油漿過濾技術(shù)在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用

黃 富 張 楊 彭國峰 孟令棟

(中國石油四川石化有限責(zé)任公司，成都 611930)

工業(yè)化應(yīng)用

油漿過濾技術(shù)在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用

黃 富 張 楊 彭國峰 孟令棟

(中國石油四川石化有限責(zé)任公司，成都 611930)

介紹了全自動油漿過濾系統(tǒng)在中國石油四川石化有限責(zé)任公司2.5 Mt/a重油催化裂化裝置上的應(yīng)用。結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行并進(jìn)行自動化操作,催化油漿處理量達(dá)19.4 t/h，油漿固含量(灰分)由濾前平均2 070 μg/g降至濾后平均120 μg/g,達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo),同時提高了油漿外賣價格,裝置每年可增加收益3 250萬元,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

催化裂化 油漿 過濾器 灰分

催化裂化是最主要的重油輕質(zhì)化過程之一。一般煉油廠催化裂化裝置外甩油漿的量約占原料量的5%，全國每年產(chǎn)生的催化裂化油漿超過5 Mt。催化油漿中一般含有2 000 μg/g以上的催化劑顆粒,不管是作為燃料油出廠或作為焦化原料，還是用于制造炭黑和針狀焦的原料,或是進(jìn)行芳烴抽提生產(chǎn)橡膠添加劑等進(jìn)一步加工利用或者開發(fā)高附加值產(chǎn)品,都需要降低油漿中的固體含量[1]。由于催化油漿密度大、黏度大、凝固點(diǎn)高、含有固體催化劑顆粒等不利因素，很多石化企業(yè)凈化分離催化油漿的效果都不理想。一直以來，國內(nèi)外石化企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)十分關(guān)注凈化分離催化外甩油漿技術(shù)。中國石油四川石化有限責(zé)任公司(以下簡稱四川石化)采用一種重油催化裂化油漿全自動過濾系統(tǒng),在2.5 Mt/a重油催化裂化裝置上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。油漿過濾器自2014年5月投入運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好，累計(jì)處理油漿27 kt，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

1 重油催化裂化裝置及油漿過濾系統(tǒng)介紹

1.1 四川石化重油催化裂化裝置介紹

四川石化2.5 Mt/a重油催化裂化裝置，由反應(yīng)再生單元、熱工單元、煙氣脫硫單元、分餾單元、吸收穩(wěn)定單元和產(chǎn)品精制單元組成，以加氫重油為原料，主要生產(chǎn)干氣、液化氣、汽油、柴油和油漿等產(chǎn)品。該裝置采用中國石化石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的降低催化汽油中烯烴含量的MIP-CGP新工藝，并且采用MIP專用降烯烴催化劑，在常規(guī)的提升管反應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一些有用的二次反應(yīng)以改善產(chǎn)品質(zhì)量，最大化生產(chǎn)異構(gòu)烷烴，在降低催化汽油的烯烴含量的同時，保持汽油的辛烷值基本不變。

在工業(yè)運(yùn)行過程中, 催化裂化裝置原料油和生產(chǎn)的催化裂化油漿主要性質(zhì)見表1。

表1 重油催化裂化裝置原料油和油漿基本性質(zhì)

1.2 油漿過濾系統(tǒng)工藝原理

油漿過濾系統(tǒng)的核心元件是多孔金屬粉末燒結(jié)濾芯。當(dāng)熱油漿通過過濾元件時，油漿液體可以穿過濾芯，潔凈的油漿(濾清液)進(jìn)入到下游裝置，而固體催化劑顆粒則被截留在濾芯的內(nèi)表面。過濾下來的固體催化劑濾餅用干氣反沖洗排放到濾餅接收罐。

在排渣過程中，快速的壓力釋放和濾清液的反向流動可以將濾芯內(nèi)表面的固體迅速剝離，并使過濾器內(nèi)部的所有介質(zhì)通過排渣閥流出過濾器。

投用之后，整個油漿過濾過程由可編程邏輯控制器(PLC)程序控制預(yù)熱、預(yù)膜與過濾、反沖洗、排渣、停車等過程，由PLC程序控制的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動和手動兩種操作方式，但由于油漿過濾系統(tǒng)有32個程控閥控制，一般僅用自動控制運(yùn)行，無需人工干預(yù)操作。

