淺析原料油性質(zhì)變化對(duì)催化裂解裝置的影響

許　波

(中海油東方石化運(yùn)行一部，海南 東方　572600)

1　原料油性質(zhì)的變化及產(chǎn)生的影響

1.1　原料油性質(zhì)變化分析

眾所周知原料油性質(zhì)變化對(duì)催化裂解裝置的影響是巨大的，原料油性質(zhì)分物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，其中包括密度.殘?zhí)?分子量餾程烴組成及重金屬含量等，他們的變化都會(huì)影響到催化裝置的正常生產(chǎn)[1]，所以原料油性質(zhì)的變化對(duì)我們就顯得格外重要，這就要求我們時(shí)刻關(guān)心原料油的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)。

本公司在2018/3/15號(hào)對(duì)原油配比進(jìn)行了調(diào)整，在原料預(yù)處理裝置沒有及時(shí)調(diào)整操作的情況下，對(duì)催化原料油產(chǎn)生了較大的影響(催化的原料為常壓直供，常3線的95%直接影響催化原料的輕重)。

以下是本公司2018/3/15號(hào)(前)和2018/3/16號(hào)(后)的常3線95%點(diǎn)還有原料油常規(guī)的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，見表1。

表1　原料油常規(guī)的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

1.2　原因分析及產(chǎn)生的影響

1.2.1原因

通過以上分析結(jié)果可以看出，由于原料預(yù)處理裝置原油配比的變化(原料預(yù)處理裝置原油有3種，潿洲原油、陸豐原油、西江原油)，每種原油的性質(zhì)都有差別，輕質(zhì)油收率都不一樣。原油調(diào)整方案為：本裝置潿洲油比例不變，由原來(lái)的潿洲與西江組合改為潿洲與陸豐組合，根據(jù)原料預(yù)處理裝置對(duì)原油的餾程化驗(yàn)分析可知潿洲與西江的組合比潿洲與陸豐的組合輕收少5%左右。

在操作調(diào)整的初期，原料預(yù)處理裝置為了能保證常3線95%點(diǎn)滿足質(zhì)量指標(biāo)的要求，所以盡量輕控，這樣就造成了原料預(yù)處理渣油(也就是催化直供料)輕組分變多，根據(jù)化驗(yàn)分析可以看出，見表2。

表2　調(diào)整前后 的變化

催化裝置生焦多少對(duì)催化裝置的影響是巨大的，催化裂化焦炭大致分為以 下四種焦：

(1)原料焦 原料焦也稱附加焦，就是進(jìn)料殘?zhí)可埂?duì)原 料殘?zhí)可贡娬f(shuō)紛紜，較多的人認(rèn)為殘?zhí)康?0%～80%生成焦炭， 石科院對(duì)國(guó)內(nèi)催化裂化數(shù)據(jù)整理 后認(rèn)為進(jìn)料的殘?zhí)?5%變?yōu)榻固俊?/p>

(2)可汽提焦 可汽提焦又稱劑油比焦。是催化劑在循環(huán)過程中， 催化劑孔隙和顆粒之間攜帶進(jìn)入再生器的油氣。 一般認(rèn)為催化劑表面吸附油氣也占相當(dāng)比例?？?汽提焦是催化裂化焦炭中的高H/C組分，不僅對(duì) 總生焦率有影響，而且對(duì)焦炭含氫量有很大影響。

(3)催化焦 是芳烴縮合的最終產(chǎn)物，無(wú)論從烷烴、烯烴、還是 從芳烴開始，催化焦都是雙分子反應(yīng)的產(chǎn)物。由于 芳烴反應(yīng)性能低于烷烴，所以，反應(yīng)深度增大，轉(zhuǎn) 化率增加，意味著有更多的芳烴參加反應(yīng)，有更多 的生焦機(jī)會(huì)，生焦與轉(zhuǎn)化率呈指數(shù)關(guān)系上升。

(4)污染焦 催化劑上沉積了有害金屬鎳、釩、鈉等，會(huì)對(duì)生焦 產(chǎn)生影響，增加了生焦，這部分焦炭稱為污染焦。 污染程度愈高，污染焦炭愈多，但污染到一定程度 后，生焦率幾乎與金屬無(wú)關(guān)，一般認(rèn)為，裝置中鎳 有一大部分在反復(fù)的反應(yīng)再生過程中被鈍化，具有 脫氫生焦活性的鎳只是催化劑上鎳的一小部分。

