大摻渣比對催化裂化裝置的影響

王紅亮(中國石油天然氣集團(tuán)公司玉門油田分公司煉化總廠 甘肅 735200)

一、玉門煉化催化裝置簡介[1]

玉門煉化二套催化裝置始于1994年11月建成投產(chǎn)，初始加工量為50萬噸/年，所加工的原料為混合蠟油，為了增產(chǎn)柴油，于2002年7月進(jìn)行了MGD改造，2004年9月為優(yōu)化全廠重油加工，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高全廠的經(jīng)濟效益，裝置進(jìn)行了重油催化裂化改造工程。改造后，裝置設(shè)計年加工量為80萬噸/年，加工原料為蠟油和渣油。設(shè)計摻渣量為50%。

二、渣油的特點[2]

渣油中，各污染物含量的范圍如表1—1所示。

渣油主要有以下特點：

1.金屬含量高，渣油中的重金屬含量大大高于減壓瓦斯油。其中Ni、V的影響特別重要，高濃度下能引起非選擇性裂化，導(dǎo)致較高的氣體產(chǎn)率。并使催化劑上沉積較多的焦炭。

2.硫含量高，硫含量高對催化裂化后續(xù)加工過程有很大的影響，還會導(dǎo)致排放的煙氣中硫化物增多，對環(huán)保不利。

3.氮和氧含量高，導(dǎo)致催化劑活性降低。

4.瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量高。

5.氫含量高。

三、大摻渣比對反應(yīng)崗位的影響

由于渣油中重金屬含量高，在進(jìn)行大摻渣比的反應(yīng)過程中，原料中的重金屬鎳、釩等幾乎全部沉積在催化劑上，鎳起脫氫作用，而V主要通過在催化劑顆粒間的遷移，破壞催化劑中沸石的晶體結(jié)構(gòu)，使催化劑中毒，導(dǎo)致其選擇性變差，活性下降。我裝置使用金屬鈍化劑來降低重金屬對反應(yīng)的影響，目前效果良好。

而渣油中的硫含量比較高，硫會污染催化劑，使催化劑的選擇性和活性變差，產(chǎn)品分布變壞，質(zhì)量下降，氣體產(chǎn)率增加。

當(dāng)大摻渣比時，由于催化劑上的焦炭增加，系統(tǒng)進(jìn)行的燒焦負(fù)荷就大，系統(tǒng)熱量就大，為了維持熱量平衡，就需要增大取熱系統(tǒng)的取熱量，但是外取熱器下滑閥開大，又會導(dǎo)致燒焦罐起始燒焦溫度降低，這樣大部分焦炭就會在二密床層和稀相燃燒，造成尾燃，導(dǎo)致煙機入口煙氣溫度上升，加入一氧化碳助燃劑后，可暫時防止尾燃，但是一直保持大殘渣比時，尾燃的現(xiàn)象會經(jīng)常出現(xiàn)。

還有就是大摻渣比的時候，需要高反應(yīng)溫度，這樣油漿換熱器和原料預(yù)熱爐的負(fù)荷就大，但是高反應(yīng)溫度下，反應(yīng)不僅可以裂化重組分，同樣可以裂化汽油組分。

催化裂化裝置加工渣油的主要問題是如何控制生焦量，所以選擇合適的催化劑和采取有效的操作條件才能取得好的產(chǎn)品分布，一般選用專用的重油裂化催化劑，在反應(yīng)條件上，采取短反應(yīng)時間，低反應(yīng)壓力，大劑油比，高反應(yīng)溫度。我裝置目前使用的是CDCM催化劑，兩段提升管以減少反應(yīng)時間，反應(yīng)壓力控制在0.17MP左右，新鮮催化劑的補充量也比較大，以保證有足夠的活性中心，反應(yīng)溫度一提505℃，二提520℃，燒焦罐出口溫度650℃，以保證燒焦強度。

四、大摻渣比對分餾崗位的影響

大摻渣比條件下，從反應(yīng)過來進(jìn)入分餾塔的油氣中重組分增多，輕組分相對蠟油催化較少，表現(xiàn)在分餾崗位回?zé)捰凸抟好妗⑺滓好孑^高，為了防止液面超高，使反應(yīng)壓力增高，就需要減少油漿回流取熱量，但由于分餾塔入口氣體較高，出口產(chǎn)品溫度較低，需要靠整個塔盤的回流取走大量的剩余熱量，而減少塔底油漿的取熱量，就需要增大中段和塔頂?shù)娜崃俊?/p>

?