1.3 油漿過濾系統(tǒng)工藝流程

油漿過濾系統(tǒng)由1臺預(yù)過濾器和2臺精過濾器，1臺濾餅接收罐，1臺干氣穩(wěn)壓罐及配套儀表閥門組成(見圖1)。

圖1 油漿過濾器工藝流程

催化裝置的外甩油漿經(jīng)過冷卻，將溫度降到280～300 ℃，經(jīng)過預(yù)過濾器后分兩路，分別進(jìn)入精過濾器A和精過濾器B，經(jīng)過濾成為澄清油漿后送出裝置。反沖洗干氣從預(yù)過濾器、精過濾器A、精過濾器B頂部進(jìn)入，將濾餅從過濾器底部排出壓送至濾餅接收罐。濾餅接收罐內(nèi)的濾餅隨催化回?zé)捰陀酶蓺鈮核腿ゴ呋鸦嫌凸捱M(jìn)行回收利用。預(yù)過濾器、精過濾器A、精過濾器B和濾餅接收罐氣相經(jīng)放空閥放空去火炬線。

用于置換的回?zé)捰屯ㄟ^反沖洗進(jìn)入油漿過濾系統(tǒng)，分別進(jìn)入預(yù)過濾器、精過濾器A、精過濾器B和濾餅接收罐。柴油流程與回?zé)捰土鞒滔嗤?，在裝置長期停車時，柴油代替回?zé)捰椭脫Q過濾系統(tǒng)內(nèi)的油漿。置換過濾系統(tǒng)內(nèi)油漿的回?zé)捰蛣t通過回?zé)捰头邓€進(jìn)入分餾塔。回?zé)捰秃筒裼土硪粋€作用是停工后的再次開工需用其對油漿過濾系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱至200 ℃左右。

2 油漿過濾器的工業(yè)應(yīng)用

油漿過濾系統(tǒng)與催化裂化裝置同步施工并完成吹掃、試壓和油運(yùn)等過程，對每個控制閥、流量計(jì)、液位計(jì)、壓力計(jì)及相關(guān)的控制程序需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試，在催化裝置開工運(yùn)行平穩(wěn)后投用。油漿過濾器具有以下特點(diǎn)：(1)油漿低溫黏度大，為保證油漿流動阻力小，與其中催化劑顆粒有效分離，必須在較高溫度下過濾；(2)高溫油漿很容易自燃，對過濾器嚴(yán)密性的要求較高；(3)程控閥和運(yùn)行程序必須進(jìn)行調(diào)試。

從運(yùn)行的情況來看, 油漿過濾系統(tǒng)操作十分方便, 在自動模式下系統(tǒng)能夠自動完成全部填充、預(yù)膜、過濾、反沖洗、排渣等操作。PLC操作系統(tǒng)在中控室進(jìn)行獨(dú)立操作，且有DCS畫面進(jìn)行監(jiān)控。

油漿過濾系統(tǒng)停車過程中，系統(tǒng)不用任何人工切換，操作人員直接進(jìn)行PLC “反沖洗停車”程序即可，系統(tǒng)將自動完成置換、反沖洗、排渣等操作程序。油漿過濾系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，其開停工不影響重油催化裂化裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

表2為油漿過濾系統(tǒng)典型工藝參數(shù)，表3為過濾前后部分油漿灰分?jǐn)?shù)據(jù)對比。從表3可知：油漿灰分含量已經(jīng)下降至200 μg /g(設(shè)計(jì)指標(biāo))以下,油漿過濾系統(tǒng)對油漿灰分的平均脫除率達(dá)到了94.2%,達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表2 油漿過濾器工藝參數(shù)

表3 油漿過濾器過濾前后油漿對比

油漿過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量為19.4 t/h，處理量較大，占地面積僅為10 m2左右，過濾后的油漿經(jīng)過冷卻至70～90 ℃后送出裝置。由于油漿過濾器壓差僅為0.02 MPa左右，壓降很小，操作壓力較高，因此無需額外增加機(jī)泵升壓外送，減少了投資成本。

