催化裂化裝置提高汽油收率的措施

孔令平(中國(guó)石化青島石油化工有限責(zé)任公司,山東 青島 266000)

催化裂化裝置提高汽油收率的措施

孔令平(中國(guó)石化青島石油化工有限責(zé)任公司,山東 青島 266000)

催化裂化技術(shù)作為采煉油企業(yè)提升采油收率的重要手段，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的提升具有極其重要的作用。特別是在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的形勢(shì)下，煉油企業(yè)要想在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置，實(shí)現(xiàn)自身的進(jìn)一步發(fā)展，就必須優(yōu)化催化裂化技術(shù)，加強(qiáng)創(chuàng)新，不斷改進(jìn)不足之處，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙豐收。本文中，筆者首先介紹了催化裂化裝置的基本概念，然后重點(diǎn)探討了提高催化裂化裝置汽油收率的對(duì)策，最后簡(jiǎn)單地分析了催化裂化裝置提高汽油收率的效果，從而了解到了催化裂化裝置在提高汽油收率中的作用，希望通過(guò)本次研究能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考依據(jù)。

催化裂化裝置；汽油收率；措施

催化裂化技術(shù)是當(dāng)前煉油工藝中極其重要的一種技術(shù)，對(duì)煉油產(chǎn)量的提升具有舉足輕重的地位，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于煉油企業(yè)的煉油中，是煉油企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煉油企業(yè)也獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，在當(dāng)前我國(guó)提倡綠色發(fā)展的背景下，煉油企業(yè)要想進(jìn)一步提升自己的經(jīng)濟(jì)效益，就必須對(duì)催化裂化技術(shù)加以改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙豐收。

1 催化裂化的基本內(nèi)容

1.1 催化裂化的基本概念

何為催化裂化？所謂催化裂化指的是通過(guò)對(duì)熱和催化劑的利用，使得重質(zhì)油發(fā)生相應(yīng)的裂化反應(yīng)，從而形成汽油、柴油、裂化氣等過(guò)程。催化裂化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，各種物質(zhì)之間會(huì)發(fā)生諸多反應(yīng)，比較典型的如分解反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)，這些反應(yīng)是促進(jìn)催化裂化作用的重要機(jī)制。催化裂化和熱裂化相比，它具有非常民明顯的優(yōu)勢(shì)，如輕質(zhì)油產(chǎn)率高、柴油安定性好、汽油辛烷值高等。

1.2 催化裂化裝置的類(lèi)型及特點(diǎn)

催化裂化的裝置類(lèi)型多種多樣，結(jié)合當(dāng)前石油生產(chǎn)的現(xiàn)狀來(lái)看，催化裂化裝置的劃分主要是按照反應(yīng)器和再生器布置的相對(duì)位置進(jìn)行。催化裂化裝置可以分為兩大類(lèi)：反應(yīng)器和再生器分布布置的并列式和反應(yīng)器和再生器架疊在一起的同軸式。需要注意的是，并列式催化裂化裝置又有同高并列式和高低并列式之分。下面，筆者將對(duì)各種催化裂化裝置的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，具體如下：

首先，同高并列式的特點(diǎn)可以概括為三個(gè)方面：第一，U型管密相輸送催化劑；第二，反應(yīng)器和再生器間的催化劑循環(huán)主要靠調(diào)節(jié)U型管兩端的催化劑密度來(lái)實(shí)現(xiàn)；第三，通過(guò)反應(yīng)器輸送到再生器的催化劑，可以直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以減少分布板的腐蝕。

其次，高低并列式，該裝置類(lèi)型的最主要特點(diǎn)是縮短了反應(yīng)的時(shí)間，二次反應(yīng)的次數(shù)變少，操作起來(lái)較為靈活，并且催化劑循環(huán)采用滑閥控制。

再有，同軸式催化裂化裝置的特點(diǎn)：第一，塞閥控制反應(yīng)器與再生器之間催化劑的輸送；第二，催化裂化裝置的材料為噴嘴噴入提升管。

1.3 催化裂化的工藝流程

通常而言，催化裂化的工藝流程主要由四部分構(gòu)成，分別是再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)以及再生煙氣能量回收系統(tǒng)。需要注意的是，再生煙氣能量回收系統(tǒng)在特殊情況下才會(huì)存在，如裝置的處理量大、反應(yīng)壓力又高。

首先，再生系統(tǒng)。新加入的原料經(jīng)過(guò)熱換之后與回?zé)捰突旌显谝黄?，在加熱爐的作用下，對(duì)其進(jìn)行加溫處理，直到溫度在180度至320度范圍內(nèi)至催化裂化提升管反應(yīng)器下部的噴嘴，原料油經(jīng)過(guò)蒸汽霧化后噴入提升管內(nèi)，同再生器的高溫催化器產(chǎn)生接觸并發(fā)生氣化反應(yīng)。

