6.13 催化裂化装置富氧再生工艺1

6.13 催化裂化装置富氧再生工艺
最早的流化催化裂化装置（FCCU）富氧再生工业实验是1958年由美国Linde公司在东芝加哥炼油厂的一套催化裂化装置上进行的。

据报道，试验中主风中的富氧浓度最高达到25.5w％，没有发现任何问题。

在上世纪60年代初期，有3 - 4套催化裂化装置采用了富氧再生技术。

随着掺炼渣油工艺的普遍发展，富氧再生应用更为普遍，著名的Shell和Amoco等公司的约20座炼油厂采用了此高新技术。

催化裂化作为石化行业最重要的二次加工手段，创造了巨人的经济效益和社会效益。

随着对轻质油品需求量的不断增加，重油催化裂化技术获得了长足发展，但同时也不可避免地带来了生焦量增加的问题，这就需要有更大的催化剂再生能力。

不过，在不追加新的投资的情况下，多数装置扩大再生能力是不容易的，主要是因为受到了主风机供风能力、再生器床层表观气体的线速和旋风分离器入口线速等因素的限制形成的“瓶颈”。

催化裂化装置富氧再生工艺通过向主风中掺入部分高浓度富氧以提高主风中的富氧浓度，在满足催化剂流化等正常操作所需主风量的前提下，从而提高装置处理能力或操作苛刻度。

该工艺还可优化产品结构、提高装置操作灵活性、降低能耗，经济效益显著。

6.13.1 催化裂化装置富氧再生工艺的主要优点
有关文献已阐述了炼油厂应用催化裂化装置富氧再生工艺的优点，综合起来主要有十二大优点：
1)提高装置的处理能力: 如美国东芝加哥炼油厂用25.5%的富氧,能提高装置的处理能力15%；
Pester炼油厂的催化裂化装置，在其它方面未做任何改动的情况下，采用富氧再生后，处理量由5Mt/a提高到6Mt/a;
2)提高转化率、改善装置收率：由于用富氧再生，烧焦强度提高，再生剂碳含量降低，催化剂平
衡活性和选择性上升，有利于降低焦炭和气体产率，提高高价值轻质油品的收率。

如用25.5%的富氧, 转化率能提高5%;
3)提高操作灵活性，适应季节性和原料的变化:如夏天,风机供风能力不足,用富氧可以灵活调节；
还可以灵活地调整装置加工量，以适应原油供应和成品油市场需求的变化;
4)可以提高装置操作苛刻度，进一步提高装置掺渣比，而不降低加工量。

如加工能力为474m3/d，
用富氧可提高到496m3/d，并掺炼15.3%的常压渣油, 年效益达100-300万美元;
5)在加工高硫含量原料油时，为了使氧化硫尽快转化，最好考虑应用富氧再生;
6)新建装置若考虑富氧再生，可节省再生系统、催化剂回收系统和能量回收系统的投资；
7)当再生器表观线速受限制时，用富氧再生在提高装置处理量或掺渣比的同时并不影响再生器床
层流化和催化剂损失，也不会增加对旋风分离器的磨损，同时也避免了CO锅炉中线速过高带来的问题；
8)可降低单位焦炭烧焦所需的耗氧量，如美国 Texas City 炼油厂,用普通空气耗氧为 3.12
Kg/Kg焦炭, 用富氧空气耗氧则降到3.02 Kg/Kg焦炭;
9)在提高再生器烧焦能力的同时，还可以控制再生器密相段烧焦更均匀；
10)使用富氧能减少NO X和SO X的产生;
11)有利于回收烟气能量，含氧量每增加1%，就意味着烟气量增加1.73%,这对烟气能量回收非常
有利;
12)工程上的收益:在较短的时间内便可实施；总投资少；停工短或不需停工；装置改动量极少。

6.13.2 催化裂化装置富氧再生工艺的应用效果
目前国内外已有几十套装置应用了富氧再生技术，一般富氧浓度为22-26%，综合效益均十分显著。

例如美国，催化裂化装置富氧再生工艺是富氧应用的第二大市场。

表6-13-1是美国Linde
表6-13-1 FCCU装置富氧再生各方案对比
注：数据来源于：侯言超. 催化裂化装置的富氧再生技术. 炼油设计. 1997, 27(5):10
公司的东芝加哥炼油厂采用富氧再生工艺的几种对比方案。

从该表可以看出：采用部分烧焦方式的方案5比较理想，其中主风中富氧的含量只提高1.15%百分点，而转化率却提高了4.5%百分点，每天净效益达9832美元。

表6-13-2则是国外另一催化裂化装置富氧再生工艺的具体实施例,从该表可以看出，每年综合效益高达二、三百万美元。

表6-13-2 国外一催化裂化装置富氧再生工艺的具体实施例
注：数据来源于：杨宝康, 吴秀章. 国外催化裂化装置富氢再生工艺. 燕山油化.1992，（4）：246
如用膜法富氧代替上表中的制氧系统, 以主风机供风能力不足为例，所需富氧流量大约13600Nm3/h，当电费为0.5元/度时,氧气价格不到2000$/d, 不足制氧机的一半费用,说明膜法更经济，而且膜法操作更简单、更安全、更灵活、更方便等！
国内北京燕山石油化工（集团）有限公司的炼油事业部于1998年在Ⅱ套渣油催化裂化装置上亦已应用催化裂化装置富氧再生工艺：当富氧浓度为24.4%时，再生器的烧焦能力从8.95t/h提高到10.85t/h，提高了21.2%，进而使该FCCU掺炼减压渣油的比例从57.1%提高到85.1%，再生催化剂烧焦强度可提高32%,提高了装置的操作弹性和催化剂再生效果，装置最终生产能力可提高23%，特别适合于老装置的原料重质化或扩能改造，通过富氧再生技术，的改造，并连续运转17个月表明：原
表6-13-3
注：数据来源于：杨宝康. 富氧再生技术在ＶＲＦＣＣ上的应用. 炼油设计. 2000, 30(3):30
料中减压渣油最高可达 85%以上，经对不同掺渣量工况进行标定,轻油收率在70%左右,液体收率在
80%左右,取得了较好的产品分布，每年总效益两千八百多万元人民币，表6-13-3是有关经济效益核算表，投资回收期不到2个月。

但要说明的是，北京燕山石油化工（集团）有限公司FCCU使用的富氧源为纯氧和空气混合物，由于制纯氧成本较高，还需特殊的安全设计，亦有可能混合不匀，造成局部氧浓度增高，而且施工、日常运行和管理等均必须非常严格，所以最好采用膜法富氧技术，因为它制得的富氧浓度较低，又非常均匀，不需安全设计，成本又低，操作也更简单、更安全等。

沈光林就北京燕山石油化工（集团）有限公司Ⅱ套渣油催化裂化装置上用的氧源和膜法富氧进行了技术经济评估，当电费为0.45元/度，膜法富氧装置按十年折旧时，膜法富氧每天的制氧费用大约24500元，而空分制氧费用为29481元，比膜法高20%多。

上面的评估是基于膜法采用的负压操作。

如果考虑到炼油厂有仪表风，采用正压法，这样仪表风的质量会更好：由于水蒸气的渗透系数比空气的大百倍以上，故仪表风的露点更低，含氧量亦少和更干净等，同时膜法制氧费用也更低,而且日常维护量也更少等。