淺析催化裂解裝置丙烯收率下降的原因

郭巧霞，陳 亮

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812）

丙烯是重要的有機(jī)化工原料。近年來，丙烯價(jià)格一直處于高位運(yùn)行，丙烯生產(chǎn)新工藝得到快速發(fā)展。重油催化裂解（DCC）技術(shù)自1990年工業(yè)化以來，在國內(nèi)丙烯生產(chǎn)中起著重要作用[1]。中海石油寧波大榭石化有限公司220t/a催化裂解（DCC）裝置采用中石油化工科學(xué)研究院（RIPP）開發(fā)的以常壓渣油及加氫尾油為原料，以丙烯、乙烯為主要目的產(chǎn)品的催化裂解技術(shù)，該裝置丙烯收率設(shè)計(jì)值為19.5%。2016年投料初期丙烯收率僅為17.08%，通過不斷優(yōu)化，丙烯收率逐步提高，2017年、2018年丙烯收率分別為20.50t%、21.54%，其中2018年10月份丙烯收率創(chuàng)歷史新高，達(dá)22.28t%。但2019年DCC裝置丙烯收率平均值下降至20.60%，其中4月份丙烯收率僅20.30%。本文主要通過對比2018年10月及2019年4月兩個(gè)時(shí)間段工況，探討2019年DCC裝置丙烯收率下降的原因。

1 丙烯收率下降原因分析

1.1 操作條件對丙烯收率的影響

2018年10月（簡稱工況1，下同） 及2019年4月（簡稱工況2，下同） 兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，DCC裝置主要工藝參數(shù)控制如表1所示。

表1 2個(gè)工況主要工藝參數(shù)控制情況

從表1出：兩種工況下，DCC裝置的三反溫度、二反出口溫度、反應(yīng)壓力、再生壓力及氣分C4回?zé)捔慷急３制椒€(wěn)，基本無變化；工況2與工況1相比，加工量增加10t/h，三反藏量提高3t，輕汽油回?zé)捔刻岣?t/h。總體來說，兩個(gè)工況內(nèi)DCC裝置主要操作參數(shù)變化不大，對裝置丙烯收率無較大影響。

1.2 催化劑活性對丙烯收率的影響

DCC裝置采用石科院研制的DMMC-2專用催化劑，該催化劑具有良好的丙烯選擇性和水熱穩(wěn)定性，催化劑反應(yīng)性能主要受催化劑活性影響，催化劑活性高，有利于促進(jìn)催化裂解反應(yīng)，優(yōu)化產(chǎn)品分布，提高丙烯收率。

2019年為降低化工三劑成本，DCC裝置降低了新鮮催化劑加入量，同時(shí)受原料中重金屬含量高、生焦量大影響，催化劑活性失活較快。2019年新鮮催化劑加入量、單耗均低于2018年，催化劑活性均值降低4個(gè)單位。其中工況1催化劑活性60，工況2催化劑活性55（見圖1）。催化劑活性的降低，勢必導(dǎo)致裝置丙烯收率下降。

圖1 DCC裝置催化劑活性情況

1.3 原料性質(zhì)對丙烯收率的影響

1.3.1 原料族組成對丙烯收率的影響

DCC裝置原料主要由常壓渣油、加氫尾油及加氫柴油按一定比例混合而成?；旌显现墟溚闊N催化裂解生成丙烯的反應(yīng)性能最優(yōu)，環(huán)烷烴次之，而芳烴最差；而且，隨著鏈烷烴組分沸程的升高，其轉(zhuǎn)化率增加，丙烯產(chǎn)率也明顯增加[2]。由于加氫尾油、加氫柴油性質(zhì)相對穩(wěn)定，常壓渣油受原油種類影響較大，因此本文僅對常壓渣油族組成對丙烯收率的影響進(jìn)行分析。

為DCC裝置提供常壓渣油的常減壓裝置加工的原油主要有6種，相關(guān)原油評價(jià)數(shù)據(jù)列于表2。

表2 原油主要性質(zhì)

從表2看出，常減壓裝置加工的各類原油中，BN、LF原油及WZ原油的常渣餾分中的鏈烷烴含量較高，約44%～70%， XJ、JZ25-1及PY原油的鏈烷烴含量較低（＜15%），環(huán)烷烴、芳烴含量相對較高。因此，BN、LF、WZ原油所產(chǎn)的常渣裂解性能相對較優(yōu)，更易于生成丙烯。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2種工況各類原油的加工的時(shí)間如表3所示。

表3 各類原油加工時(shí)間分布

由表3可知，2種工況下常減壓裝置常壓渣油熱供DCC裝置的比例均較高，因此常減壓裝置加工的原油種類對DCC裝置有直接影響。

結(jié)合表2、表3可知，工況1主要加工鏈烷烴含量較高的BN、LF及WZ原油所產(chǎn)的常渣，而工況2主要以加工環(huán)烷烴含量較高的XJ、JZ25-1及PY原油所產(chǎn)的常渣，因此工況2原料丙烯裂解性能較工況1差，導(dǎo)致丙烯收率下降1.98%。

1.3.2 原料配比對丙烯收率的影響

2種工況下DCC裝置原料中常壓渣油、加氫尾油及加氫柴油的比例如表4所示。

表4 原料中常壓渣油、加氫尾油及加氫柴油的比例

從表4看出，工況2與工況1相比，混合原料中的常壓渣油比例下降7.23%，加氫柴油比例增加8.21%，加氫尾油比例變化不大。

雖然加氫柴油中的鏈烷烴含量較高，但由于其鏈烷烴碳鏈較短，沸程相對常壓渣油的鏈烷烴低，裂化需要更高的活化能。因此，加氫柴油中的鏈烷烴不易被裂解生產(chǎn)丙烯，且其中所含的多環(huán)環(huán)烷烴在催化裂解過程中不易被完全開環(huán)裂化，還會(huì)繼續(xù)存在于柴油餾分中，因此原料油中摻煉加氫柴油會(huì)提高產(chǎn)物中裂解輕油的產(chǎn)率，其裂解生成丙烯的性能較常壓渣油差。

因此，工況2混合原料中常壓渣油比例下降、加氫柴油比例上升也是導(dǎo)致其丙烯收率下降的一個(gè)重要原因。

2 結(jié)論

2018年10月（工況1） DCC裝置丙烯收率22.28%，2019年4月（工況2） 丙烯收率下降至20.3%，通過對操作參數(shù)、催化劑活性及原料性質(zhì)等方面的分析，發(fā)現(xiàn)工況2與工況1相比，丙烯收率下降的原因主要是：

1）工況2平衡催化劑活性下降，其中工況1催化劑活性60，工況2僅為55；

2） 工況1主要加工鏈烷烴（裂解生成丙烯性能最優(yōu)）含量較高的BN、LF及WZ原油所產(chǎn)的常渣，而工況2主要以加工環(huán)烷烴、芳烴（裂解生成丙烯性能較鏈烷烴差） 含量較高的XJ、JZ25-1及PY原油所產(chǎn)的常渣。

3） 工況2混合原料中常壓渣油比例下降、加氫柴油比例上升。