圍繞催化裂化裝置提高全廠經(jīng)濟效益的策略

雷 平

（中國石化青島煉油化工有限責任公司，青島266500）

1 前 言

催化裂化裝置作為煉油廠核心裝置之一，對于提高全廠經(jīng)濟效益具有重要作用。國內(nèi)某單套加工能力達10Mt/a的煉油廠，采用“常減壓蒸餾＋延遲焦化＋蠟油加氫處理＋催化裂化”的加工方案，其中催化裂化裝置設計規(guī)模為2.9Mt/a，裝置原料為蠟油加氫處理尾油及焦化蠟油，產(chǎn)品主要包括干氣、液化氣、汽油、柴油。該廠于2008年5月建成投產(chǎn)，投產(chǎn)后圍繞催化裂化裝置，在生產(chǎn)上采取多項優(yōu)化措施，取得了良好經(jīng)濟效益。

2 提高經(jīng)濟效益的策略

2.1 常減壓蒸餾裝置實行減壓深拔技術

為增產(chǎn)催化裂化原料，該廠常減壓蒸餾裝置采用減壓深拔技術提高蠟油收率，降低渣油產(chǎn)率。目前國內(nèi)將減壓渣油的實沸點切割點控制在540℃以上，即為減壓深拔，而國外減壓渣油實沸點切割點的設計值為565.6℃。該廠常減壓蒸餾裝置實施減壓深拔技術后，減壓爐出口溫度由深拔前的405℃提高到422℃，減壓渣油實沸點切割溫度由542℃提至572℃。蒸餾裝置產(chǎn)物收率變化明顯，其中渣油收率降低3.31百分點，蠟油收率提高3.06百分點，混合柴油收率提高0.42百分點。

實施減壓深拔技術的意義在于可使催化裂化裝置的原料增加，提高汽油、柴油產(chǎn)量。按煉油廠原油加工能力10Mt/a計，減壓深拔后常減壓蒸餾裝置蠟油餾分增加331kt/a，而焦化裝置因渣油進料減少造成蠟油減產(chǎn)63.6kt/a，因此催化裂化裝置原料實際增加267.4kt/a。原料量增加的同時，由于原料性質(zhì)變重，殘?zhí)恐瞪撸谕确磻獥l件下，催化裂化裝置產(chǎn)品收率有所變化，減壓深拔前后產(chǎn)品收率對比見表1。從表1可以看出，實施減壓深拔技術后，催化裂化裝置干氣收率增加0.42百分點，液化氣收率降低0.48百分點，汽油收率增加1.05百分點，柴油收率降低1.27百分點，油漿產(chǎn)率增加0.09百分點，石油焦產(chǎn)率增加0.17百分點。催化裂化裝置產(chǎn)品收率變化的主要原因是原料變重后，裝置生焦量增加。但實施減壓深拔后，催化裂化裝置的產(chǎn)品性質(zhì)無明顯變化。

表1 減壓深拔前后催化裂化裝置產(chǎn)品收率對比 w，%

根據(jù)裝置收率數(shù)據(jù)及2009年12月產(chǎn)品不含稅價格對減壓深拔前后全廠經(jīng)濟效益進行粗略估算，結果見表2。實施減壓深拔后因產(chǎn)品結構改變可使全廠經(jīng)濟效益增加17 743萬元/a。

表2 減壓深拔前后全廠經(jīng)濟效益估算

另外，實施減壓深拔技術后，全廠增加能耗782×106MJ/a，使經(jīng)濟效益減少4 184萬元/a。綜合考慮產(chǎn)品結構變化及能耗變化對全廠效益的影響，實施減壓深拔技術后，每年可增加經(jīng)濟效益13 559萬元。

2.2 加氫處理裝置所產(chǎn)柴油作催化裂化原料

蠟油加氫處理裝置用于催化裂化原料的預處理，為了增加催化裂化原料，提高汽油收率，進而提高全廠經(jīng)濟效益，該裝置停止側線抽出產(chǎn)品柴油，將柴油壓入尾油中，從而增加催化裂化裝置原料。

蠟油加氫處理裝置的設計規(guī)模為3.2Mt/a，分餾塔側線抽出柴油的設計值為216kt/a。為增加尾油量，對裝置的分餾系統(tǒng)進行調(diào)整，措施包括：（1）停用分餾塔加熱爐（簡稱分餾爐）以降低分餾塔進料溫度；（2）停止柴油產(chǎn)品側線抽出。表3為加氫處理裝置調(diào)整前后主要工藝參數(shù)變化情況。從表3可以看出：調(diào)整前后分餾爐出口溫度由341.8℃降至260.7℃，這使得分餾爐主火嘴燃料瓦斯消耗減少了1 100m3/h（標準狀態(tài)）；在裝置進料量不變的情況下，柴油產(chǎn)量降低23.70t/h，相應地尾油產(chǎn)量增加23.70t/h，按年開工8 400h計，催化裂化裝置原料量可增加199.1kt/a。

