催化裂化油浆深加工产品及应用
摘要 本文介绍了中国催化裂外甩油浆综合利用情况并对油浆制得的产品的应用情况进行了探讨。
关键词 油浆 深加工 产品应用
前言
催化裂化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，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，将会给炼油厂带来良好的经济效益。
工艺技术
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，分离后的蜡油是催化裂化的优质原料，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% 大庆炼化公司 石家庄炼油厂 胜利炼油厂 九江炼油厂
饱和烃 36.5 28.3 33.68 38.5
芳香烃 60.1 34.2 52.48 53.6
胶质、沥青质 3.4 37.5 13.94 7.9
密度，g/cm3 1.0082 1.013 1.0046 1.025
在其加工工艺上，其油浆抽提工艺技术已基本成熟。目前洛阳石油化工研究院采用双溶剂（主溶剂为糠醛）进行工业生产，取得了成功。山东广饶石化集团股份公司与石油大学（北京）合作采用N-甲基-2吡咯烷酮混俣液抽提工艺获得了非常好的效果，产品投入市场后取得很好的经济效益。
油浆抽提工艺特点
采用双溶剂抽提工艺。为了避免第二溶剂带水影响抽提效果，采用了两个溶剂分离罐进一步分离溶剂的措施。
重质混合芳烃的精制
油浆抽提后汽提出油，即重质混合芳径，用途狭窄，质量低下，产品附加值低。一般作为橡胶行业的软化剂，由于其质量较差，可采和精制工艺反它进一步深加工并分离为数种产品，不但增加了产品的种类，提高了产品的质量，其用途更广泛，而且可增加企业的经济效益。混合芳烃的分离工艺较为容易，通过减压分离和产品精制方法，使重质混合芳烃进一步分离，得到不同馏份的产品。
油浆深加工后主要产品如下：
⑴抽余油——优质蜡油。
⑵芳烃1#——＜500℃的芳烃油（轻质芳烃）。
⑶芳烃2#——500～545℃的芳烃油（重质芳烃）。
⑷芳烃沥青。
⑸重质芳烃——橡胶助剂（精制后的重质芳烃或抽提后的混合芳烃），主要用作软化剂和橡胶填充油。
⑹导热油等。
产品应用及市场
油浆分离后的产品用途较为广泛，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更高的产品。同时芳烃作为聚氯乙烯增塑剂、导热油、橡胶软化剂使用价格便宜，质量优良，市场需求量将不断扩大，其市场应用前景非常广阔。各种产品应用及市场情况如下：
优质蜡油
该产品质量优于减压蜡油，它的蜡含量高，重金属含量很少，生焦量低（3%左右），干气产率低，几乎不产生油浆，是理想的催化裂化原料。
芳烃1#、芳烃2#用途
作为聚氯乙烯（PVC）增塑剂
芳烃1#、芳烃2#单独或混合均可以作为PVC的增塑剂。
PVC为五大通用树脂之一，其增塑剂在中国有广泛的市场。目前，中国外PVC主增塑剂为酯类化俣物（邻苯二甲酸二辛酯DOP和邻苯二甲酸二丁酯BOP），该产品原料贵，生产工艺复杂，成本高，现售价在6000～8000元/t之间。中国PVC树脂总生产能力约为1.5Mt/a。实际产量近1.2Mt/a，中国增塑剂每年需用量约500kt。
芳烃1#、芳烃2#作为增塑剂使用，早在1987年由北京市塑料工业学校做过试验，在“石油芳烃增塑剂配方实验”的小结中肯定地指出：“石油芳烃的加工性能好，但是增塑效率低，低温性能、加热损失性较差，不宜做PVC主增塑剂，但是辅助增塑剂，代替主增塑剂1/3使用”。鉴于价格较低，用于PVC中作辅助增塑剂使用，市场前景非常广阔。
作为导热油
导热油是石油化工生产中一种重要的载热体。目前，中国同类产品主要为北京燕山石化公司生产的YD系列导热油产品（YD-300、YD-340）。主要组成是：四氢萘、甲基萘、二甲基联苯等芳香烃化合物，即3～4环的芳烃。YD型导热油的实际闪点在110～140℃之间，其原料来源于催化柴油中的中质芳烃。
本项目所生产的芳烃1#、芳烃2#可作为两种标号的导热油产品。闪点在200～280℃之间，性能大大优于中国同类产品。
