催化裂化装置掺渣比改造后的运行优化

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2019年12月·第4卷·第6期

石油石化绿色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

催化裂化装置掺渣比改造后的运行优化

方海燕，张文华，林涛

（中国石化高桥分公司，上海 200137）

摘 要：项目主要考察催化裂化装置掺渣比改造后的运行优化。通过采用高效原料油雾化

喷嘴，提高渣油在提升管进料段的汽化率和汽化速率来降低焦炭产率，以及新增外取热器等一系列取热设备取走多余热量的措施来增大减渣的掺炼比；并通过对原油质量与催化进料进行跟踪，优化掺炼比，以确保催化装置的正常运行；同时建议装置适当增大催化裂化的反应深度，减少结焦的风险。

关键词：MIP 工艺 (多产异构烷烃) 掺渣比 反应深度

收稿日期：2019-7-22

作者简介：方海燕，硕士，工程师。2010年毕业于浙江大学应用化学专业，现在从事油品开发工作。

1 催化裂化装置概述

1.1 多产异构烷烃MIP 工艺

催化裂化多产异构烷烃MIP 工艺[1-3]是中国石化石油化工科学研究院通过对催化裂化反应机理的分析和中小型试验研究开发。该工艺采用新型反应器，在不同的反应区内实现裂化反应和氢转移及异构化反应以达到降低汽油烯烃含量，提高异构烷烃含量的目的。在降低汽油烯烃含量的同时，研究法辛烷值RON 基本不变或略有降低，马达法辛烷值MON 有所提高，抗爆指数基本不变，汽油的安定性得到改善。1.2 渣油特点

渣油主要有以下特点[4]：1）金属含量高。渣油中的重金属含量大大高于减压瓦斯油，其中镍、钒的影响特别重要，高浓度下能引起非选择性裂化，导致较高的气体产率，并使催化剂上沉积较多的焦炭。2）硫含量高。硫含量高对催化裂化后续加工过程有很大的影响，还会导致排放的烟气中硫化物增多，对环保不利。3）氮和氧含量高，导致催化剂活性降低，氮还会影响轻质油品的安定性。 4）沥青质和胶质含量高。

2 掺渣比的变化对催化裂化装置的影响

2.1 对催化裂化原料油性质的影响

催化裂化原料油的主要性质见表1。由表1可知：

1）掺渣量提高，原料油的密度、黏度增大。这对原料油的雾化、汽化效果产生不利影响，而雾化效果的好坏，对催化裂化反应的生焦量及装置的操作平稳性影响较大。渣油重组分的汽化率低不但使催化剂的流化效果变差，也给提升管内的催化反应过程带来不利影响。因此在掺渣比改造中更换6台原料油雾化喷嘴，采用高效原料油雾化喷嘴尽可能提高渣油在提升管进料段的汽化率和汽化速率，以保证原料油的迅速汽化，与催化剂充分接触发生反应，降低焦炭产率。

2）掺渣量提高，原料油的残炭值明显升高。这些变化导致了裂化反应过程中脱氢、生焦反应加剧，产物中焦炭产率增大，催化剂失活速率加快，活性降低，对裂化生成汽、柴油反应产生不利影响。焦炭产率的增大使催化剂再生的难度随之加大，再生器烧焦热负荷增大，反应－再生系统热量过剩，因此如何及时取出剩余的热量，保证两器正常运转，就成了重油催化裂化技术的关键问题之一。因此掺渣比改造中新增了外取热器等一系列的取热设备。

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3）掺渣量提高，原料中硫含量明显增高。在催化裂化反应过程中，一部分硫随焦炭一起沉积在催化剂的表面，影响催化剂的活性和选择性，且在催化剂再生时还会产生较多的二氧化硫，另一部分会进入裂化产物中的轻质油品中。

4）掺渣量提高，催化剂的污染指数提高。污染指数＝14 Ni＋4V＋Fe，其中：Ni，V，Fe—相应金属的含量，mg/kg。

5）掺渣量提高，可裂化指数CI变高。可裂化指数通常表征原料受热可以裂化的倾向程度。

2.2 对催化裂化产品分布的影响

催化裂化掺渣量提高前后产品分布比较见表2。

由表2可知，平均掺渣比由之前的24.5%提高到30.3%，掺渣比提高了5.8百分点。

1）焦炭产率由之前的6.41%到6.64%，焦炭转化率由9.44%增大到9.99%；氢气产率由之前的1.22%到1.41%，氢气转化率由1.80%增大到2.12%。表明了脱氢反应和生焦反应加剧，产品中焦炭产率增大。

2）裂化气中干气产率由改造前的3.97%增大到4.80%，C1＋C2由改造前的2.16%增大到2.58%，C3＋C4由改造前的11.12%下降到10.64%。这一变化可能与催化剂的活性降低有关。催化剂活性降低，必然导致催化裂化反应（正碳离子机理生成C3和C4）下降，而热裂化反应（自由基机理主要生成C1＋ C2）相对增加。

3）反应的非目的产物由13.62%增加到15.31%，油浆、焦炭和干气占比分别由之前的5.99%、6.41%、1.22%增大到7.26%、6.64%、1.41%。

4）反应的总转化率下降了1.4百分点，轻油收率下降了1.5百分点，汽油选择性降低了1百分点，而油浆组分则增加了近1.3百分点。这进一步表明，渣油掺炼量增大，对反应的转化率、选择性及轻油收率带来了不利影响，但是总体上影响不是很大。

2.3 对催化裂化产品主要性质的影响

对所得裂化产物中的汽、柴油、液化气主要性质进行了分析，以便考察掺渣量提高对裂化产物性质的影响，随原料油掺渣量的增大，所得裂化产物中汽、柴油以及液化气的性质略有差异，主要反映在以下几个方面：

1）汽油辛烷值略有降低，研究法辛烷值最低

表1 催化裂化原料油的主要性质

项目2014-42014-52014-62014-72014-82014-112014-122015-1掺渣比，%28.6327.8925.0522.2321.2032.0528.9630.01焦蜡比，%15.7721.9920.9818.5820.5619.8919.3021.28运动黏度（100℃）/（mm2/s）10.7810.6610.158.828.4110.1813.3913.19密度（20℃）/（kg/m3）910.1910.4915.5917.2917.6918.8921.2923.5残碳，% 4.48 3.72 4.01 3.46 2.63 4.40 4.51 4.09原料铁含量/（mg/kg） 6.60 4.35 4.35- 6.50- 3.85 3.00原料镍含量/（mg/kg）10.6011.1511.15-10.50-8.7012.00原料钒含量/（mg/kg） 4.56 4.29 4.29-9.00- 4.319.49原料硫含量，%0.3500.4000.3960.4260.4300.5650.4890.531原料氮含量/（mg/kg） 1 445.4721.0 1 476.9982.8926.7 1 009.8946.5 1 027.0 10%馏出温度/℃346.0352.5352.5350.0350.5352.5353.9354.1 30%馏出温度/℃431.0433.0433.0430.0419.5433.0426.8429.1 50%馏出温度/℃464.0466.5466.5467.0443.0466.0455.8456.8可裂化指数16.1716.1916.9117.1417.1917.3317.6818.00污染指数173.24177.61177.61-189.50-142.89208.96