催化裂化裝置前置燒焦罐提高燒焦強度實驗與研究

王強

（中國石化長嶺分公司煉油第二作業(yè)部，湖南 岳陽 414012）

催化裂化裝置前置燒焦罐提高燒焦強度實驗與研究

王強

（中國石化長嶺分公司煉油第二作業(yè)部，湖南 岳陽 414012）

長嶺石化公司通過對燒焦罐改造前后對比分析得出造成尾燃現(xiàn)象的根本原因是燒焦罐底部燒焦不均，再生系統(tǒng)燒焦強度下降，再生器頂超溫、尾燃。通過燒焦罐底部注入燃料油實驗，分析了噴燃料油對燒焦罐燒焦強度、再生劑性質(zhì)、產(chǎn)品分布的影響。提出了噴燃料油實驗可行性研究結(jié)論，為指導(dǎo)裝置生產(chǎn)提供了依據(jù)。

燒焦罐；物料性質(zhì)；燃料油；DFC-1

長嶺石化公司2014年大檢修期間將280 t/a催化裝置MIP工藝改造為MIP-DCR工藝［1］。裝置自2014年5月開工運行至2016年1月，反再系統(tǒng)存在燒焦罐底部起燃溫度上升、外取熱負(fù)荷下降、風(fēng)耗增加，且摻渣能力、加工負(fù)荷降低的問題，裝置能耗較改造前明顯上升、運行效益降低。為改善因燒焦罐燒焦強度不夠引起的反再系統(tǒng)操作苛刻度高、尾燃等現(xiàn)象，引一股燃料油注入燒焦罐底部低溫區(qū)，提高該區(qū)域燒焦強度，從而提高整個再生系統(tǒng)燒焦強度。

1 裝置概況

長嶺石化公司280 t/a催化MIP工藝裝置于2010年10月建成投產(chǎn)，裝置運行良好。于2012年第1次停工檢修期對外取熱R103AB返回管進(jìn)行延長，改善燒焦罐底催化劑分布。裝置于2014年DCR改造增加了1組外取熱R103C及外取熱汽包，提升管底增加了熱劑與冷劑的預(yù)混合器，再生器外循環(huán)管進(jìn)行移位，并且取消了外循環(huán)管處測溫點TI10116A

2 燒焦罐操作調(diào)整過程

該次實驗調(diào)整目標(biāo)是轉(zhuǎn)移南區(qū)域催化劑至北區(qū)域噴燃料油后的高溫區(qū)域輔助燃燒，提高R103C新增外取熱產(chǎn)汽量。燒焦罐北區(qū)域注燃料油實驗過程見表1。

由表1可見，噴燃料油后，燒焦罐燒焦強度上升，外取熱產(chǎn)汽負(fù)荷增大，燒焦罐底部起燃溫度降低，主風(fēng)量略增，尾燃現(xiàn)象減少，助燃劑［2，3］加注頻次降低。

3 反再相關(guān)參數(shù)分析

實驗過程反再相關(guān)參數(shù)分析見表2。

由表2可見:

（1）燒焦罐底部溫度較實驗前期下降3～5℃，開大R103A外取熱后，總產(chǎn)汽負(fù)荷增大。

（2）實驗期主風(fēng)量平均值較前期相當(dāng)，但再生器氧含量明顯下降約1%，說明噴燃料油后氧含量降低。

（3）燒焦罐藏量較實驗前期下降20～40 t，二密相藏量上升10～20 t。實驗期間，通過關(guān)小外循環(huán)滑閥、R103B滑閥，開大R103A滑閥，使高溫北區(qū)域催化劑返混至其它較低溫區(qū)域，提高了單位氧含量燃燒強度，燒焦罐底部溫度分布均勻。燒焦罐藏量受燒焦強度的提高有所降低，二密相藏量有所增加，在此期間卸劑30 t。

