CS-Ⅱ型噴嘴在MIP重油催化裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用

高 飛，尹 毅，張建國，朱金煒，韓英杰，秦遠中，李欣桐，李曉光

（中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

CS-Ⅱ型噴嘴在MIP重油催化裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用

高 飛，尹 毅，張建國，朱金煒，韓英杰，秦遠中，李欣桐，李曉光

（中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

介紹了CS-Ⅱ噴嘴在1.7Mt/a重油催化裂化裝置的應(yīng)用情況。工業(yè)試驗結(jié)果表明，在原料、催化劑、操作條件不變的情況下，改善了產(chǎn)品分布。使用CS-Ⅱ噴嘴后液化氣收率提高了1.3個百分點；汽油收率提高了1.1個百分點；柴油收率提高了0.3個百分點。干氣收率降低了1.5個百分點；焦炭收率降低了1.2個百分點；對產(chǎn)物性質(zhì)無不良影響。證明CS-Ⅱ噴嘴能有效地改善產(chǎn)品分布。

CS-Ⅱ噴嘴；重油催化裂化；應(yīng)用

大慶原油已進入三次采油期，原油中重組分含量越來越多，霧化要求越來越苛刻。撫順石化公司150萬噸/年重油催化裂化裝置以大慶原油減壓蠟油、減壓渣油、焦化蠟油等重質(zhì)油為原料。由于在進入反應(yīng)器與高溫再生催化劑接觸之前，重油催化裂化的原料油基本處于液相，而反應(yīng)是在氣相條件下進行的。原料油進料噴嘴的作用是將混合的重質(zhì)油霧化成極細小的霧滴，分散在高溫再生催化劑外表面，通過吸收高溫再生催化劑的熱量氣化后，擴散至催化劑微孔內(nèi)的活性中心上進行氣相催化裂解反應(yīng)，使大分子重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為氣體、汽油、柴油、回?zé)捰秃陀蜐{等產(chǎn)品。撫順石化公司150萬t/a重油催化裂化裝置（以下簡稱RFCC）進行了CS-Ⅱ噴嘴的工業(yè)應(yīng)用試驗，取得了良好的效果[1-5]。

1 工業(yè)試驗

1.1 裝置概述

RFCC于2000年8月建成投產(chǎn)。裝置包括反應(yīng)—再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、吸收和穩(wěn)定系統(tǒng)、煙氣能量回收機組、氣壓機、一氧化碳焚燒爐等部分。原設(shè)計能力150萬t/a。2010年10月RFCC進行MIP改造。設(shè)計能力達到170萬t/a。

1.2 CS—Ⅱ噴嘴簡介[6-18]

由于催化裂化的原料油屬于重質(zhì)餾分油，進入提升管與再生催化劑接觸之前，基本是液態(tài)，不易氣化。催化裂化反應(yīng)是在氣相條件下進行的，原料油若不能盡快汽化，將易形成熱裂化環(huán)境，引起焦炭收率升高，產(chǎn)品分布變差。原料油進料噴嘴的作用就是將重質(zhì)原料油霧化成極細小的霧滴，均勻地分散在催化劑表面上，進行氣相催化裂解反應(yīng)，以達到提高輕油收率又降低焦炭收率的目標。

圖1 噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 CS-Ⅱnozzle diagrammatic drawing

由圖1可知，CS-Ⅱ噴嘴的結(jié)構(gòu)是通過優(yōu)化喉管結(jié)構(gòu)尺寸，采用低壓降設(shè)計，屬于低流速噴嘴，能較好地減小催化劑破損，操作彈性大，不易結(jié)焦，運行平穩(wěn)；CS-Ⅱ噴嘴同時增加二次霧化蒸汽，消除噴頭處氣液分布不均的現(xiàn)象，改善夜霧區(qū)狀況，阻隔夜霧，噴嘴內(nèi)不同方向多級蒸汽流股沖擊霧化，噴射流覆蓋面積大而薄，增加噴嘴周邊長度；該型噴嘴的使用特點是該型噴嘴的改進是在噴頭處增加一圈蒸汽孔，在噴頭球面形成蒸汽幕，用來屏蔽噴嘴射流形成的低壓區(qū)，消除原料油的返混。優(yōu)化進料形式，消除噴嘴振動，降低霧化粒度，使油劑在提升管內(nèi)接觸更為均勻、迅速和充分，從而使反應(yīng)進行的更迅速徹底， 而且還可以有效地抑制返混，最終達到提高摻渣率和輕質(zhì)油收率的目的。

