劣质渣油生成弹丸焦的机理研究及预防对策

随着原油的劣质化，其减压渣油性质更差，导致焦化性能发生了很大变化，常出现弹丸焦问题。出现弹丸焦将危害安全生产、降低经济效益。迄今国内外有关弹丸焦生成机理及预防对策的文献很少，描述分析多为定性鲜有定量，观点结论既有共识也有分歧。目前延迟焦化加工劣质渣油只能采取牺牲轻油收率、降低处理量的消极办法去预防弹丸焦的产生。本项目提出以弹丸焦为研究对象，采用延迟焦化中试装置与小试装置相结合，运用先进测试技术观察原料性质、工艺条件对渣油沥青质在高温裂解缩合形成弹丸焦过程中液-固分相情况，以及中间相物质析出规律、化学物理结构演变，深入细致研究劣质渣油沥青质演变成弹丸焦过程中微观结构的变化特性，完善劣质渣油生成弹丸焦的机理，进一步丰富对沥青质液相缩合炭化机理的认识。本项目的前期工作已为研究打下了坚实基础，完成研究将为大规模加工劣质渣油预防弹丸焦生成提供理论依据和指导。

目前延迟焦化加工劣质渣油只能采取牺牲轻油收率、降低处理量的消极办法去预防弹丸焦产生。.课题完成的主要研究内容有5个方面：.（1）原料油及石油焦的性质分析.选择4个劣质渣油（工业装置生成弹丸焦）和2个一般性质渣油（工业装置苛刻操作条件也没有生成弹丸焦）作为典型原料油，测定其理化性质作为研究对比。由TGA法发现，原料油起始反应温度越低（≤430℃），越易出现弹丸焦。最后还用重油快速生焦评价仪验证。.测定工业装置的弹丸焦、海绵焦、针状焦以及各种试验焦的理化性质，同时采用SEM、TEM、PLM、HGI、BET等手段进行表征。由于用SEM、TEM、PLM检测弹丸焦与海绵焦（由劣质渣油生成，两者微观形态相近），没有数据量化很难区分其差别。用BET检测弹丸焦与海绵焦，比表面积数值差别较大，可用数据描述并区分。.（2）完善焦化试验装置及研究条件.拥有管式连续生焦小试装置（获得焦化过程中间相）、延迟焦化中试装置（模拟工业装置）、快速搅拌间歇釜式生焦小试装置（液相区快速湍动）、重油快速生焦评价仪（静态生焦）等4套焦化试验设备，完善研究条件。.（3）对比分析工业焦和试验焦.选工业装置弹丸焦、海绵焦作为参照。对各种油样在不同试验装置、不同条件进行焦化实验，没有获得球形颗粒弹丸焦。对比分析工业焦与各种试验焦，发现试验焦宏观形貌类似海绵焦，而微观形貌类似弹丸焦。.（4）推测弹丸焦气相生焦历程.根据试验数据与工业实践，提出产生弹丸焦的原料性质和操作条件判据。归纳得出焦炭塔内油气速度是形成弹丸焦的关键参数，并推测弹丸焦属气相成焦历程，这有别于一般的液相成焦历程。.（5）提出预防弹丸焦对策.弹丸焦产生的因素错综复杂,提出“只要焦炭塔内气速≤0.08m/s就可避免弹丸焦出现”的预防对策。.取得的主要成果：.已公开出版1本编著。已公开发表7篇论文；另外2篇已录用。已申请2项发明专利，都已受理。制作、主讲1份远程教学课件，并在中国石化集团公司内公开使用。联合培养2名研究生，都取得硕士学位。.创新之处：.①用BET法准确快捷判断原料生成弹丸焦的可能性（起始反应温度≤430℃）；.②提出弹丸焦与海绵焦区别的新表征方法（BET法）及阈值（比表面积≤0.12 m2/g为弹丸焦，≥0.15 m2/g为海绵焦）；.③提出“弹丸焦气相生成历程”推测；.④提出预防弹丸焦出现的综合判据（焦炭塔气速≯ 0.08m/s）。