（4）主風(fēng)分布板因燒焦罐藏量的降低，實驗期間壓降降低約0.2 kPa，煙機功率有所提高。

（5）實驗期間二密相底部、再生器稀相、三旋入口溫度整體偏高但無尾燃。說明燒焦罐取熱負(fù)荷需要繼續(xù)提高，有必要投用R103C增加產(chǎn)汽負(fù)荷，但R103C存在流化問題，滑閥開度在15%～18%位置時產(chǎn)汽波動較大，干擾燒焦罐熱平衡，影響燒焦強度。只能通過提高R103A及微開R103B取熱降低再生劑溫度。

（6）實驗期間，一、二反溫度、原料預(yù)熱溫度變化不大，以多產(chǎn)汽油/液化汽為生產(chǎn)調(diào)整方案。

表1 燒焦罐噴燃料油實驗調(diào)整過程

表2 實驗過程中反再相關(guān)參數(shù)分析

4 物料性質(zhì)分析

4.1 新鮮劑性質(zhì)分析

實驗前后DFC-1新鮮劑性質(zhì)分析見表3。

表3 實驗前后DFC-1新鮮劑性質(zhì)分析

新鮮劑實驗室數(shù)據(jù)較好，實驗后期再生劑活性下降后，停噴燃料油。通過提高新鮮劑活性、加大新鮮劑置換量，提高再生劑活性。

4.2 再生劑性質(zhì)分析

實驗前后再生劑性質(zhì)分析見表4。

表4 實驗前后再生劑性質(zhì)分析

由表4可見，催化劑活性下降主要原因為分子篩孔道出現(xiàn)崩塌，導(dǎo)致微孔面積、表面積及孔體積下降。另外實驗期鎳、釩含量偏高，會對晶胞框架斷鍵造成破壞［4］，2種原因綜合影響使催化劑活性明顯降低。從實驗后期數(shù)據(jù)可以看出，催化劑微孔面積、表面積均在上升，鎳、釩含量下降，說明催化劑性質(zhì)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，活性有逐漸向高的變化趨勢。

4.3 燃料油性質(zhì)分析

實驗前后燃料油性質(zhì)分析見表5。

表5 實驗前后燃料油性質(zhì)分析

由表5可見:燃料油含水0.18%，進(jìn)入燒焦罐燃料油帶水0.9～4.5 kg/h。從密度、餾程及閃點可以看出燃料油為性質(zhì)較好的催化輕柴油。

4.4 原料性質(zhì)分析

實驗前后原料性質(zhì)分析見表6。

表6 實驗前后原料性質(zhì)分析

由表6可知，殘?zhí)?、密度、膠質(zhì)含量都較高，說明實驗期間原料油性質(zhì)較重。實驗期鎳、釩含量明顯偏高。

4.5 產(chǎn)品分布

實驗前后產(chǎn)品分布見表7。

表7 實驗前后產(chǎn)品收率分布%

由表7可見，燒焦罐噴燃料油操作對產(chǎn)品分布影響主要體現(xiàn)在燒焦、油漿、柴油收率方面，對其它產(chǎn)品分布影響不大。燒焦、油漿、柴油收率較實驗前后有所上升，主要受原料油性質(zhì)變重及催化劑活性偏低影響。

5 燃料油對再生劑性質(zhì)影響計算

燒焦罐燃料油噴嘴共4組，平均分布于燒焦罐同一水平面，正坐標(biāo)4個方向。噴燃料油期間，始終為正南向1組燃料油注入燒焦罐，可近似設(shè)定平衡劑循環(huán)量的1/4量受燃料油燃燒升溫影響。燃料油烴組成見表8。

表8 催化柴油烴組成%

查0#柴油數(shù)據(jù)[5]，計算柴油燃燒生成水量:

催化柴油分子量:180～200 g/mol（該計算取180 g/mol）；

柴油密度ρ=930 kg/m3；

柴油流量m＝0.5～2.5 t/h（該計算取1.5 t/h）；

柴油摩爾數(shù)n=8.3 kmol/h；

柴油含氫量=鏈烷烴×2/3+（環(huán)烷烴+芳烴）× 1/3=0.559×8.3 kmol/h=4.63 kmol/h；

柴油燃燒生成水量m=4.63/2×18=41.67 kg/h；

柴油燃燒熱η=42.9×106J/kg；

柴油釋放熱量Q=42.9×106×1.5×103

=64.35×103MJ/h；

再生劑熱熔C=1.26 kJ/（kg·℃）；

再生劑起燃溫度675℃；

再生劑吸收熱量=1.26×983.205/4×（T-675）；

再生劑吸熱后上升溫度T=4×64.35/1.26× 983.205+675=882.775℃。

經(jīng)計算再生劑在燒焦罐底靠近燃料油噴嘴1/4區(qū)域達(dá)到882.775℃，這部分熱量由外取熱產(chǎn)汽平衡后保持罐底恒溫675℃。

6 結(jié)論

（1）噴燃料油能夠解決再生器尾燃頻次高、焦產(chǎn)汽低、摻渣能力低等因燒焦罐燒焦強度低帶來的問題。

（2）噴燃料油期間再生劑活性大幅降低、油漿/柴油收率高，可以認(rèn)為是噴燃料油區(qū)域瞬間高溫、且大量生成燃燒水造成部分再生劑分子篩骨架坍塌、孔道受損，致使再生劑活性降低、產(chǎn)品分布變差。

（3）經(jīng)計算噴燃料油期間燃料油帶入燒焦罐水來自柴油產(chǎn)品攜帶水0.9～4.5 kg/h，另一部分來自柴油燃燒釋放水41.67 kg/h，總帶水量45 kg/h。易對再生劑形成長期水熱失活環(huán)境，最終影響再生劑活性。

（4）噴燃料油期間原料油鎳、釩含量偏高，導(dǎo)致再生劑鎳、釩含量上升較多，釩、鈉易形成低熔點共熔物，覆蓋催化劑表面，減少再生劑活性中心。

（5）從實驗效果來看較理想，但同時帶來了實驗后期再生劑活性降低的不利因素。而低的再生劑活性對產(chǎn)品分布、裝置運行效益影響更大，通過分析噴燃料油期間燃料油對再生劑活性的影響，提出了停噴燃料油的結(jié)論。

［1］龔劍洪，許友好.利用正十二烷研究催化裂化中的氫轉(zhuǎn)移指數(shù)［J］.石油煉制與化工，2013，44（3）:6-11.

［2］陳俊武.催化裂化工藝與工程［M］.北京:中國石化出版社，1993:1249.

［3］陳俊武，許友好.催化裂化工藝與工程［M］.北京:中國石化出版社，1995:466.

［4］吳世透，梁朝林.MCP重油選擇性裂解工藝技術(shù)的開發(fā)及其工業(yè)實驗［J］.石油煉制與化工，2008，39（8）:50-53.

［5］葛泮珠，任亮.催化裂化柴油中多環(huán)芳烴選擇性加氫飽和工藝研究［J］.石油煉制與化工，2015，46（7）:47-51.

Experiment and research on increasing coke burning intensity of pre-combustor in catalytic cracking unit

Wang Qiang
（No.2 Oil Refining operation Department of Sinopec Changling Petrochemical Company，Yueyang 414012，China）

Through contrastive analysis of the coke burning drum before and after revamp by Changling Petrochemical Company, the root cause for the end burning phenomenon was obtained,which was the uneven coke burning in the bottom of the burning drum, decrease of burning intensity in the regeneration system,overheating at the top of regenerator,thus end burning happened.The influence of fuel oil spaying on coke burning intensity,regenerant property,and product distribution was analyzed through experiment of injecting fuel oil to the bottom of burning drum.The feasibility research conclusion of fuel oil spraying experiment was put forward,which provided basis for guiding production of the unit

coke burning drum;material property;fuel oil;DFC-1

F276.44

：A

：1671-4962（2017）03-0014-04

2017-04-23

王強，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事催化裂化裝置生產(chǎn)管理工作。