350萬t/a重油催化裂化裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)定

劉艷蘋，龍 鈺

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司， 山東 青島 266071）

石油化工

350萬t/a重油催化裂化裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)定

劉艷蘋，龍 鈺

（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司， 山東 青島 266071）

介紹了國內(nèi)某新建千萬噸級(jí)大型煉廠350萬 t/a重油催化裂化裝置設(shè)計(jì)及開工運(yùn)行情況。裝置采用美國UOP公司的RFCC工藝包，加工加氫裂化尾油、減壓蠟油和減壓渣油的混合原料。主要介紹了主要技術(shù)特點(diǎn)、開工運(yùn)行及標(biāo)定情況。

催化裂化; 開工運(yùn)行; 標(biāo)定; UOP

國內(nèi)某新建千萬噸級(jí)大型煉廠350萬t/a重油催化裂化裝置采用美國UOP公司的RFCC工藝包，加工加氫裂化尾油、減壓蠟油和減壓渣油的混合原料。

裝置包括反應(yīng)-再生部分、主風(fēng)機(jī)-煙機(jī)部分、分餾部分、氣壓機(jī)部分、吸收穩(wěn)定部分、產(chǎn)汽系統(tǒng)和CO鍋爐部分。主要生產(chǎn)干氣、液化石油氣、汽油、重石腦油、輕柴油組分；副產(chǎn)油漿。

裝置于2010年8月開工并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，2010年12月進(jìn)行了首次標(biāo)定。標(biāo)定從2010年 12 月14 日 9 時(shí)開始， 12 月 15 日 9 時(shí)結(jié)束，共計(jì)48 h。

1 工藝技術(shù)方案及特點(diǎn)

1.1 反應(yīng)-再生系統(tǒng)

（1）兩器系統(tǒng)采用并列型式，即重疊布置的兩個(gè)再生器與包含VSSSM快速分離器的反應(yīng)沉降器并列布置，形成高低并列的兩器結(jié)構(gòu)。

（2）從沉降器來的待生催化劑由第一再生器中部進(jìn)入，然后依靠重力通過半再生立管流入第二再生器底部，再從第二再生器下部通過再生斜管進(jìn)入提升管反應(yīng)器。主風(fēng)分兩路，大部分進(jìn)入第一再生器，在第一再生器內(nèi)與含炭量較高的待生催化劑接觸，進(jìn)行催化劑的貧氧再生，另一部分主風(fēng)進(jìn)入第二再生器，在這里與來自第一再生器的半再生催化劑接觸進(jìn)行富氧再生，富氧的二再煙氣通過煙氣分配器進(jìn)入一再催化劑床層以充分利用煙氣中的過剩氧。

這種一再在上、二再在下的再生器布置形式中，一段再生器采用了待生劑和主風(fēng)逆流接觸的不完全再生，在一定程度上提高了一段再生器燒焦的均勻性。二段采用過氧完全再生，保證了最終的燒焦效果，可使再生催化劑定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.05%。二再的過剩氧氣進(jìn)入一再進(jìn)一步利用，主風(fēng)利用率高，耗風(fēng)指標(biāo)低，煙氣流程較為簡單。

（3）反應(yīng)部分采用全平推流的垂直提升管反應(yīng)器，末端配置UOP專利技術(shù)的VSSSM渦流分離器和采用AFTM環(huán)形檔板設(shè)計(jì)的汽提段[1,2]，整個(gè)提升管出口快速分離結(jié)構(gòu)和汽提段用筒式容器與沉降器上部內(nèi)腔分隔開，容器頂部設(shè)置的油氣出口直接與沉降器單級(jí)旋風(fēng)分離器入口連接。該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)油氣與催化劑的快速分離，同時(shí)減少反應(yīng)油氣和汽提出來的油氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，有效降低過裂化和熱裂化反應(yīng)。

（4）采用預(yù)提升技術(shù)[3]。預(yù)提升介質(zhì)使催化劑在油滴接觸前，以環(huán)狀流形式向上運(yùn)動(dòng)，為催化劑和油滴均勻接觸創(chuàng)造條件。以干氣和蒸汽作為提升介質(zhì)，可以減輕催化劑水熱失活、降低蒸汽消耗。

（5）采用UOP專利技術(shù)的OptimixTM進(jìn)料霧化噴嘴。該噴嘴特點(diǎn)是蒸汽耗量低，霧化效果好，有利于改善產(chǎn)品分布并防止結(jié)焦[4,5]。

（6）采用UOP專利外取熱器。該外取熱器為催化劑全重力、下流式結(jié)構(gòu)，汽水循環(huán)系統(tǒng)采用泵增壓強(qiáng)制循環(huán)方式，取熱負(fù)荷可靈活調(diào)整。