1.3 催化裂化裝置混合原料油性質(zhì)

CS-Ⅱ噴嘴使用前后均以大慶原油的減壓蠟油、焦化蠟油和減壓渣油等混合重質(zhì)油為原料?；旌显嫌托再|(zhì)見表1。由表1可知，增產(chǎn)柴油前后，密度、凝點、殘?zhí)康任镄曰鞠嗤f明工業(yè)試驗結(jié)果具有可比性。

表1 原料性質(zhì)Table 1 Properties of feedstock oil

1.4 主要操作條件

CS-Ⅱ噴嘴使用前后主要操作參數(shù)見表2。從表2可知，使用CS-Ⅱ噴嘴后，提升管出口溫度，原料預(yù)熱溫度和分餾塔頂溫度等主要操作參數(shù)基本不變。因此，工業(yè)試驗結(jié)果具有對比性。

1.5 催化劑性質(zhì)

CS-Ⅱ噴嘴使用前后催化裂化裝置均采用LV-23BC降烯烴催化劑，催化劑性質(zhì)見表3。從表3可知，使用CS-Ⅱ噴嘴前后催化裝置催化劑的各種測量密度、活性和定碳數(shù)據(jù)基本一致，因此，工業(yè)實驗結(jié)果具有可比性。

表2 主要操作條件Table 2 Main operation parameters

表3 催化劑性質(zhì)對比表Table 3 Properties of catalyst

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 對產(chǎn)品分布的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后RFCC裝置產(chǎn)品分布見表4。從表4可知，汽油收率由38.14%上升到39.01%，提高了0.87個百分點；柴油收率由28.30%上升到28.96%，提高了0.66個百分點；油漿收率由4.82%下降到4.05%，降低了0.77個百分點；干氣收率由5.27%下降到4.48%，降低了0.79個百分點；液化氣收率由15.57%上升到16.30%，提高了0.73個百分點；生焦由7.60%下降到6.90%，降低了0.70個百分點；油漿收率由4.82%下降到4.05%，降低了0.77個百分點；輕收由66.44%上升到67.27%，提高了1.53個百分點；總液收（汽油+柴油+液化氣）由81.93%上升到84.73%，提高了2.26個百分點。說明CS-Ⅱ噴嘴使用后汽油、柴油、液化氣收率上升，干氣、油漿和生焦收率下降，輕收上升，總液收上升，證明了CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，有效地減少大液滴，抑制原料油在催化劑外表面生焦熱裂化反應(yīng)，有利于減少氣體和焦炭收率同時保持催化劑活性。霧化后的微小液滴與高溫再生催化劑充分接觸后，迅速氣化擴散到催化劑活性中心，進行氣相催化裂化反應(yīng)，從而改善了RFCC裝置的產(chǎn)品分布。

表4 產(chǎn)品收率對比Table 4 Product distribution w,%

2.2 對汽油性質(zhì)的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后汽油性質(zhì)見表5。

表5 汽油性質(zhì)Table 5 Properties of gasoline

從表5可知，使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油的辛烷值略有上升，由88.7上升到89.1（研究法），汽油誘導(dǎo)期由647min下降到737min，說明使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油的二烯烴含量下降。誘導(dǎo)期的降低提高了汽油的穩(wěn)定性，有利于汽油的儲運。原因是CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，有效地減少大液滴，抑制催化劑外表面生焦熱裂化反應(yīng)，有利于保持催化劑活性。催化劑活性保持有助于氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，進而辛烷值略有提高。

2.3 對柴油性質(zhì)的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后柴油性質(zhì)見表6。從表6可知，使用使用CS-Ⅱ噴嘴后柴油的十六烷值由33.3上升到32.9，其他性質(zhì)基本不變。原因是CS-Ⅱ噴嘴能有效地減少進入反應(yīng)器的大液滴，減少生焦后對催化劑活性中心的覆蓋，導(dǎo)致異構(gòu)化反應(yīng)增多，柴油的十六烷值（異構(gòu)烴、芳烴＜正構(gòu)烴）略有下降。

表6 柴油性質(zhì)Table 6 Properties of diesel

2.4 對液化氣性質(zhì)的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后液化氣性質(zhì)見表7。

表7 液態(tài)烴性質(zhì)Table 7 Properties of LPG φ,%

從表7可知，液化氣組成中丙烯體積由使用前的39.64%上升到40.71%，其它組成基本不變。原因是在原料和主要操作條件基本不變的前提下，丙烯等小分子烯烴主要來自催化裂化一次反應(yīng)生成的輕質(zhì)油繼續(xù)滯留在催化劑活性中心發(fā)生的二次反應(yīng)，小分子烯烴含量的上升說明CS-Ⅱ噴嘴后，重質(zhì)原料油霧化效果好，有效地減少大液滴在高溫催化劑表面上的生焦反應(yīng)，從而保持催化劑活性。