表3 分餾系統(tǒng)調(diào)整前后加氫處理裝置主要工藝參數(shù)對比

調(diào)整后，加氫處理裝置尾油質(zhì)量得到改善。因柴油進入尾油中，使尾油中的輕組分比例增加，尾油中的硫、氮和金屬含量降低，殘?zhí)恐狄蚕鄳档?，這對催化裂化裝置是有利的［1］。原料調(diào)整前后催化裂化裝置產(chǎn)品結構變化情況及對煉油廠效益的影響見表4。尾油中輕組分比例的增加使其裂化性能改善，較大幅度地提高了催化裂化裝置汽油收率，液化氣收率也有所增加。汽油收率增加1.90百分點，液化氣收率增加0.10百分點，柴

表4 催化裂化原料調(diào)整前后全廠經(jīng)濟效益估算

1）收率和產(chǎn)量的關系為：產(chǎn)量變化＝設計負荷×收率變化＋原料變化量×深拔前收率。

2）產(chǎn)品價格為2009年12月發(fā)布的不含稅價格。油收率降低1.13百分點。按該廠實際原油加工量估算，經(jīng)濟效益可增加4 877萬元/a。

2.3 催化裂化反應深度降低

提升管反應器內(nèi)的反應深度對催化裂化裝置產(chǎn)品構成具有重要影響。反應深度過高，會造成二次裂化反應增加，目的產(chǎn)物收率下降。此外，從提升管出口到分餾塔的10～20s內(nèi)，由于溫度較高，也有一定程度的二次反應發(fā)生，而且主要是熱裂化反應，造成干氣及焦炭產(chǎn)率增加。因此，合理降低催化裂化裝置反應深度，對于提高裝置經(jīng)濟效益具有重要意義。

該廠催化裂化裝置為實現(xiàn)增產(chǎn)汽柴油的目的，主要采取了以下降低反應深度的措施：

（1）降低反應溫度。研究表明，催化裂化反應主要由動力學控制，而且，在動力學控制因素中，由于催化裂化反應的高溫條件，化學反應速率占主導地位。因此，提高反應溫度，則反應速率增加。一般而言，溫度每提高10℃，反應速率提高10%～20%［2］。但反應溫度越高，熱裂化反應比例越大，使干氣、液化氣產(chǎn)率增高，汽油、柴油產(chǎn)率降低。在保證該裝置產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，將反應溫度由496℃逐步降低到488℃，有效提高了汽油、柴油收率。

（2）提高再生溫度。裂化催化劑的再生過程決定著整個裝置的熱平衡與生產(chǎn)能力。催化劑的再生速率取決于待生劑上焦炭的燃燒速率。提高再生溫度對燒焦有利，通過逐步摸索，最終將再生溫度由660℃提高到670℃。

（3）降低反應時間。降低反應時間相當于提高反應空速?？账僭礁?，油品與催化劑接觸時間越短，二次裂化反應越少，汽油、柴油收率越高。在提升管反應器體積已固定、裝置處理量存在上限的情況下，當快速分離器線速允許時，可以通過增大預提升干氣量來降低反應時間及反應深度。該裝置預提升干氣量由7 800m3/min提高到9 600m3/min。

催化裂化裝置通過采取以上措施，有效降低了反應深度，裝置汽油、柴油收率有所增加，液化氣收率基本不變，同時干氣和油漿收率下降。圖1和圖2分別給出了標定期間汽油、柴油、干氣及油漿收率的變化情況。根據(jù)圖1和圖2中的數(shù)據(jù)可以算出：通過降低反應深度，催化裂化裝置的汽油收率平均增加約0.82百分點，柴油收率平均增加約1.22百分點，干氣收率平均下降約0.38百分點，油漿收率平均下降約1.49百分點。除此以外，液化氣收率也略有下降，平均下降約0.37百分點；生焦量也有一定程度的下降。

圖1 催化裂化裝置汽油、柴油收率變化■—汽油；●—柴油

圖2 催化裂化裝置油漿和干氣收率變化■—干氣；●—油漿

按該廠實際原油加工量估算，產(chǎn)品價格按表2列出的數(shù)據(jù)計，油漿價格按2 300元/t計（不含稅價），則降低反應深度后，裝置經(jīng)濟效益可提高8 867萬元/a（石油焦收益變化未計入）。

3 結束語

圍繞催化裂化裝置主要采取了提高經(jīng)濟效益的三種策略，通過對常減壓蒸餾裝置實行減壓深拔技術，可增加經(jīng)濟效益13 559萬元/a；通過把加氫處理柴油作催化裂化裝置的原料，可增加經(jīng)濟效益4 877萬元/a；通過降低催化裂化裝置的反應深度，可增加經(jīng)濟效益8 867萬元/a。三大策略累計可增加經(jīng)濟效益27 303萬元/a。

需要指出的是，前兩項技術策略的施行前提為催化裂化裝置具備足夠的負荷能力。2010年該廠催化裂化裝置平均負荷達到115%，對提高全廠經(jīng)濟效益起到了關鍵作用。

［1］ 胡志海，聶紅，石亞華，等.RIPP催化裂化原料加氫預處理技術實踐與發(fā)展［J］.石油煉制與化工，2008：39（8）：5－9

［2］ 徐春明，楊朝合，林世雄.石油煉制工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009：298－314