1.2 機(jī)組部分

設(shè)置主風(fēng)機(jī)和備用主風(fēng)機(jī)組。為了回收再生煙氣的壓力能，主風(fēng)機(jī)采用帶煙氣輪機(jī)的三機(jī)組配置。主風(fēng)機(jī)組采用備機(jī)輔助啟動(dòng)方式，備用主風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)采用變頻軟啟動(dòng)。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，先開備機(jī)，待煙氣合格后，引入煙氣，由煙機(jī)啟動(dòng)主風(fēng)機(jī)，待主風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)速被拖動(dòng)到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)主電機(jī)，由煙機(jī)和主電機(jī)合力將主風(fēng)機(jī)組拖動(dòng)到正常轉(zhuǎn)速。

流化風(fēng)機(jī)組為外取熱器提供流化風(fēng)，入口為常壓，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。流化風(fēng)機(jī)共設(shè)兩臺(tái)，其中1臺(tái)操作，1臺(tái)備用。

富氣壓縮機(jī)采用離心式壓縮機(jī)，由中壓背壓蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。

1.3 分餾部分

分餾塔采用常規(guī)控制，塔頂為汽油和氣體產(chǎn)品，中部出重石腦油和輕循環(huán)油。塔頂產(chǎn)品采用冷回流控制，中部和下部設(shè)重石腦油循環(huán)回流、輕循環(huán)油回流、重循環(huán)油回流和塔底油漿回流取熱以控制產(chǎn)品質(zhì)量。正常情況下，重石腦油產(chǎn)品和輕循環(huán)油產(chǎn)品混合作為輕柴油餾分去加氫精制裝置，產(chǎn)品油漿作為燃料進(jìn)入工廠燃料油系統(tǒng)。

1.4 吸收穩(wěn)定部分

吸收穩(wěn)定部分包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩(wěn)定塔和相應(yīng)的冷換設(shè)備等。主要目的是將產(chǎn)品汽油、液化氣和干氣分開，控制液化氣和汽油產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)確保丙烯產(chǎn)品的回收率。

吸收穩(wěn)定部分根據(jù)解吸塔和穩(wěn)定塔塔底溫度不同采用了不同的熱源，分別設(shè)置了兩臺(tái)重沸器，在合理利用分餾塔過剩熱量的同時(shí)，也保證了塔底供熱的可調(diào)節(jié)性。穩(wěn)定汽油除一部分去吸收塔做補(bǔ)充吸收劑外，大部分送至汽油精制分餾裝置。

2 裝置標(biāo)定

2010年12月，裝置連續(xù)運(yùn)行滿3個(gè)月后進(jìn)行了首次標(biāo)定，主要考核裝置滿負(fù)荷運(yùn)行下的物料平衡、產(chǎn)品質(zhì)量、能耗以及工藝包專利商的性能保證值。性能考核的時(shí)間為連續(xù)48 h，期間裝置的進(jìn)料流量為418.98 t/h，設(shè)計(jì)進(jìn)料流量為418 t/h。

2.1 標(biāo)定期間主要操作參數(shù)

裝置標(biāo)定期間主要工藝操作參數(shù)見表1。

表1 主要操作參數(shù)Table 1 Main operating conditions

2.2 標(biāo)定結(jié)果

原料及主要產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)見表2-4。

表2 原料及回?zé)捰蜐{分析數(shù)據(jù)Table 2 Analysis data of feed and recycle slurry

表3 汽油分析數(shù)據(jù)Table 3 Analysis data of gasoline

表4 柴油分析數(shù)據(jù)Table 4 Analysis data of diesel

物料平衡見表5。

表5 物料平衡Table 5 Material balance

裝置能耗見表6。

2.3 標(biāo)定結(jié)果分析

（1）處理能力：裝置標(biāo)定期間，持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行達(dá)48小時(shí)，設(shè)備運(yùn)行良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，說明裝置的處理量達(dá)到了設(shè)計(jì)負(fù)荷。

（2）原料：標(biāo)定期間,混合原料的密度比設(shè)計(jì)值偏大較多，原料偏重且屬中間基原料，其中多環(huán)烷烴和多環(huán)芳香烴比例高，較難裂解，操作中采用增大劑油比等方法，以最大限度的將重油裂解為目的產(chǎn)品。

表6 裝置能耗Table 6 Energy consumption of the unit

（3）產(chǎn)品分布：汽油收率為39.42%，超過設(shè)計(jì)7.12個(gè)百分點(diǎn)，液態(tài)烴收率為17.17%，比設(shè)計(jì)高0.61個(gè)百分點(diǎn)，柴油收率為22.95%，比設(shè)計(jì)低9.91個(gè)百分點(diǎn)，總液收達(dá)到79.53%，比設(shè)計(jì)低了2.19個(gè)百分點(diǎn)，這主要是加工原料與設(shè)計(jì)原料性質(zhì)存在差別，為保證原料裂化，提高了反應(yīng)深度，汽油收率上升，柴油收率有所下降，焦炭和干氣收率有所上升，從而導(dǎo)致裝置總液收率比設(shè)計(jì)值略低。

