨张元岐李玉财历晓明

兖矿科蓝煤焦化有限公司山东济宁 272027

摘要：针状焦是富含芳烃重质油经予处理、延迟焦化和煅烧后生成的一种优质焦，主要用于高功率（HP）和超高功率（UHP）石墨电极的生产。世界上只有美国、日本等几个国家能生产，我国“六五”期间开始研制针状焦，十几年来经小试、中试和工业化生产，技术上取得了很大进展，但是，与世界先进水平相比仍存在很大差距。

关键词：针状焦中间相小球石墨电极技术进展

针状焦是二十世纪七十年代炭素材料中大力发展的一个优质炭种，它具有低热膨胀系数、低空隙度、低硫、低灰份、低金属含量、高导电率及易石墨化等一系列优点。其石墨化制品化学稳定性好，耐腐蚀、导热率高、低温和高温时机械强度良好，主要用于生产电炉炼钢用的石墨电极，在原子反应堆中用作高能中子减速材料，也用于火箭技术中。

1.针状焦种类及生产方法

针状焦即可用煤焦油生产，也可用石油生产。根据原料路线的不同，针状焦分为煤系和油系两种。两种针状焦的生产方法也有一定差异。

1.1针状焦的生成机理

经热处理后的针状焦原料试样，在偏光显微镜下观察，原来漆黑一团的重质油，竟然变成无数晶莹别致的小球，说明试样中有光学异向性的相，即在光学各向同性的基体中呈现一种液晶态光学异向性的中间相小球体，不稳定的中间相小球体是重质油由液相向固相转化过程中的一个中间过渡状态。

热处理温度上升，不稳定中间相小球体成长的同时，小球体数量也增加，最终球体之间产生合体(融并)。两个球体的融并是从处于球体接触点上的由芳香族合环平面组成的网面上相互插入开始的。融并后小球体体系达到平衡之前，新产生的小球体又将不断的融并，此时网面的排列规则性仅在小的范围内保持，在母液领域中网面的排列是无序的。随着球体的融并，已不在保持球状，而在较广的范围内显示出各向异性，为区别单一小球体，而称之为堆积中间相。

催化油浆在石油化工方面的利用

摘要：随着经济建设的迅速发展，中国石油化工建设也在蓬勃发展。在石油化工行业，催化油浆技术在石油化工行业占有重要地位。近年来，在技术发展过程中，油浆催化技术不断得到更新和改进，催化裂化技术得到加强，油浆质量有所提高。作为油浆重要组成部分的催化油浆促进了建筑的发展对催化油浆在石油化工中的应用进行了研究，并详细分析了催化油浆在石油化工中的重要作用。

关键词：石油化工；催化油浆；应用研究

前言

众所周知，中国的石油资源稀少，所以燃料价格不断上涨随着燃料价格上涨，我们必须加快在石油化工中应用和推广催化油浆。催化油浆的独特价值不仅可以降低企业成本，还可以提高企业效益。对于石油化工行业来说，高质量、高产量的油浆供应可以反映出企业在经济形式、资本运营等方面的能力。虽然能够在一般催化裂化过程中生产高产油，但它不仅能在一定程度上提高企业效率，而且能确保企业资源的合理利用。基于此，本文分析了催化油浆在石油化工中的应用。

一、催化油浆的性质

催化油浆是由炼油厂催化裂化装置排出的残渣，其性质极不稳定。它含有约40%的饱和烃、40%至60%的芳烃和多环芳烃，以及10%的胶质和沥青质。它含有1%的催化粉尘，因此被称为催化油浆，因为它是催化裂化过程的相同产物。催化浆液主要是减压蜡油和减压渣油，通过催化裂化装置进入分馏塔，然后分离出塔底重油，塔底重油性质不稳定。它过去被用作废物，现在主要用作燃料。与减压渣油相比，催化油浆具有更高的密度、更低的粘度和更高的芳烃含量。各种炼油厂催化裂化装置的浆液性质约占催化裂化总处理量的5%-10%，每年排放75 000多吨浆液。含30 - 40 %饱和烃的磺基浆液是优质的蜡油。高蜡冷凝油浆经催化裂化装置加工后可提高轻油收率，50%-70%的芳烃为高附加值化工产品，从而使油浆得到充分利用。我国炼油企业催化裂化比重较大。催化油浆年产量大，催化油浆原料和芳烃含量高。芳烃是一种非常珍贵的资源。小加工可以进一步提高他们的市场价格和经济效益。可用作丙烷除氧器和沥青改性剂，针状焦市场发展前景良好。在确定催化油浆的加工方案之前，需要了解其性能。