2.5 對干氣性質(zhì)的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后干氣性質(zhì)見表8。從表8可知，使用使用CS-Ⅱ噴嘴前后組成基本不變。說明使用CS-Ⅱ噴嘴后對干氣性質(zhì)無不良影響。

表8 干氣性質(zhì)Table 8 Properties of dry gas φ,%

3 結(jié) 論

（1）使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油、柴油、液化氣收率上升，干氣和生焦收率下降，輕收上升，液收上升，證明了CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，抑制催化劑外表面生焦熱裂化反應(yīng)，改善了催化裂化裝置產(chǎn)品分布。

（2）使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油、柴油、液化氣、干氣性質(zhì)無不良影響，汽油辛烷值略有上升。

［1］侯芙生.煉油工程師[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995:151-177.

［2］侯祥麟.中國煉油技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2001:44-66.

［3］陳俊武.催化裂化工藝與工程[M].第二版.北京：中國石化出版社，2005:104-53.

［4］曹漢昌，郝希仁，張韓.催化裂化工藝技術(shù)與技術(shù)分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000:33-70.

［5］董 群，豐 銘，仇登可,等.催化裂化進料噴嘴技術(shù)的研究進展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2012,33(1)：31-37.

［6］田原.KH-4型高效噴嘴在催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2014,35(4)：19-22.

［7］李志超，王璐，楊朝合,等.FCC環(huán)管進料噴嘴對提升管中氣固流動結(jié)構(gòu)的影響[J].石油煉制與化工，2014,45(1)：47-50.

［8］蔣強，劉志剛.CS-II型霧化噴嘴在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].煉油與化工，2013,21(1)：36-38.

［9］魏巍.CS-II型高效霧化噴嘴在重油催化裂化裝置的應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2013,38(2)：125-128.

［10］岳馥川.CS-II噴嘴在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].煉油與化工，2013,24(4)：9-12.

［11］馬健.CCK-ⅣA型重油催化進料噴嘴的工業(yè)應(yīng)用[J].河南化工，2010,27(10)：27-28.

［12］鄭洪，文閆濤.CS-II型重油催化裂化進料噴嘴的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程，2009,39(5)：37-39.

［13］孫民利，葉安道.LPH-1型重油進料霧化噴嘴的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程，2009,39(2)：36-39.

［14］郭愛.催化裂化用新型高效霧化進料噴嘴的研制與工業(yè)應(yīng)用[J].工業(yè)催化2005,13(8)：21-23.

［15］焦偉州，劉耀宇.OPTIMIX高效霧化噴嘴在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2004,35(2)：48-50.

［16］寇栓虎，馮和平，劉德烈. CCK 型催化裂化進料噴嘴及其工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2002,33(2)：7-10.

［17］伍習(xí)初，王宏民，曹寶強，祝玲玲，毛羽.新一代催化裂化高效霧化噴嘴開發(fā)[J].石油化工設(shè)備,2001,30(4)：40-41.

［18］龔宏，張榮克，張蓉生.重油催化裂化新型進料噴嘴技術(shù)，石油煉制與化工[J]. 2000，31(3)：40-43.

Application of CS-ⅡType Feed Nozzle in MIP RFCC Unit

GAO Fei，YIN Yi，ZHANG Jian-guo，ZHU Jin-wei，HAN Ying-jie，QIN Yuan-zhong，LI Xin-tong，LI Xiao-guang
（Fushun Petrochemical Company No.2 Refinery，Liaoning Fushun 113006，China）

Application of CS-Ⅱ type feed nozzle in 1.7Mt/a RFCC unit was introduced. The application results show that, after application of CS-Ⅱ type feed nozzle, the product distribution can be improved with the same raw materials, catalyst, operation conditions; the yields of LPG, gasoline and diesel oil can be increased by 1.3%, 1.1% and 0.3%, respectively; the yields of gas and petroleum coke can be reduced 1.5% and 1.2%, respectively; the quality of products is not affected.

CS-Ⅱnozzle；RFCC；Application

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）02-0379-04

2014-12-20

高飛（1975-），男，遼寧撫順人，高級工程師，碩士，1994年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院：從事石油化工生產(chǎn)、技術(shù)、管理工作。E-mail：gf-ye@petrochina.com.cn。