從表2中很容易就會(huì)發(fā)現(xiàn)，原料油中538℃以前組分比之前所占的百分?jǐn)?shù)多了很多。原料油中輕質(zhì)烴變多，這樣一方面會(huì)導(dǎo)致鈍化催化劑上的重金屬的能力變強(qiáng)，催化劑得到保護(hù)，催化劑與原料油接觸更加充分，生焦自然就會(huì)變少；另一方面，根據(jù)化驗(yàn)分析可以看出，新原料中所含有的芳烴比原來(lái)原料中的芳烴含量低，而多環(huán)芳烴和烯烴是生成焦炭的主要成分(芳烴的來(lái)源有兩部分，一部分是烯烴環(huán)化生成芳烴，另外一部分是原料油中自帶的芳烴)，芳烴裂化速度很低，并且芳烴的主要反應(yīng)是縮合反應(yīng)，縮合反應(yīng)的產(chǎn)物是稠環(huán)芳烴，稠環(huán)芳烴是生成焦炭的的主要原因；所以反應(yīng)的生焦量就會(huì)收到影響。

1.2.2產(chǎn)生的影響

由于原料性質(zhì)變輕，本裝置的各個(gè)參數(shù)的變化也變化的很明顯，再生器燒焦罐密相溫度快速下降、再生器密相溫度快速下降、再生器稀相溫度快速下降，這樣第一反應(yīng)器出口溫度、第二反應(yīng)器出口溫度，三反溫度都隨之下降；原料預(yù)熱溫度升高。

這都是由于生焦少所造成的，再生器的熱量大部分都是燒焦時(shí)放出的熱量，所以根據(jù)燒的化學(xué)方程式：C+O2(過量)=點(diǎn)燃=CO2；2C+O2=點(diǎn)燃=2CO；2H2+O2=2H2O可知，生焦少了需要的氧氣少了，那么主風(fēng)量自然就需要降低了，就會(huì)由于主風(fēng)調(diào)節(jié)不及時(shí)，主風(fēng)溫度較低會(huì)有熱量損失在主風(fēng)加熱上，這樣對(duì)再生器的溫度也是不利的；主風(fēng)量得了再生器氧含量分析儀的氧含量自然高于正常值。

第一再生斜管滑閥、第二再生斜管滑閥、待生滑閥在自動(dòng)狀態(tài)下都比之前開度要大。熱量變少外取熱取熱量減少，產(chǎn)汽量也會(huì)減少；反應(yīng)器頂壓力和分餾塔頂壓力在其他參數(shù)不變的情況下都有所下降，由于輕組分變少，氣壓機(jī)入口量會(huì)有所不足，氣壓機(jī)反飛動(dòng)自己打開，干氣產(chǎn)量下降。

分餾塔頂回流罐的液位也會(huì)下降，進(jìn)料量不變的情況下，有一些長(zhǎng)鏈烴類沒有反應(yīng)，再加上反應(yīng)溫度低，在分餾塔內(nèi)不能很好的分離，這樣有一些較輕的組分就會(huì)下降到分餾塔底使分餾塔底液位上升，這樣油漿就會(huì)變輕，油漿變輕以后，油漿泵的電流會(huì)隨著升高，塔底負(fù)荷變大，回?zé)捰凸抟何簧仙?，這些現(xiàn)象如果不及時(shí)解決對(duì)催化的正常操作都有很大的影響。

