LZR-20PK催化劑在哈薩克斯坦奇姆肯特?zé)拸S的工業(yè)應(yīng)用

魯敬榮，柳召永，張君屹，馬志軍，嚴(yán) 帥，于 瀟，馬 玲

(1.蘭州石化公司 催化劑廠，甘肅 蘭州 730060；2.石化研究院 蘭州化工研究中心，甘肅 蘭州 730060）

哈薩克斯坦奇姆肯特?zé)拸S重油催化裂化裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為200×104t/a，以加工常壓渣油為主，年開工時(shí)數(shù)8160h，操作彈性70%～115%；包括反應(yīng)再生部分、分餾部分、吸收穩(wěn)定部分、煙氣能量回收部分、煙氣脫硫部分和干氣脫硫部分等。主要產(chǎn)品包括凈化干氣、液化氣、汽油和柴油，以及副產(chǎn)品油漿。裝置于2018年8月2日噴油成功正式投產(chǎn)運(yùn)營，12月4日開始使用LZR-20PK新鮮劑。裝置總體需求以多產(chǎn)高辛烷值汽油為主，要求控制液化氣產(chǎn)率，降低催化劑消耗。針對(duì)上述需求，從研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)LZR-20PK催化劑進(jìn)行了“量體裁衣”的設(shè)計(jì)。針對(duì)裝置長周期運(yùn)行，對(duì)催化劑要求良好的磨損指數(shù)，控制0～20μm細(xì)粉含量及Cl-含量；使用高活性穩(wěn)定性分子篩，保證具有較高分子篩比表面積和適宜的Z/M比，同時(shí)降低稀土含量和氫轉(zhuǎn)移活性，提高汽油辛烷值；使用富含B酸的中大孔載體材料使得具有較大孔體積和良好的孔分布，同時(shí)具有優(yōu)異的抗鎳污染能力。本文介紹了LZR-20PK催化劑在兩種原料條件下的工業(yè)應(yīng)用情況。

1 加工100%庫姆克爾原料時(shí)LZR-20PK催化劑應(yīng)用情況

1.1 100%庫姆克爾原料分析數(shù)據(jù)

裝置開工初期，加工100%庫姆科爾常渣，原料分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 100%庫姆克爾原料油性質(zhì)

從原料分析數(shù)據(jù)來看，奇姆肯特?zé)拸S100%庫姆克爾常壓渣油原料殘?zhí)窟m中，密度低，但其重金屬含量相對(duì)較高，特別是鈣、鎳、鐵等含量。使用LZR-20PK催化劑后原料密度、殘?zhí)悸杂泻棉D(zhuǎn)但重金屬含量明顯上升，特別是鈣、鐵等變化明顯。

1.2 產(chǎn)品分布及應(yīng)用數(shù)據(jù)

表2數(shù)據(jù)為開始使用LZR-20PK催化劑后，在加工100%庫姆科爾原料常渣時(shí)統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)。

表2 100%庫姆克爾原料時(shí)LZR-20PK催化劑應(yīng)用數(shù)據(jù)

從表2數(shù)據(jù)可以看出，裝置穩(wěn)定加工100%庫姆克爾原油，使用LZR-20PK劑時(shí)核算單耗1.2kg/t以內(nèi)，產(chǎn)品收率汽油52%～54%，柴油17%～19%，LPG12%～13%,干氣3.8%～4.3%，輕收71%～72%，總液收83%～84%，辛烷值RON91-91.5。

2 加工70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合原料時(shí)LZR-20PK催化劑應(yīng)用情況

2.1 70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合原料分析數(shù)據(jù)

裝置于2019年5月底～6月初，開始加工70%庫姆克爾和30%阿克糾賓混合常壓渣油原料，該組分原料密度低、殘?zhí)窟m中，API度有降低趨勢(shì)，說明原料油變得重質(zhì)化，同時(shí)其重金屬含量相對(duì)較高，特別是鈣、鎳、鐵、鈉、釩等含量，鎳含量基本相當(dāng)，鈣含量增加了3倍以上，釩含量增加了4～5倍，鐵含量原設(shè)計(jì)中沒有考慮，在12.19～16.70ppm之間，含量相對(duì)較高；硫含量也增加了接近1倍。分析數(shù)據(jù)見表3。

表3 70%庫姆克爾和30%阿克糾賓混合原料性質(zhì)

2.2 原料變化后平衡劑分析數(shù)據(jù)變化

從平衡劑理化性質(zhì)分析結(jié)果中可知，如圖1～5所示，平衡劑氧化鈉含量在4月底到7月底持續(xù)上升，鈣含量也持續(xù)增加，從2500ppm增加至8000ppm，平衡劑中鈣以氧化鈣形式存在，表現(xiàn)為堿性，容易與催化劑中酸性中心結(jié)合或粘連，而造成催化劑的活性中心失活，再加上鎳和釩含量分別為7000ppm和1500ppm，而LZR-20PK平衡劑在如此高的重金屬污染情況下，其ACE轉(zhuǎn)化率和比表面積維持平穩(wěn)或略有增加，說明該催化劑具有較強(qiáng)的抗重金屬性能[1]。

圖1 平衡劑氧化鈉含量變化趨勢(shì)

圖2 平衡劑鈣含量變化趨勢(shì)

圖3 平衡劑釩含量變化趨勢(shì)圖

圖4 平衡劑ACE轉(zhuǎn)化率變化趨勢(shì)

圖5 平衡劑比表面積變化趨勢(shì)

2.3 70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合原料條件下產(chǎn)品分布及應(yīng)用數(shù)據(jù)

從表4數(shù)據(jù)可以看出，裝置穩(wěn)定加工70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合常壓渣油時(shí)，使用LZR-20PK劑時(shí)產(chǎn)品收率汽油50.06%，柴油20.38%，LPG12.58%,干氣4.9%，輕收70.44%，總液收83.01%，辛烷值可達(dá)RON91.8。催化劑單耗取試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)平均值，核算單耗1.74kg/t。

表4 70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合原料時(shí)LZR-20PK催化劑應(yīng)用數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

1）針對(duì)LZR-20PK催化劑在100%藏量的情況下，在裝置分別加工100%庫姆克爾和70%庫姆科爾：30%阿克糾賓混合常壓渣油時(shí)，結(jié)果表明LZR-20PK催化劑整體性能良好，具有較強(qiáng)的重油轉(zhuǎn)化能力、抗重金屬性能，可以生產(chǎn)高辛烷值汽油，滿足煉廠的需求。

2）從平衡劑分析結(jié)果可知，雖然重金屬含量高，特別是鎳、鐵、鈣、鈉等重金屬，但是LZR-20PK比表面和ACE活性維持較好的水平[2]，說明LZR-20PK催化劑較好的兼顧了重油轉(zhuǎn)化和抗重金屬污染，同時(shí)保證了高辛烷值汽油的生產(chǎn)。