而由于重組分的增大，為了減少油漿和回?zé)捰偷漠a(chǎn)量，增大柴油和汽油等輕質(zhì)油的收率，就需要提高中段溫度，中段溫度的提高，又會造成柴油閃點不合格。為了降低汽油的干點，使汽油合格，就要降低塔頂溫度，冷回流量就會加大，而冷回流加大，會使分餾塔頂壓力上升，使反應(yīng)壓力上升，也可能導(dǎo)致反應(yīng)壓力的波動。

反應(yīng)壓力進(jìn)入分餾塔的油氣溫度上升的話，也會導(dǎo)致柴油出塔溫度上升，為了降低柴油出裝置的溫度，就會加大冷卻器和空冷的負(fù)荷，導(dǎo)致能耗加大。

我裝置采用的是MGD技術(shù)，多產(chǎn)柴油和液態(tài)烴，隨著摻渣量的加大，會導(dǎo)致輕柴油質(zhì)量變差，主要表現(xiàn)在:膠質(zhì)升高，油品安定性性差，顏色變深，十六烷值降低等幾個方面。

五、大摻渣比對吸收穩(wěn)定崗位的影響

由于大摻渣比的影響，從分餾過來進(jìn)入V301的富氣，由于反應(yīng)溫度的升高，導(dǎo)致組分中C1和C2組分的增多，從再吸收塔出來的干氣產(chǎn)量增多。而凝縮油進(jìn)入解析塔，從解析塔底部出來的脫乙烷汽油再進(jìn)入穩(wěn)定塔，由于其中C3和C4組分減少，從穩(wěn)定塔頂出來的液態(tài)烴量減少，有時候無法維持液態(tài)烴罐V303的液面。而為了盡量維持V303的液面，不得不提高穩(wěn)定塔底和塔頂溫度，但是會導(dǎo)致穩(wěn)定汽油10%點過高，汽油不合格，液態(tài)烴中C5組分也會增多，C5不易氣化而造成液態(tài)烴帶油，作為化工原料使用時，目的產(chǎn)品C3、C4的收率會下降。而提高塔底溫度，增大塔底加熱量，會受到熱源不足的限制，增大塔頂液化氣冷卻器的負(fù)荷，降低冷凝效果，使不凝氣增多，塔壓增高。

而分餾中段溫度的提高，解析塔底重沸器加熱量大，會使塔底溫度升高，解吸氣增多，而進(jìn)入穩(wěn)定塔的輕組分進(jìn)一步減少，得降低重沸器的取熱量。

六、大摻渣比對精制崗位的影響

大摻渣比的反應(yīng)條件下，原料含硫量較高，使的汽油中總硫醇含量增加，而且其中大分子硫醇比較多，經(jīng)過堿洗后，汽油硫醇硫會合格，但是有時候博士實驗不會通過。

綜上所述，大摻渣比對整個催化裂化反應(yīng)以及后續(xù)加工過程都有很明顯的影響，即使如此，我們也應(yīng)該看到重油催化裂化帶來的經(jīng)濟效益。在大摻渣比條件下進(jìn)行催化裂化反應(yīng)時，可以在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化[3]：使用高效霧化噴嘴；改進(jìn)快分；提升管溫度控制；發(fā)展產(chǎn)品后處理,清潔環(huán)境、生產(chǎn)清潔燃料；增產(chǎn)丙烯等化工原料；改進(jìn)催化劑,提高渣油轉(zhuǎn)化率,改善焦炭和干氣的選擇性,提高抗Ni和抗V能力,增產(chǎn)丙烯,；增加脫硫和降烯烴等功能降低污染物排放,減少煙氣處理改進(jìn)設(shè)備,提高效率。

[1]曠軍虎，楊永國等，《80萬噸/年重油催化裂化裝置操作規(guī)程》，中石油玉門煉化總廠，2006.11.

[2]馬伯文主編，《催化裂化裝置技術(shù)問答》，中國石化出版社，2003.

[3]重油加工技術(shù)的進(jìn)展及加工趨勢，來曉燕，張艷華，2008.