针状焦工艺介绍

1、产品方案

本项目主要产品为煅后针状焦。主要副产品包括改质沥青、焦化重油、焦化轻油。

1.1主要产品

本项目主要产品为煅后针状焦，产量及主要质量指标如下：

产量： 5.0 万吨/年

真密度： ≥2130kg/m3

灰分：＜0.3%

硫分： 0.3%

热膨胀系数：＜1.15×10-6/℃

K 值(长宽比) ≥1.65

氮含量＜0.7%

1.2主要副产品

主要副产品的产量见表3.2-1.

表3.2-1 针焦一厂主要副产品产量单位104t/a

副产品名称针焦一厂去向

改质沥青3.70 外售

焦化轻油0.88 外售

焦化重油1.76 外售

焦化甩油0.09 外售

2.工艺流程

2.1预处理单元

本单元是以中温沥青为原料，用石油溶剂油和煤焦油溶剂油做萃取剂，经过连续沉降分离，除掉原料中的喹啉不溶物。混合物料经蒸馏，得到的主产品精制沥青，作为延迟焦化单元的原料。同时得到副产品改质沥青。

焦油单元来的中温沥青和混合溶剂混合后进入沉降槽，经沉降分离后，上部轻相溶液进入轻相槽，下部重相部分进入重相槽。

轻相油用轻相泵抽出进入轻相加热炉加热后进入轻相塔中部，塔顶油气经冷却后一部分作为轻相塔的回流，另一部分送至循环溶剂罐循环使用。蒸馏塔底部的精制沥青经精制沥青泵出装置。精制沥青与蒽油在中温沥青精制单元混合后作为焦化原料。

2.2延迟焦化单元

中温沥青精制单元生产的精制沥青与蒽油在中温沥青精制单元混合后，以180℃ 进入本单元原料油缓冲罐，然后由原料油泵抽出，送经焦化重油-原料油换热器，换热到245℃ 后进入加热炉的对流段加热升温到330℃ ，然后进入焦化分馏塔底换热板上下，在此与来自焦炭塔，并经焦化油气脱液塔脱液后的热油气接触换热，原料油中重馏分与热油气（420℃ ）中的被冷凝的循环油一起流入塔底，在365℃ 下，用加热炉辐射进料泵抽出分两路打入加热炉的对流段(在油管内三点注水以提高管内流速，防止结焦)，流经辐射段被快速升温到505℃ ，然后经四通阀进入焦炭塔底部，在适当温度、压力条件下，发生裂解和缩合化学反应，焦化油转化为较轻的油气和较重的焦炭。当焦炭在焦炭塔内达到一定高度后，加热炉出口物料通过四通阀切换进入另一焦炭塔继续生焦。切换后，老塔用1.3MPa 蒸汽进行小吹汽，将塔内残留油气吹至分馏塔、保护中心孔、维持延续焦碳塔内的反应。然后再改为大吹汽、给水进行冷焦。焦炭塔吹汽、冷焦时产生的大量高温蒸汽（≥180℃ ）及少量油气进入放空塔，放空塔产生的塔底油用放空塔底泵抽出，经放空塔底油冷却器冷却到90℃ ，部分打入放空塔顶做洗涤油，