其次，分餾系統(tǒng)。反應(yīng)產(chǎn)物，即汽油從底部逐漸進(jìn)到分餾塔，汽油被分割成塔頂、側(cè)線和塔底幾個(gè)中間產(chǎn)品，塔頂為汽油，側(cè)線主要是輕柴油、重柴油，塔底則是油漿。無(wú)論是輕柴油還是重柴油，分別經(jīng)汽提后、換熱以及冷卻后出裝置。

再次，穩(wěn)定系統(tǒng)。吸收—穩(wěn)定系統(tǒng)主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔及穩(wěn)定塔組成。那么，穩(wěn)定系統(tǒng)具有什么樣的作用呢？通過(guò)使用吸收和精餾方法對(duì)富氣和粗汽油進(jìn)行分離，從而得到干氣、液化氣和蒸氣壓均合格的穩(wěn)定汽油。催化裂化裝置的分餾系統(tǒng)及吸收—定系統(tǒng)在各催化裂化裝界中一般并無(wú)很大差別。

2 影響催化裂化裝置汽油收率的因素

煉油企業(yè)催化裂化裝置用于提升汽油收率，會(huì)受到很多因素的影響，所以在利用催化裂化技術(shù)之前，必須對(duì)影響催化裂化裝置汽油收率的因素進(jìn)行分析。筆者基于當(dāng)前催化裂化裝置的具體應(yīng)用情況，在參考相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單地分析催化裂化裝置汽油收率會(huì)受到哪些因素的影響，具體內(nèi)容如下：

2.1 原料預(yù)熱溫度對(duì)汽油收率的影響

在催化裂化裝置中，原料預(yù)熱溫度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)深度的調(diào)節(jié)，從而影響汽油收率。在預(yù)熱溫度高原料、催化劑循環(huán)量以及汽油收率之間存在正比例的關(guān)系，如果預(yù)熱溫度高原料氣化所需要的熱量降低，那么催化劑循環(huán)量將隨之降低，意味著汽油的收率也降低降低。所以，煉油廠在利用催化裂化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，要想提升汽油收率，必須考慮到原料預(yù)熱溫度方面，避免因原料預(yù)熱溫度工作的不合理影響到汽油收率。

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)汽油收率的影響

通常情況下，根據(jù)催化裂化的反應(yīng)原理，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。所以，如果催化裂化的反應(yīng)升高，那么反應(yīng)將會(huì)變得更加有利。與此同時(shí)，催化裂化裝置在運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)反應(yīng)溫度的控制是自動(dòng)控制，一旦反應(yīng)溫度提升，催化劑循環(huán)量、催化劑的活性中心、反應(yīng)深度都將會(huì)增加，從而提升汽油收率。因此，催化裂化裝置用于汽油收率的提升，一定要控制好反應(yīng)溫度。

2.3 反應(yīng)壓力對(duì)汽油收率的影響

根據(jù)催化裂化的反應(yīng)原理，它是大分子生成小分子的反應(yīng)。如果降低反應(yīng)壓力，反應(yīng)的進(jìn)度將會(huì)變得更加順利，間接地提升了汽油收率。需要注意的是，決定反應(yīng)壓力的因素很多，待生滑閥壓降、再生滑閥壓降、分餾系統(tǒng)操作條件等都是決定反應(yīng)壓力的因素。所以，反應(yīng)壓力的調(diào)節(jié)應(yīng)是綜合考慮上述因素來(lái)確定的。在380t/h進(jìn)料的情況下，控制反應(yīng)壓力在250Kpa左右對(duì)于汽油收率的提高有很大好處。

3 催化裂化裝置提高汽油收率的措施

3.1 裝置介紹

為了能夠更好地進(jìn)行本次探究，本文以錦西石化公司重油催化裂化裝置為例進(jìn)行研究。錦西石化公司重油催化裂化裝置的設(shè)計(jì)公司是洛陽(yáng)化工工程公司，最大的加工能力為1.8Mt/ a,處理的原料主要有大慶常壓渣油、遼河焦化蠟油和遼河直餾蠟油。

3.2 提高催化裂化裝置汽油收率的對(duì)策

3.2.1 提高反應(yīng)的深度

催化劑種類(lèi)的更換和反應(yīng)溫度的提升具體操作內(nèi)容如下：

第一，更換催化劑的種類(lèi)。RICC-3催化劑由中國(guó)石化石油工科學(xué)院研制而成，該催化劑的研制基于多種技術(shù)平臺(tái)，具有非常強(qiáng)的高液收抗重金屬的能力，同時(shí)在抗Ca、Fe方面其能力也很強(qiáng)，主要特征有以下三個(gè)方面：