該油漿過濾系統(tǒng)達(dá)到發(fā)生如下狀況時會導(dǎo)致連鎖停車：分程控閥回訊時間超過15 s，3個過濾器任何一個壓差超過0.35 MPa，進(jìn)料流量達(dá)到超負(fù)荷28 t/h,精過濾器A和精過濾器B入口閥同時關(guān)閉。停車時油漿會繞過過濾系統(tǒng)，此時油漿過濾器旁路閥打開，油漿進(jìn)出過濾器的閥門關(guān)閉。在故障條件下，油漿過濾系統(tǒng)的自動聯(lián)鎖停車對催化裂化裝置運(yùn)行沒有影響。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

油漿過濾系統(tǒng)作為重油催化裂化一個撬裝單元，占地面積小，投資少，加工負(fù)荷寬于催化裂化的60%～110%負(fù)荷范圍，操作彈性大，全自動運(yùn)行，無需操作人員干預(yù)，增加人力成本很少。四川石化2.5 Mt/a催化裂化裝置油漿過濾系統(tǒng)投用以來,物料和動力消耗很少，其開停對催化裂化裝置平穩(wěn)運(yùn)行沒有影響。

根據(jù)設(shè)計(jì)，四川石化2.5 Mt/a催化裂化裝置每年產(chǎn)生的162.5 kt產(chǎn)品油漿，經(jīng)計(jì)算,加裝油漿過濾器過濾后的油漿價格增加200元/t，每年可以增加經(jīng)濟(jì)效益3 250萬元，且節(jié)省了重油輸送和存儲過程中催化劑沉積所引起的管道和油罐堵塞的清理費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

4 結(jié)論

(1)油漿過濾系統(tǒng)利用多孔金屬粉末燒結(jié)濾芯材料作為過濾組件,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行并自動完成填充、預(yù)膜、過濾、反沖洗、排渣等過程，處理能力達(dá)到19.40 t/h。

(2)該油漿過濾系統(tǒng)工業(yè)運(yùn)行及數(shù)據(jù)過濾效果,外甩油漿灰分由平均 2 070 μg/g 降至120 μg/g，油漿灰分脫除率達(dá)到94.2%。

(3)過濾后油漿用途廣泛，按照增加200元/t來計(jì)算，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益3 250 萬元。

(4)油漿過濾系統(tǒng)投用后無需增加輸送泵，僅用循環(huán)油漿泵即可滿足油漿過濾器運(yùn)行和輸送需要，動力和物料消耗很少。

(5)油漿過濾系統(tǒng)可與催化裂化裝置同步進(jìn)行吹掃、試壓、油運(yùn)等操作，同時作為獨(dú)立系統(tǒng),開停工對重油催化裂化裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)沒有任何影響。

[1] 李鋒林,韓忠祥,孫昱東.催化裂化油漿的綜合利用[J].山東化工,2007,36(9)：6-8.

中國煤(甲醇)制烯烴裝置現(xiàn)狀與規(guī)劃

截至2014 年第四季度，中國共有9 個煤(甲醇)制烯烴(CTO/MTO)項(xiàng)目投入運(yùn)行，其中2014 年新投產(chǎn)3 個項(xiàng)目——陜西延長中煤榆林能源化工有限公司延長石油靖邊能源化工項(xiàng)目、中煤能源陜西榆林煤化工項(xiàng)目和神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇制丙烯(MTP)二期項(xiàng)目。

2014 年8 月，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)500 kt/a MTP 二期項(xiàng)目打通全流程，產(chǎn)出純度99.88%的合格丙烯及牌號為1102K 的合格聚丙烯產(chǎn)品。神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)利用兩套MTP 和新建4 000 kt/a煤制油副產(chǎn)品，正在建設(shè)1 400 kt/a副產(chǎn)品裂解制烯烴項(xiàng)目，產(chǎn)能為600 kt/a聚丙烯、450 kt/a聚乙烯、150 kt/a合成氨，預(yù)計(jì)將于2017 年投產(chǎn)。

延長石油靖邊能源化工項(xiàng)目于2014 年6—7 月先后實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴(DMTO) 裝置、聚烯烴裝置和甲醇裝置試車成功。