汽油干點(diǎn)設(shè)計(jì)值為162 ℃，裝置實(shí)際生產(chǎn)根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益來控制汽油和柴油的切割點(diǎn)，所以穩(wěn)定汽油的干點(diǎn)為176 ℃，這導(dǎo)致穩(wěn)定汽油辛烷值較設(shè)計(jì)值偏低兩個(gè)點(diǎn)，同時(shí)也是柴油收率偏低的一個(gè)原因。

柴油能滿足公司規(guī)定的柴油95%點(diǎn)不大于363℃的指標(biāo)。

液態(tài)烴中丙烯體積分?jǐn)?shù)達(dá)到47.85%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于43.398%的設(shè)計(jì)指標(biāo)，證明添加的ZSM-5多產(chǎn)丙烯助劑發(fā)揮了很好的作用。

（4）燒焦能力：標(biāo)定中，第一再生器和第二再生器的燒焦比例約為75：25，與設(shè)計(jì)至一致；再生催化劑定炭分析僅為0.02%，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（5）關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行情況：原料油高效霧化噴嘴霧化性能良好，保證了重油與催化劑的接觸效果。

提升管反應(yīng)器末端設(shè)置的VSSSM渦流分離器使催化劑與反應(yīng)油氣實(shí)現(xiàn)了快速分離，減少了二次反應(yīng)，同時(shí)分離效果良好，油漿固含量為5.03 g/L。采用AFTM環(huán)形檔板設(shè)計(jì)的汽提段設(shè)有多段汽提蒸汽，汽提后待生劑上焦炭的氫含量為6.547%，說明汽提效果很好。

（6）能耗：裝置設(shè)計(jì)能耗為2447.73 MJ/t原料（合58.46 kg標(biāo)油/t原料），標(biāo)定能耗為2 479.2 MJ/t原料（合59.22 kg標(biāo)油/t原料），略高于設(shè)計(jì)值。這主要是由兩個(gè)原因造成的，第一，裝置生焦率高于設(shè)計(jì)值0.2%；第二，原設(shè)計(jì)中煙機(jī)的旁路蝶閥全部關(guān)閉，而根據(jù)國內(nèi)的操作習(xí)慣，標(biāo)定中是使用旁路蝶閥自動(dòng)控制兩器差壓，這導(dǎo)致少量煙氣沒有進(jìn)入煙機(jī)做功，煙機(jī)入口流量低于設(shè)計(jì)值，三機(jī)組主電機(jī)多耗電約1 000 kW。

3 結(jié) 論

裝置自開工后運(yùn)行穩(wěn)定，主要設(shè)備包括UOP專利設(shè)備及國產(chǎn)大型設(shè)備順利通過檢驗(yàn)，標(biāo)定結(jié)果顯示設(shè)備運(yùn)行可靠，可操控性強(qiáng)。由于原料性質(zhì)較差，導(dǎo)致裝置總液收比設(shè)計(jì)值略低，而總的產(chǎn)品分布較合理，丙烯收率也高于設(shè)計(jì)值。裝置的能耗比國內(nèi)同等規(guī)模裝置高出約15 kg標(biāo)油/t原料，主要是由于主風(fēng)機(jī)-煙機(jī)系統(tǒng)壓降大，煙機(jī)回收能量低；反再系統(tǒng)操作壓力低，導(dǎo)致分餾系統(tǒng)操作壓力低，使分餾系統(tǒng)回收的低溫?zé)釡p少；另外，余熱鍋爐的排煙溫度高達(dá)260 ℃，也是能耗增加的另一個(gè)原因。

［1］高建國，徐占定，等．120萬t/a催化裂化裝置沉降器改造施工技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2001，27(2)：33-35．

［2］肖佐華，夏銀厚．催化裂化裝置UOP技術(shù)改造[J].煉油設(shè)計(jì)，2001，31(6)：19-22．

［3］郭毅葳，王玉林，張劍波．采用UOP催化裂化技術(shù)加工大港常壓重油 [J].石油煉制與化工，2002，33(12)：9-13．

［4］趙海軍，趙峰，王玉林．UOP催化裂化反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用[J].石油與天然氣化工，2006，65(3)：211-216．

［5］朱維軍，徐占定，等．催化裂化裝置UOP技術(shù)改造中原料油噴嘴的安裝[J].石油工程建設(shè)，2001，27(6)：31-32．

Design and Performance Test of 3.5 Mt/a RFCC Unit

LIU Yan-ping，LONG Yu
（CPECC East China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

The design and operation of 3.5 Mt/a RFCC unit in a new refinery was introduced. The unit adopts the basic engineering design package of UOP, and the feedstock includes hydrocracking tail oil, vacuum gas oil and vacuum residue. The technical characteristics, operation and performance test of this unit were mainly discussed.

RFCC; Start-up; Performance test; UOP

TE 624

A

1671-0460（2011）12-1241-04

2011-10-15

劉艷蘋（1980-），女，山東青島人，工程師，碩士研究生，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）工業(yè)催化專業(yè)，研究方向：從事催化裂化裝置設(shè)計(jì)工作。E-mail：liuyanping@cnpccei.cn。