(1)分子篩具有結(jié)構(gòu)優(yōu)化、活性中心可接近性高的特點(diǎn)，這就可以間接地促進(jìn)雙分子反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)輕質(zhì)油，降低汽油油烯烴含量的目的。

(2)基質(zhì)材料豐富大孔，經(jīng)過(guò)化學(xué)改性處理，具有很強(qiáng)的熔金屬能力。

(3)通過(guò)微化學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)，多種活性組分得到優(yōu)化，改變了烴類(lèi)反應(yīng)的鏈長(zhǎng)。

第二，提高反應(yīng)溫度。催化裂化反應(yīng)并不是放熱反應(yīng)，它是一種比較典型的吸熱反應(yīng)。由于是吸熱反應(yīng)，因此催化裂化反應(yīng)速率會(huì)受到反應(yīng)溫度的影響，如果溫度越高，那么反應(yīng)速率也就越快；反之，溫度越低，則反應(yīng)速率也就越慢。所以，催化裂化反應(yīng)過(guò)程中合理地控制好反應(yīng)溫度對(duì)重油轉(zhuǎn)化能力的提升以及汽油產(chǎn)率的提升具有非常大的作用。此外，催化裂化反應(yīng)溫度的提升，能夠促進(jìn)裂化反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)的進(jìn)行，汽油烷值也會(huì)明顯上升。

3.2.2 拓寬汽油餾程

本研究中錦西石化公司重油催化裂化裝置中拓寬汽油餾程主要有兩種方式，一種是提高汽油干點(diǎn)，另一種是提高蒸汽壓，通過(guò)這兩種方式來(lái)提升汽油收率。

首先，提高汽油干點(diǎn)。具體的操作過(guò)程中，要想提高汽油干點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)分餾塔的主要參數(shù)實(shí)現(xiàn)，具體情況如下表1。從表1可以看出，通常情況下，分餾頂壓不進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要的調(diào)節(jié)點(diǎn)在分餾頂塔頂溫度上，表1中分餾頂塔頂溫度從106℃調(diào)整為110℃，提高了煉油組分中的重質(zhì)芳烴，提高汽油的收率的同時(shí)，也明顯地改善了汽油的質(zhì)量。

表1 分餾塔主要操作參數(shù)

其次，提高汽油蒸汽壓。適當(dāng)?shù)靥岣咂偷恼羝麎嚎梢云鸬浇档鸵夯瘹庵蠧4組分含量。而汽油蒸汽壓的提高，主要通過(guò)調(diào)節(jié)穩(wěn)定塔的參數(shù)實(shí)現(xiàn)，具體情況如下表2。通過(guò)對(duì)表2的觀察，穩(wěn)定塔底溫度的降低，穩(wěn)定塔頂壓力提高，能夠有效地將部分C4烴壓入塔底穩(wěn)定汽油餾分，提高了汽油收率和辛烷值。

表2 穩(wěn)定塔的主要操作參數(shù)

3.2.3 調(diào)節(jié)原料性質(zhì)

一般情況下，如果原料中烯烴、直鏈烷烴以及帶側(cè)鏈芳烴的含量越高，則說(shuō)明原料的裂解性能越好。所以，調(diào)節(jié)原料性質(zhì)對(duì)汽油產(chǎn)率有著關(guān)鍵作用。雖然催化裂化裝置原料主要由加氫渣油構(gòu)成，但是不同的煉油企業(yè)的原料油混合加工不同，配比不確定。煉油企業(yè)要想通過(guò)改善原料組成來(lái)提高汽油產(chǎn)率，就必須從以下幾個(gè)方面著手:降低摻渣率、提高原料中蠟油的比例、改善提升管混合進(jìn)料的性質(zhì)，回?zé)捿p污油等輕組分原料大大提高了催化汽油收率，這部分大部分都回到汽油組分中。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，催化裂化技術(shù)是煉油工藝中非常重要的一種技術(shù)手段，對(duì)石油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升具有舉足輕重的地位。雖然影響催化裂化裝置汽油收率提高的因素很多，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，煉油企業(yè)一定要認(rèn)真分析這些影響因素，根據(jù)影響因素進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最高的汽油收率，提升煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]米英澤.催化裂化裝置優(yōu)化技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué), 2014.

[2]劉曉鵬.催化裂化裝置影響汽油收率的因素解析[J].化工中間體,2009,10:54-56.

[3]國(guó)玲玲,趙洪軍,王國(guó)峰,孫晏明.提高催化裂化裝置汽油收率的技術(shù)措施[J].煉油與化工,2015,04:16-18.