1 工艺概述
1.1 洗油加工系统
洗油加工系统是指宝钢三期从日本住友和新日铁联合引进的生产装置。原设计的原料是处理从焦油萘装置来的重质中油，从古马隆装置来的萘油以及从沥青焦装置来的焦化轻油，经蒸馏分离制取工业萘、洗油和β-甲基萘。
1997年引进以来，为了不断提高主要产品的质量和产量，经过多年的技术改进，已经不再处理原设计的原料。目前，洗油加工装置处理两种原料：一是古马隆装置来的萘油，二是焦油萘装置脱吡啶工序来的β-甲基萘油。
萘油经过脱酚、初蒸馏、工业萘蒸馏工序，生产出酚盐、轻质油、洗油、苊油、工业萘。β-甲基萘油经过初蒸馏、脱盐基、粗甲基萘蒸馏、β-甲基萘蒸馏、脱吲哚、脱色等工序，生产出β-甲基萘。
1.2 焦油萘蒸馏系统
焦油萘蒸馏系统是指宝钢在1978年引进新日铁公司焦油加工技术时的焦油萘蒸馏装置，包括焦油蒸馏、萘蒸馏、脱酚、脱吡啶和粗蒽的装置。
原料焦油经脱水，再经加热炉加热进入焦油蒸馏塔，生产出轻油、酚油、萘油（AMO)、重质中油、蒽油和软沥青。其中的轻油、酚油和萘油经脱酚装置处理，得到酚盐及相应的脱酚轻油、脱酚萘油、脱酚酚油。脱酚萘油送入萘蒸馏装置，生产出工业萘和甲基萘油。脱酚酚油和甲基萘油进入脱吡啶装置，得到硫酸吡啶和β-甲基萘油。重质中油和软沥青可配制成混油，作为燃料油外卖。
2 结渣问题分析
在过去几年的生产过程中，经常发生设备结渣问题，造成装置非计划停工，使设备能力、使用周期、产品质量受到一定的影响。
经过停工检查，发现结渣主要发生在洗油加工装置的脱酚洗净槽和初馏塔以及焦油萘蒸馏装置工业萘蒸馏的换热器、加热炉、脱吡啶的中和塔等处。调查发现，在焦油萘蒸馏装置脱酚萘油大槽内，有很多黑色的粉状物，古马隆装置蒸馏塔的再沸器也经常发生结渣。
对渣的来源进行分析，根据物料的加工流程，发现渣主要来自粗苯。粗苯含有多种不饱和化合物，受热和其他催化作用很容易聚合，在多次的蒸馏过程中，聚合物逐步炭化，最终变成了我们所看到的渣。
宝钢的粗苯在苯加氢装置进行初蒸馏，将粗苯分馏成轻苯和重苯。为了控制蒸馏过程产生的聚合物，蒸馏时不仅使用了减压条件，还加入了阻聚剂来控制热聚合的发生。
重苯被送往古马隆装置，在蒸馏塔中切取富集古马隆馏分，塔底得到的重质油称为萘油（NOH) 。萘油也就是重苯的蒸馏残油，其中含有粗苯在初蒸馏和重苯蒸馏过程产生的聚合物。萘油中的这部分渣，在洗油加工装置脱酚过程中，部分被转移到酚盐中。现在，洗油加工装置生产的酚盐混入焦油萘蒸馏装置的萘油脱酚塔中加以处理，这就使部分渣进入脱酚萘油中。脱酚萘油中的渣在工业萘蒸馏时，又进入了甲基萘油中，并造成工业萘加热炉和换热器结渣。在甲基萘油脱吡啶过程中，部分渣残留在中和塔等设备内，大部分渣与硫酸反应时产生的渣一起进入β-甲基萘油。
在洗油加工装置处理β-甲基萘油时，渣会累积在初馏塔的塔盘上，造成塔板阻力不断上升，最终影响蒸馏塔的长期运行，增加设备停工时间。在萘油蒸馏的过程中，初馏塔内也同样积累了许多渣。部分渣样列于表1。
表1 脱酚萘油中渣样的分析数据（％）
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灰分 |
甲苯不溶物 |
酚 |
氢氧化钠 |
碳酸钠 |
Fe2+ |
Na+ |
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10.51 |
52.01 |
8.96 |
1.58 |
7.48 |
0.4 |
6.85 |
3 解决结渣问题的方法
