開工汽油技術(shù)在廣西石化3.5Mt／a催化裂化的應(yīng)用

張 磊，田文君，熊新軍，于兆臣，鄒 衡，王 晶，劉華林

（中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

中國(guó)石油廣西石化3.5 Mt／a重油催化裂化裝置為新建裝置，設(shè)計(jì)采用美國(guó)UOP公司提供的工藝包，臺(tái)灣中鼎工程公司完成FEED設(shè)計(jì)，洛陽(yáng)院完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。該裝置于2010年8月28日一次開車成功，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)近10個(gè)月。裝置首次開工以及事故處理恢復(fù)開工，都體現(xiàn)出UOP設(shè)計(jì)的先進(jìn)理念，其中，筆者認(rèn)為開工時(shí)瓦斯充壓、開氣壓機(jī)、噴入開工汽油，不放或者少放火炬為十分寶貴的開工經(jīng)驗(yàn)。其中，瓦斯充壓在國(guó)內(nèi)多套裝置已有成功應(yīng)用，雖然國(guó)內(nèi)多套裝置設(shè)有提升管MGD汽油、急冷油技術(shù)［1~2］，但噴開工汽油仍較為少見。筆者就廣西石化開工噴開工汽油的益處和過程進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以便為國(guó)內(nèi)更加理解和熟練應(yīng)用該技術(shù)提供參考。

圖1為提升管噴開工汽油流程圖，從圖中可以看出，開工汽油分兩路進(jìn)入提升管反應(yīng)器，一路通過預(yù)提升干氣總管進(jìn)入；一路通過原料環(huán)形集合管進(jìn)入。通過原料環(huán)形管進(jìn)入主要為首次開工或者停工大檢修后原料環(huán)形管后部管線和噴嘴脫水升溫；而下部通過預(yù)提升干氣進(jìn)入提升管主要為故障恢復(fù)過程中使用。

2 開工汽油的使用方法

2.1 開工汽油的優(yōu)點(diǎn)

在成功引用開工汽油之前，一般催化裂化裝置都面臨以下困惑，尤其在兩器轉(zhuǎn)劑和升溫當(dāng)中。

（1）需要大量的低壓過熱蒸汽作為介質(zhì)預(yù)提升催化劑，以保證催化劑循環(huán)。

圖1 提升管開工汽油流程圖Fig.1 The flow Chart of Startup Nathpha

（2）較小的再生滑閥開度，導(dǎo)致催化劑流化不穩(wěn)定。

（3）沉降器稀相空間升溫困難。

（4）噴油之前，高溫再生催化劑接觸大量蒸汽導(dǎo)致水熱失活。

（5）分餾部分中段回流大量帶水，循環(huán)泵容易抽空。

（6）某些狀態(tài)下，不穩(wěn)定的催化劑流化可能造成沉降器部分催化劑跑損。

為了克服以上問題，UOP公司在廣西石化催化裂化裝置引入開工汽油流程。此流程主要優(yōu)點(diǎn)為：

（1）開工汽油熱容較開工蒸汽大得多，因此噴入開工汽油需要更大的催化劑循環(huán)量，這就能使再生滑閥的開度保持在一個(gè)更好調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)控制，也能使催化劑循環(huán)和反應(yīng)溫度得到平穩(wěn)控制，甚至可以將反應(yīng)溫度投入“自動(dòng)”控制。

（2）迅速氣化和部分分解的開工汽油可以提高沉降器旋風(fēng)分離器和VSS入口線速，提高旋分分離效果。

（3）開工汽油的引入可以降低預(yù)提升蒸汽和開工蒸汽用量，減少催化劑水熱失活。

（4）可以平穩(wěn)、均勻、可控地對(duì)提升管、沉降器進(jìn)行升溫，防止較大的溫差導(dǎo)致內(nèi)構(gòu)件受損。

（5）噴入的開工汽油進(jìn)入分餾塔上部，有利于分餾系統(tǒng)循環(huán)回流泵上量，防止帶水抽空。

（6）裂化生成的氣體可以保持氣壓機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 開工汽油的操作

2.2.1 噴入點(diǎn)的選擇

設(shè)計(jì)中給出兩種開工汽油進(jìn)入點(diǎn)，對(duì)于首次開工，從噴嘴進(jìn)入是不二選擇。但是如果為緊急停車恢復(fù)，最好的選擇為從預(yù)提升干氣引入。主要原因?yàn)椋?/p>

（1）如果從噴嘴引入，開工汽油會(huì)把環(huán)形管中大量原料油頂入提升管，容易引起結(jié)焦。

（2）多數(shù)裝置在切斷進(jìn)料后，會(huì)關(guān)閉原料噴嘴器壁閥，這樣給引入開工汽油帶來(lái)較大的工作量。

（3）為保護(hù)原料油噴嘴，230℃以上會(huì)引入原料霧化蒸汽，此外，為保證預(yù)提升段線速，也必須引入大量的預(yù)提升蒸汽和開工蒸汽，所以，選擇從預(yù)提升干氣引入，可以適當(dāng)降低預(yù)提升蒸汽用量。