油浆过滤技术在催化裂化装置上的应用

随着催化裂化加工原料重质化。催化油浆产率越来越大，如何解决外排油浆问题尤为重要。催化油浆的性质极为特殊，组分以稠环芳烃为主，一般不带有长侧链，平均分子量很大，在500左右，比减压渣油略轻，很少再用来做原料油。大多作为燃料油组分油使用。由于油浆内含有一定量的固体物杂质(主要是由催化剂颗粒及附着在催化剂上的胶质和沥青质组成)，较多的固体物不但加剧了对管线和设备的冲蚀，而且还会有堵塞炉嘴的危险。严重影响了燃料油的质量。因此，若能将油浆中的固体物过滤掉，就会改善油浆的品质，用途变得更加广泛，从而提高油浆产品的附加值。油浆过滤器是一种能够将油浆中5μ以上的固体物过滤下来的连续化操作的固液分离设备。 1 装置现状中国石油化工股份有限公司天津分公司(简称天津分公司)催化裂化装置设计能力1．3 Mt／a。原料以直馏蜡油(VGO)为主，另掺炼20％的焦化蜡油(CGO)和l8％的减压渣油(VR)。目前原料残炭实际为0．6％，略低于设计水平。反一再系统采用美国环球油品公司UOP技术，两器为同高并列式，反应器采用MIP工艺技术。再生器形式为前置烧焦罐式，催化剂在烧焦罐内完全再生。平稳操作期间催化装置油浆固体物含量为6-9 g／L，密度为1 020~1 060 kg／m 。油浆固体物含量高，品质差，多年来出路问题一直是生产难题。只能小比例作为燃料油组分油或焦化原料组分油。随着加工原料的重质化和油品资源的紧缺，油浆产品的综合利用与开发被提到议事日程。技术关键就是要解决外排油浆的固体物含量超高问题。为此。天津分公司技术部门在充分调研的基础上。于2003年决定在催化裂化装置新建1套具有专利技术的油浆过滤器系统。 2 油浆过滤器系统的应用 2．1 系统简介天津分公司催化裂化装置选用的过滤器是美国MOTr冶金公司制造的液固分离装置。主要用于过滤催化裂化外甩油浆的固体催化剂颗粒。以改善油浆品质。该系统由2个IJSI型过滤器组成。每个过滤器由壳体和61根滤芯(选用特定不锈钢材料经分级和烧结制成的微米级成型滤材。经专门技术加工而成的一端开口的多孔金属元件)组成。含有催化剂固体颗粒的油浆进入滤芯内向管外流动，催化剂固体颗粒被滞留在滤芯内表面。随着催化剂颗粒的不断积累。滤饼厚度增加。过滤器油浆出入口差压随之上升。当差压上升到设定值时(或到达时间设定值时)，引干气以反向流动方式将过滤出的催化剂颗粒从滤芯内表面冲洗掉．送入滤饼回收罐。过滤后的澄清油浆送出装置。整个过程分时间和差压控制两种模式，可完全在程序控制下自动完成整个过程，流程见图1。

催化油浆净化技术的应用及比较

0 引言

重油催化裂化(rfcc)装置是石油化工生产中重要的二次加工装置之一。随着世界原油重质化的不断加大及催化加工工艺的多元化，对催化裂化的发展提出了更高的要求，为保证催化装置的最大生产负荷和长周期运转，通常采用外甩油浆的操作方式。据有关资料统计我国外甩油浆量占装置处理量的5%~10%，每年排放油浆达7.5mt。油浆中含有大量重芳烃等有价值的化工原料，但因其中含有0.3%~2%以上的催化剂粉尘，使其成为催化裂化产品中利用价值最低的馏分，严重影响其深加工产品的质量。油浆中大量带短侧链稠环（3~5环）的芳烃是生产炭黑、针状焦、碳纤维、橡胶软化剂及填充油、塑料增塑剂、重交通道路沥青及导热油等高附加值产品的优质原料，但对其固体含量有严格要求。普通炭黑和针状焦原料油对灰份要求油浆中固粒含量小于500×10-6（500mg/kg），优极品指标则为0.03%~0.02%，；电极沥青要求固粒含量不大于100×10-6（100mg/kg）；生产碳纤维要求固粒含量为10~20×10-6

（10mg/kg~20mg/kg），过高的固粒含量,限制了油浆的利用。当前国内大多数炼油厂的油浆被用作7#燃料油的调和油，但催化剂微粒会导致喷嘴磨损、堵塞等问题，同时因烟气中催化剂细粉沉积在加热炉管表面，热效率下降，能耗增加。因此，催化裂化装置外甩油浆的净化对于调和燃料重油产品质量的改善和外甩油浆深加工技

术的发展均有重要的技术经济意义。

1 目前国内油浆净化的应用技术

关于重油催化油浆中催化剂的净化，目前在国内外影响较大，技术上比较成熟，并已得到工业应用的分离技术主要有两类：

一类是沉降技术，包括离心沉降、重力沉降、静电沉降和沉降助剂法脱固等。传统的自然沉降法由于沉降周期长、净化效果差，已经逐渐被淘汰；早期由美国公司开发的油浆静电分离技术，在国内已经有20多年工业应用的成功经验，但在国内一直未得到推广，主要原因是其分离效果受油浆性质和操作条件的影响较大，特别对胶沥质含量较高的重油催化裂化的适应性不好，我国镇海、乌石化、锦州石化和金陵石化公司曾各引进一套，其使用效果均不十分理想；