2　采取的措施

由于原料油性質(zhì)的調(diào)整需要一段時(shí)間，所以我們需要采取一些有效的措施，來(lái)保證催化裝置的正常運(yùn)行，(1)催化劑循環(huán)量：由于反應(yīng)出口溫度降低，滑閥在自動(dòng)狀態(tài)下會(huì)自動(dòng)開大，我們?cè)诒M量在保證第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器出口溫度能維持正常生產(chǎn)的情況下將滑閥改到手動(dòng)，讓催化劑循環(huán)量不要太大，以免對(duì)催化流化不利；(2)提油漿回?zé)捈凹庸ち浚鹤钅軌蛴行д{(diào)節(jié)再生器溫度的手段是油漿回?zé)?，和提高加工量，由于本裝置油漿回?zé)捚綍r(shí)不用，在這種情況下就應(yīng)該投用油漿回?zé)?，控制回?zé)捔吭?～5噸，如果熱量過剩由外取熱取走；原料油進(jìn)料量由以前的120t/h提高到130t/h，提高處理量的幅度有限，所以提量后效果不盡如人意，最后是油漿回?zé)捄吞嵩嫌土抗餐饔貌艅倽M足再生器的熱量，但是外取熱量依然很少；(3)調(diào)整分流操作：油漿的輕重直接影響燒焦熱量的多少，對(duì)分餾塔的調(diào)節(jié)也至關(guān)重要，將分餾塔塔底中的較輕組分盡量的多蒸發(fā)上去，在滿足指標(biāo)的情況下，提高一中回流溫度，減少油漿上返塔量，提高油漿上返塔溫度，多出些柴油組分，這樣油漿密度及粘度都會(huì)起來(lái)，再生器熱量也會(huì)隨之變多。

3　調(diào)整后的結(jié)果

再生器燒焦罐密相溫度、再生器密相溫度、再生器稀相溫度均恢復(fù)正常，第一反應(yīng)器出口溫度、第二反應(yīng)器出口溫度，三反溫度都恢復(fù)正常；外取熱滑閥開度比以前小一些，產(chǎn)汽量從以前的21t/h變成現(xiàn)在的16t/h；分餾塔進(jìn)料溫度恢復(fù)到522℃；在分餾塔液位穩(wěn)定的情況下油漿外甩量恢復(fù)到了3t/h(由于前面原料性質(zhì)變化，分離塔液位過高，外甩量大了一些)；氣壓機(jī)反飛動(dòng)調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)；油漿泵電流恢復(fù)正常。

經(jīng)過調(diào)整后，產(chǎn)汽量有所提高，本裝置3.5MPa蒸汽分兩部分，一部分自產(chǎn)，另外一部分來(lái)自于電廠，自產(chǎn)量還滿足不了氣壓機(jī)的工況要求，有40t/h左右為外購(gòu)自電廠，當(dāng)本裝置能夠多產(chǎn)中壓蒸汽的情況下外購(gòu)量有所減少，從整體考慮有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4　裝置的存在的問題

原料性質(zhì)變輕以后，為了能夠更好的控制反應(yīng)溫度，這時(shí)候開始投用油漿回?zé)?，由于以前油漿回?zé)挄r(shí)而投用，投用后停下來(lái)并沒有及時(shí)吹掃出來(lái)，有可能導(dǎo)致油漿回?zé)捁芫€凝結(jié)需要投用時(shí)不通暢；油漿回?zé)捔康拇笮∫彩艿搅讼拗?，回?zé)捔窟^大，原料油霧化不好，影響反應(yīng)的進(jìn)行，而且噴嘴容易結(jié)焦?；?zé)捔窟^小則生焦量不足，再生器燒焦熱量不夠，也影響反應(yīng)的進(jìn)行；回?zé)捔渴艿较拗?，那么再生器的熱量自然就?huì)受到影響，所以從產(chǎn)汽量會(huì)變少，為了維持氣壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，外購(gòu)蒸汽量自然增多，成本自然有所增加。

回?zé)捰蜐{增加以后，外甩油漿變少，油漿線速降低，油漿系統(tǒng)發(fā)生凝結(jié)堵塞的可能性大大增加，油漿系統(tǒng)的可回收熱量也有所減少。

催化裝置受上游裝置的影響比較大，如果罐區(qū)能有設(shè)置一個(gè)緩沖罐，在上游裝置波動(dòng)的情況下取消或減少直供料，那么對(duì)催化裝置的影響自然會(huì)變少。

5　結(jié)束語(yǔ)

催化裝置原料油性質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)操作來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，催化工藝操作參數(shù)的確定與催化原料油性質(zhì)密切相關(guān)，為了保證催化裝置能夠安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)，這就要求我們?cè)谝院蟮纳a(chǎn)中努力配合，積極調(diào)整，認(rèn)真操作