2.2.2 噴入時(shí)間的選擇

類似開工燃燒油一樣，只要提升管底部溫度大于汽油在該壓力下的終餾點(diǎn)，便可以噴入開工汽油，但是為保險(xiǎn)起見，推薦的噴入溫度為315℃或者更高，最高不建議超過350℃。當(dāng)然也可以根據(jù)自己裝置實(shí)際情況合理選擇噴油溫度，如果選擇太高溫度，可能存在隨著溫度的升高而開工汽油并未全部引入，VSS或者VQS線速已經(jīng)超過最低不穩(wěn)定線速。建議依據(jù)以下公式（1）、（2）算出汽提段和沉降器旋風(fēng)分離器入口線速，在全部噴入開工汽油后，不超過VSS或者VQS最低不穩(wěn)定線速；伴隨溫度升高，通過調(diào)整蒸汽量，快速跨越VSS或者VQS最高不穩(wěn)定線速。具體線速因不同工藝專利商而不同。

沉降器旋風(fēng)分離器線速計(jì)算公式如公式（1）所示，加速段線速計(jì)算如公式（2）所示。

備注：公式（2）中5為再生斜管底部至預(yù)提升段溫降。

對(duì)于不同的噴原料油方法，可以使用不同的切出開工汽油方法。如果選用貧氧再生，而且使用快速噴油一再轉(zhuǎn)貧氧的方法，建議剛引入原料便關(guān)閉開工汽油，防止反應(yīng)溫度快速下降。如果使用緩慢噴入原料的方法，可以根據(jù)沉降器旋風(fēng)分離器線速關(guān)閉開工汽油。

3 現(xiàn)有裝置的改造使用

3.1 現(xiàn)有技術(shù)的使用

如果裝置已經(jīng)設(shè)置MGD汽油回?zé)捔鞒袒蛘呒崩溆土鞒?，那么在噴原料油之前從這些噴嘴引入開工汽油也是一個(gè)明智的選擇。然而，比起從預(yù)提升干氣處引入，還有一些缺點(diǎn)，主要是不能防止催化劑水熱失活。

3.2 現(xiàn)有裝置的改造方法

如圖2所示，如果沒有MGD汽油回?zé)捔鞒袒蛘呒崩溆土鞒蹋敲磽駲C(jī)增設(shè)一條開工石腦油流程（改造流程3）。如果有MGD汽油回?zé)捔鞒袒蛘呒崩溆土鞒?，僅需擇機(jī)在控制閥后部增設(shè)一條至預(yù)提升干氣的跨線（改造流程1、2），便可實(shí)現(xiàn)使用開工噴汽油技術(shù)。

圖2 開工汽油改造流程圖Fig.2 The modification process flow chart of Startup Nathpha

4 結(jié)論

通過開工汽油技術(shù)在廣西石化3.5Mt／a重油催化裂化裝置的成功應(yīng)用，得出如下結(jié)論：

（1）合理使用開工汽油，可以實(shí)現(xiàn)提前開氣壓機(jī)組，減少開工損失。

（2）可以合理控制開工過程中沉降器旋分線速。

（3）沉降器、提升管、分餾塔可以平穩(wěn)、可控地進(jìn)行升溫。

（4）分餾頂部回流不易帶水，循環(huán)泵不易抽空。

（5）現(xiàn)有裝置可以不用改造或者僅簡(jiǎn)單改造，便可實(shí)現(xiàn)開工噴汽油。

（6）該技術(shù)值得在業(yè)內(nèi)進(jìn)行推行。

符號(hào)說明：

V1—沉降器旋分線速，m·s－1；

V2—預(yù)提升段線速，m·s－1；

R—常數(shù)，8.314；

W1—沉降器蒸汽總量，t·h－1；

W2—再生催化劑循環(huán)量，t·h－1；

W3—開工石腦油質(zhì)量 t·h－1；

W4—預(yù)提升干氣質(zhì)量，t·h－1；

W5—回?zé)捰唾|(zhì)量，t·h－1；

W6—原料油質(zhì)量，t·h－1；

M1—水蒸汽摩爾質(zhì)量；

M2—夾帶煙氣摩爾質(zhì)量；

M3—開工石腦油摩爾質(zhì)量；

M4—預(yù)提升干氣摩爾質(zhì)量；

M5—回?zé)捰湍栙|(zhì)量；

M6—反應(yīng)油氣平均摩爾質(zhì)量；

CWF—原料殘?zhí)浚?/p>

I1—再生催化劑夾帶系數(shù)，0.00135；

I2—待生催化劑夾帶系數(shù)，0.00085；

Tb—標(biāo)準(zhǔn)溫度，273.15K；

Pb—當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；

Tf—反應(yīng)溫度，℃；

Pf—反應(yīng)壓力，MPa；

Tf1—再生斜管溫度，℃；

Pf1—再生滑閥后壓力，MPa；

At—沉降器旋風(fēng)分離器截面積，m2；

A—預(yù)提升段截面積，m2。

［1］ 王劍， 祈興國(guó).MGD技術(shù)在3.5Mt／a重油催化裂化裝置的應(yīng)用［J］.中外能源，2007，12（5）：79-81.

［1］ 李波，柴中良，董國(guó)森.催化裂化裝置采用MGD工藝的擴(kuò)能改造［J］.煉油技術(shù)與工程，2009，39（10）：14-18.