[发明专利]一种结焦积垢抑制剂及其在重油加工系统的应用方法

说明书

技术领域

本发明属于结焦积垢的抑制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种重油 在加工中结焦积垢的抑制剂。

背景技术

重油一般是指石油炼制过程中生产的重质油，主要包括直馏重油和二次加 工重油。直馏重油包括原油拔顶除去轻质馏分的常压渣油(一般约为＞350℃)及 进一步减压蒸馏后的减压渣油。二次加工重油是指某些石油馏分经过加工副产 的高沸点组分，如裂解焦油、热裂化渣油、催化裂化油浆等。重油在加热过程 中因受热而生成不同数量的焦或垢，会影响传热效果，甚至形成局部过热和堵 塞事故。尤其对于延迟焦化、减粘裂化装置，所加工的原料一般为炼厂中最劣 质的原料，如减压渣油或二次加工渣油，它们的组成复杂，含有大量的无机盐、 杂质、沥青质和大分子的非烃化合物，这类原料需要在加热炉里预热到400-500 ℃左右，而此时加热炉管壁温度最高接近600℃，因此极易在加热炉管壁处结 焦，导致操作周期缩短。针对这种情况，国内多采用注水、注汽等手段来减少 加热炉炉管的结焦。另外由于焦粉携带、焦化产物含大量不饱和烃、操作温度 较高等原因，焦化分馏塔底及塔中也会发生结焦，严重影响焦化装置的正常运转。

造成加热炉等部位结焦的因素主要有：

(1)沥青质聚结、沉积。当热强度较大时，渣油或重油中的饱和烃发生 裂化反应，芳烃、胶质、沥青质中侧链的α位也易发生断裂反应，使大分子烃断 裂为小分子烃，长侧链断裂为短侧链。部分弱键断裂，沥青质胶团会崩解，沥青 质核之间会发生重聚结或化学键联，轻馏分的增多又会降低分散介质对沥青质 的胶溶能力，从而引起沥青质聚结、沉积。

(2)烯烃形成大分子有机化合物。延迟焦化的循环油中含有较多的烯烃、 二烯烃、芳烯等不饱和化合物，这些不饱和化合物极不稳定，尤其是二烯烃， 在高温下受热后易发生脱氢环化和聚合反应，形成大分子有机化合物。

(3)焦粉沉积。焦炭塔带来的小颗粒焦粉具有很强的吸附性，易与聚合反 应中形成的有机大分子化合物粘结在一起，使焦粉颗粒逐渐长大，沉积在设备 表面。

(4)杂原子促进形成高分子聚合物。渣油或重油中的S、N等杂原子含量较 高，在高温下这些杂原子易分解产生活性自由基，从而引发自由基链反应，逐 渐形成高分子聚合物。渣油或重油中的一些金属杂原子如在芳香环的侧链上， 易于热解产生引发烃类裂解的自由基，促进渣油的热解；如在大共轭芳香环上， 可经π-π共轭和氢键作用增进芳香片层间的作用力，促进沥青质分子间缔合。

(5)形成焦垢。渣油或重油中携带或在储运、炼制过程中形成的无机盐、 小焦垢和腐蚀产物以及高分子有机聚合物如沉积到分馏塔塔底和加热炉炉管内 壁则容易形成焦垢。

(6)铁、镍促进脱氢、缩合反应。构成炉管材质的铁、镍等具有催化脱氢 功能的组分进一步促进了沥青质或焦炭前身物的脱氢、缩合，使生成的焦炭紧 紧吸附在炉管表面，增加了炉管表面的粗糙度，成为进一步结焦的中心。

国外从20世纪60年代起开始进行结焦积垢抑制剂的研究，以解决设备和 管线的结焦结垢问题。国外结焦积垢抑制剂大致分为两类，一类用于工艺温度 为500℃以上的设备和管线，如热裂化、延迟焦化、焦化等装置的高温设备和 管线，如专利US4636297、US5460712、US 4719001所涉及的结焦积垢抑制剂。 但这些专利中公开的结焦积垢抑制剂都是单一化合物，单一化合物的缺点是难 以对由多种原因引起的设备和管线结焦积垢都产生抑制作用，并且国外的原油 性质和加工工艺与我国的原油性质和加工工艺有很大差别，因此国外的结焦积 垢抑制剂很难用于我国的石油加工过程。另一类结焦积垢抑制剂的使用温度相 对较低，一般在400℃以下，如用于催化裂化油浆系统、常减压蒸馏装置等， 如专利US4828674、US4804456、CN97121635、CN97121662所涉及的结焦积垢抑 制剂。CN97121635、CN97121662所涉及的结焦积垢抑制剂是针对炼油过程中某 个易结垢部位研制的，如催化油浆阻垢剂、加氢裂化原料阻垢剂、减压渣油阻 焦剂等，所使用的温度范围均在400℃以下，所适用的系统的油品为催化油浆、 加氢裂化原料等，油品质量远远好于渣油。但是，对于延迟焦化、减粘裂化等 以劣质渣油为原料，原料温度在400-500℃左右、管壁温度最高达近600℃的高 温条件下，上述结焦积垢抑制剂无法对由多种原因引起的设备和管线结焦积垢 都产生抑制作用，抑制效果不佳。