造成洗油加工装置萘油蒸馏系统和焦油萘蒸馏装置萘蒸馏系统部分蒸馏设备非计划停产的主要原因是设备中结渣，而渣的主要来源是处理萘油所造成。萘油中大部分的渣在初蒸馏时，通过塔底苊油带出，配入混油产品中外卖。β-甲基萘油中大部分的渣也是在初蒸馏时留在苊油中，通过混油带出系统。从酚盐带出的渣，随酚盐进入焦油脱酚系统，残留在脱酚萘油中，给工业萘蒸馏造成了一定影响。
将萘油从古马隆装置的萘油槽直接送到焦油萘装置的萘油槽，再用萘油输送泵经管线输送到焦油工作槽，与焦油混合后，送焦油蒸馏装置。在焦油蒸馏装置处理后，聚合物会留在对应的焦油馏分中。根据渣在油中分布情况，渣会留在重质重油后的馏分中，从而使渣不随甲基萘油流向洗油加工装置，造成初馏塔等设备的结渣，大大减少渣对洗油加工装置的影响。
根据萘油蒸馏各组分分析结果的比较，萘油中含有的物质对应分布在焦油蒸馏的酚油到重质重油之间的馏分中。所有的组分影响都在允许的波动范围内，不会对焦油蒸馏的馏分造成不利影响。焦油蒸馏中各馏分的对应关系如表2所示。
表2 焦油蒸馏中各馏分的对应关系
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萘油 |
甲基萘油 |
轻质油 |
洗油 |
工业萘 |
残油 |
苊油 |
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酚油萘油馏分+重质重油 |
萘油馏分 |
杂酚油 |
β-甲基萘油 |
工业萘 |
β-甲基萘油 |
重质中油 |
目前处理萘油蒸馏产品时，也是参照这些物料的用途来处理。轻质油配人杂酚油中处理，洗油是用作煤精洗油，轻质油也用作煤精洗油，苊油用来配制混油。因此，将一定量的萘油配入焦油蒸馏装置中，与焦油一起蒸馏，会使萘油中的各组分汇入相应的焦油馏分中，得到再一次重新分离，萘油中的渣也会随着进入较重质的馏分中。煤精厂粗苯蒸馏系统的残渣通过脱沥青塔蒸馏，残渣最后被回送到焦油中，再通过焦油蒸馏进入沥青系统。这也证明萘油配入焦油再进行处理是一个可行的方法。根据以上的分析，通过改变萘油的处理途径就可以解决系统的结渣问题。
4 改变萘油处理途径的优劣分析
4.1 焦油处理能力的影响
萘油进入焦油蒸馏装置中，如焦油年处理能力一定，将会增加焦油原料量，减少真正焦油的处理量。当国内其他生产厂焦油处理能力过剩时，反而会增加焦油装置的处理量。一些新的化产品加工装置，在考虑物料平衡时，可以将这些中间品的处理量计算入焦油加工量中。
4.2 脱酚装置的影响
萘油进入焦油后，洗油加工的脱酚装置可以停止运行。萘油经蒸馏分成几个馏分后，进行脱酚的物料量将会有所减少，并可使用再生碱液进行脱酚，统一了脱酚用碱规格。现焦油脱酚系统进行了扩能改造，有能力处理增加的原料量。
萘油中酚的质量分数在0.89％左右，这样的含量比重质重油中的含酚量还要少。2002年重质重油中酚的质量分数为3.58%，因此萘油在洗油加工装置进行酚回收，消耗比较高，因萘回收的关系又不能不进行脱酚焦油蒸馏时，进入重质重油中的酚量为焦油总酚量的10％左右，不用单独再回收。进入其他馏分中的酚类，都可以随馏分的脱酚得到回收。
洗油加工装置脱酚停产后，酚盐不再通过管道送往焦油萘装置，减少了管线的使用费用，也减少了焦油脱酚系统的质量波动。酚盐中的渣类对焦油系统的影响可以消除，脱酚萘油中的渣量大大减少，可减缓工业萘加热炉和换热器的结渣。甲基萘油中的渣含量明显降低，进一步可使β-甲基萘油中的渣含量减少，从而减少了对洗油加工初馏塔的不利影响。
4.3 脱吡啶的影响