芳烃沥青
芳烃沥青和中国现有的沥青（有一定的质量要求）调各后，可生产高等级道路石油沥青，具有优良的综合性能，是建设高速公路不可缺少的基本材料。
目前，中国有许多高速公路需要建设，对高等级道路沥青的需求十分迫切。但是，中国受原油性质的限制，特别是在新的产品质量标准中，对蜡的含量提出了明确要求（＜2%，＜3%），中国炼油厂基本上无法生产高等级道路石油沥青。为了缓解供需矛盾，1999年中石化总公司已决定通过进口特定的原油，经中国炼油厂加工生产高等级道路石油沥青。但问题是：⑴将进口国外石油产品为成进品国外特定的原油，无法产足国内；⑵这种特定的进口原油，对于生产其它石油产品并不是优良的原料，经炼厂加工后，其收率和产品质量均不如国内原油，也不如其客观存在进口原油。为此，可利用芳烃沥青与国产半氧化沥青调和生产“高等级道路石油沥青”的新工艺。该工艺利用芳烃沥青中沥青质含量高、基本得到高等级道路石油沥青，填补中国空白。
橡胶软化剂
目前，中国橡胶总产量在850kt/a以上（含合成橡胶400kt/a），进品250kt/a左右，需橡胶助剂（包括操作油和填充油）150kt/a左右。在橡胶工业用原材料中，软化剂的消耗量仅次于生胶和炭黑。重质芳烃作为橡胶软化剂，经测试评定，完全能替代目前橡胶行业中普遍使用的10#机油和30#机油。芳烃软化剂具有与橡胶相容性好，加工性能良好，拉伸强度训及磨耗低等优异的物理机械性能。它的价格将会低于10#机油和30#机渍。目前天津大港石油管理局炼油厂和上海炼油厂已能少量生产芳烃软化剂，但满足不了橡胶工业的需要。估计至少还缺口50kt/a芳烃软化剂。同时芳烃软化剂在橡胶工业上的大量应用，对中国石油软化剂的规格化、系列化、标准化工作。具有十分重要的意义。
其它用途
以下产品这里只作介绍，产品尚待开发，作为一处新产品、可填补中国国内空白，具有一定的意义。
建筑用特种卷材溶剂
特种卷材是一种新兴建筑材料，它以橡胶、沥青为主材料，用溶剂溶解后刷于载布上制成防水材料，代替原牛毡纸。该建材关键的原材料是溶剂，但目前所用溶剂均不理想，与橡胶、沥青不能互溶，橡胶软化剂则为较理想的溶剂。
铸造用光亮剂
芳烃沥青是一种高亮碳材料，其光亮碳含量可达50%以上，为天然铸造煤粉的7～15倍。以洛阳拖拉机厂工艺材料研究所、山西榆次液压件厂等大厂的工业浇铸，和清华大学的系统研究表明：它具有很好的抗粘沙效果，浇出的铸件表面光洁，浇铸过程中无刺激性气味，大大降低铸件表面清理的劳动强芳。铸件质量优良，是中国最好的抗粘沙材料，达到国际先进水平。中国是铸件生产大国，年产铸件上百万吨，由于使用芳烃沥青价格较低，市场需求将会加大。
生产中强级以上碳素纤维
碳素纤维属于20世纪重要的高科技产品，是一材多能和一材多用的功能材料和结构材料。由于碳纤维的比强度 、比模量都相当高，而且有耐高温、耐腐蚀、耐冲击等性能优点，具有广泛的用途。目前已广泛用于航天、交通、化工、机械、电子、医疗、文体等许多领域。洛阳院和中国科学院太原煤碳素纤维。
由于重质油芳烃含量高，分子量分布和芳烃分布较为均匀，平均芳烃数和H/C原子比适度，是制备中间相沥青碳素纤维的后选原料，具有较大的开发价值。
建议
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，处理置一不足100kt/a，中国石油林源炼油厂拟在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。
在生产工艺上，应加大科技力量的投入，目前中国只在油浆抽提、精制方面进行工业生产。今后应对分离后芳烃进一步地开发，生产附加值更高的铸造用光亮剂、碳素纤维等产品。并尽早实现工业化生产，及早填补中国国内的空白。在生产碳素纤维上如能在重质芳烃油制备过程中及沥青调制前进一步降低固体杂质和杂原一阵子含量，就有可能较大幅度地提高沥青碳素纤维的性能并进一步探索适合于该类残油的沥青调制，熔融纺丝和后处理加工艺，对产品性能的提高有很大的潜力。
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