中煤能源陜西榆林煤化工項(xiàng)目也于2014 年7 月底打通全流程，目前這兩個項(xiàng)目開工率可達(dá)70%以上。新投產(chǎn)的煤制聚烯烴以聚乙烯線性膜料和聚丙烯拉絲料為主，對聚烯烴通用料的期貨和現(xiàn)貨都產(chǎn)生了明顯沖擊。

延長石油延安煤油氣資源綜合利用項(xiàng)目2014 年2 月與北京石油化工工程有限公司簽訂EPC 總承包合同，項(xiàng)目計(jì)劃2016 年進(jìn)入試車階段。

中煤集團(tuán)陜西榆林煤制烯烴項(xiàng)目于2013 年獲國家發(fā)展改革委員會批準(zhǔn)，目前正處于前期工作階段。

在2014 年之前已投產(chǎn)的6 個煤(甲醇)制烯烴項(xiàng)目中，神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目于2010 年8 月試車成功，二期項(xiàng)目將在充分利用一期工程現(xiàn)有項(xiàng)目裝置預(yù)留地和生產(chǎn)配套輔助設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，規(guī)模為1 800 kt/a煤制甲醇及700 kt/a甲醇制烯烴，目前已進(jìn)入前期工作階段。

大唐多倫煤化工MTP裝置2014 年工作目標(biāo)是全年聚丙烯產(chǎn)量力爭370 kt。2014 年4 月，3 號氣化爐達(dá)到100%負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，合成氣產(chǎn)量為2.38×105m3/h，2 號氣化爐負(fù)荷93%。

中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司甲醇制烯烴 (SMTO)裝置2014 年上半年平均負(fù)荷107%，8 月實(shí)現(xiàn)了112%的高負(fù)荷運(yùn)行，此外還于4 月成功實(shí)現(xiàn)了C4烯烴催化裂解(OCC)裝置與SMTO裝置的耦合，大大提高了乙烯和丙烯的收率，烯烴產(chǎn)能從200 kt/a增加到220 kt/a。

中國惠生(南京)清潔能源股份有限公司MTO/OCP 項(xiàng)目于2013 年9 月投產(chǎn)，截至2014 年6 月，該項(xiàng)目累計(jì)生產(chǎn)超過134 kt的輕質(zhì)烯烴產(chǎn)品，其各項(xiàng)運(yùn)營指標(biāo)以及輕烴質(zhì)量和產(chǎn)量均表現(xiàn)優(yōu)異，符合預(yù)期目標(biāo)。

寧波富德能源有限公司(原寧波禾元化學(xué)有限公司)外購1 800 kt/a甲醇DMTO 制500 kt/a乙二醇、400 kt/a PP 項(xiàng)目自2013 年1 月投產(chǎn)以來運(yùn)行良好。

2014 年7 月，吉林民營企業(yè)康乃爾集團(tuán)和生命人壽保險公司宣布計(jì)劃聯(lián)合投資45 億美元，在美國建設(shè)一套全球最大產(chǎn)能甲醇生產(chǎn)裝置以及一個大型深海出口終端。

(中國石化有機(jī)原料科技情報中心站供稿)

Application of Slurry Oil Filtering Technology in Heavy Oil FCC Unit

Huang Fu，Zhang Yang，Peng Guofeng，Meng Lingdong

(PetroChinaSichuanPetrochemicalCompanyLimited,Chengdu, 611930)

The application of automatic slurry oil filtering system in the 2.50 Mt/a heavy oil FCC unit of PetroChina Sichuan Petrochemical Company Limited was introduced. Result showed that the system could keep continuous operation and carry out automatic operation, the processing volume of catalytic slurry oil was up to 19.4 t/h, and the solid (ash) content in the slurry oil decreased from average 2,070 μg/g before filtering to average 120 μg/g after filtering, which reached the designed index. In addition, with using of the slurry oil filtering technology, the selling price of slurry oil was raised, and therefore profits of the unit was increased by RMB 32.5 million, which achieved remarkable economic effects.

catalytic cracking, slurry oil, filter, ash

2014-12-06。

黃富，男，1984年出生， 2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)應(yīng)用化學(xué)專業(yè), 碩士，工程師，主要從事重油催化裂化生產(chǎn)技術(shù)工作，已發(fā)表論文7篇。

1674-1099 (2015)01-0035-04

TE624.99

A