萘油中喹啉的质量分数平均在0.95%，这样的含量比较低，单独回收的消耗较高。将其混入焦油中，一起进入甲基萘油中，在脱吡啶装置中加以处理。留在β-甲基萘油中的喹啉类，经洗油加工初蒸馏后，随甲基萘油一起进行脱吡啶，这样也使萘油中的喹啉类得到了合理的回收处理。
4.4 降低萘油蒸馏能源的消耗
根据生产实际数据整理所得，萘油单独处理时，每3. 3吨萘油约用去430m3焦炉煤气，每吨萘油用去130m3焦炉煤气。在焦油蒸馏装置，焦油蒸馏共用去的蒸汽和煤气量，全部按费用折合成焦炉煤气，总计1吨焦油用量约为50m3煤气。作为1吨焦油在焦油萘装置进行蒸馏，煤气可少用80m3，每年可以节约70万元左右。如果再加上减少蒸馏等工序的其他费用，年效益将会超过百万元。
4.5 降低物流成本
将古马隆所产的萘油送焦油工作槽与焦油一起蒸馏，物料的输送量及占用的管道、槽和泵等设备可有较多的节减。同样的物流量输送管线长度约减少一半，吨公里输送量约减少三分之二，可以节约部分输送电力及保温蒸汽。例如，将萘油直接送往焦油萘蒸馏装置小槽区，可节约从槽罐区到洗油加工装置约1300m管线，还可节约物料的输送电量、保温蒸汽及保温设备的使用费。
4.6 减少原料储量
现萘油的总储量约1300m3，等储存到一定量后，洗油加工装置才开始处理。萘油的中间槽存量处于较高位置，消耗一定的保温蒸汽，也占用了一定的流动资金。萘油送往焦油萘蒸馏装置，槽的容量可大大减少，省下多个大槽，保温等使用费可以减少。萘油不在洗油加工装置中处理，可以使洗油加工装置处理原料变为单一的β-甲基萘油，初蒸馏塔系统可以连续运行，不需要进行切换。现有β-甲基萘油储槽，不需要储存大量的β-甲基萘油原料，可以减少2～3个储槽。
4.7 工业萘蒸馏的影响
萘油中的大量萘资源，随焦油萘的萘油一起进行处理，生产出工业萘。洗油加工装置的工业萘蒸馏系统可以停用，减少一个工序，节约许多能源。因三期精萘所需的原料量固定，这部分产品的输送距离有所增加。但是，减少了一处工业萘的产出场所，总的工业萘管线长度可以减少，更有利于管理。
4.8 轻质油和苊油的影响
这两个馏分量比较少，加上萘油处理方向改变后，总的输送量和距离基本上没有大的变化。轻质油与焦油的杂酚油合并后，减少了单独的输送管线，洗油到古马隆的轻质油管线可以省下来不用。苊油变为重质重油后，增加了输送距离，但因其同重质重油共用一根管线送到油品配制装置，总的来说还是节约。
4.9 粗苯残油的处理影响
本文介绍的萘油是在重苯蒸馏切取古马隆馏分时产生的蒸馏残油，如果没有古马隆装置，萘油就不会产生。但是，只要有粗苯加工，粗苯的残油重苯一定会产生。目前国内许多焦化企业正在建设苯加氢装置，大多没有建古马隆生产装置，这样就会有重苯加工的去向问题。目前，大部分重苯作为产品直接外卖，部分重苯作为轻质油配入重质的沥青油中，作为燃料油外卖。还有作古马隆树脂，将闪蒸油作为轻质油外卖，生产溶剂油等。通过改变萘油处理途径的研究，我们同样能够得到重苯回配焦油中再一次进行蒸馏加工的方法。只要在焦油蒸馏时，对原料组成进行详细分析，就可以完成重苯的处理。
5 结论
(1) 萘油在洗油加工装置进行蒸馏，与改在焦油萘蒸馏装置同焦油一起蒸馏，可以达到同样的组分分离结果。
(2) 萘油与焦油一起蒸馏，可以将萘油中的聚合物等渣留在重质中油以下的重质油中，解决了萘油等设备系统的结渣问题。
(3) 在现有工艺生产流程中，萘油改为与焦油一起处理，每年可以节约100万元以上运行费用。
(4) 对于有粗苯加工和焦油加工装置的焦化企业，可以将粗苯蒸馏的残油即重苯或古马隆生产装置的萘油，再一次重新回到焦油蒸馏装置中处理，会收到更好的经济效益。
