催化裂化裝置增產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)優(yōu)化

閔正紅，管建強(qiáng)，賀安新

（中國(guó)海油惠州石化有限公司煉油一部，廣東 惠州 516086）

受新冠疫情和國(guó)際油價(jià)影響，市場(chǎng)汽油需求萎靡，價(jià)格持續(xù)下滑，液化氣、柴油的利潤(rùn)空間相對(duì)較大，上半年受熔噴布市場(chǎng)價(jià)格因素影響，丙烯市場(chǎng)價(jià)格更是可觀。鑒于產(chǎn)品優(yōu)化調(diào)整的當(dāng)前形勢(shì)，國(guó)內(nèi)煉油廠主要采取投用汽油回?zé)?、試用丙烯助劑或者裂解劑、調(diào)整催化劑配方等措施。

1 裝置概述

中國(guó)海油惠州石化有限公司催化裂化（I）裝置由中國(guó)石化工程公司負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石化工程公司負(fù)責(zé)詳細(xì)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)規(guī)模為120×104t/a，現(xiàn)裝置主要加工常減壓裝置的減3線蠟油及少部分加氫裂化尾油、加氫蠟油、加氫重油和焦化蠟油。

反應(yīng)部分采用MIP-CGP工藝，再生部分為燒焦罐—再生器串聯(lián)2段完全再生工藝。2019年停工大檢修期間，在提升管下部的第1反應(yīng)段，即原提升管進(jìn)料噴嘴上方2.5 m處新增了2組設(shè)計(jì)最大流量10 t/h的柴油回?zé)拠娮?，開(kāi)工后此噴嘴一直處于備用狀態(tài)。

2 優(yōu)化措施

結(jié)合市場(chǎng)需求和裝置情況，惠州石化催化裂化（I）裝置通過(guò)粗汽油回?zé)?、改善原料性質(zhì)和操作優(yōu)化等措施來(lái)提高液化氣和丙烯收率、降低汽油收率。

2.1 粗汽油回?zé)?/h3>

針對(duì)汽油市場(chǎng)需求萎靡，液化氣及丙烯利潤(rùn)空間較大的市場(chǎng)行情，裝置利用備用的柴油噴嘴，通過(guò)現(xiàn)有流程將部分粗汽油回?zé)捴猎嫌蛧娮?.5 m上方的柴油噴嘴，以期降低汽油收率，提高液化氣和丙烯收率的目的。

粗汽油回?zé)捚陂g控制粗汽油回?zé)捔?～8 t/h，第1反應(yīng)器溫度控制520～522℃，新鮮原料為常減壓的減3線蠟油，原油比率未做調(diào)整。為確定最優(yōu)回?zé)捫Ч?，先后試?yàn)5 t/h和7.5 t/h不同粗汽油回?zé)捪碌漠a(chǎn)品分布，并進(jìn)一步優(yōu)化520℃和522℃不同的第1反應(yīng)器溫度下的產(chǎn)品分布變化。回?zé)捛昂笾饕刂茀?shù)見(jiàn)表1。

表1 主要操作條件

2.2 改善原料性質(zhì)

催化裝置的原料中氫含量越高，其液化氣和汽油收率越高。為獲得較高的液化氣收率，改善原料性質(zhì)后原料密度下降了17.63 kg/m3、K值增加了0.138，原料優(yōu)化前后新鮮原料性質(zhì)變化見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化前后新鮮原料性質(zhì)

2.3 操作優(yōu)化

為了獲得較理想的產(chǎn)品分布，裝置在操作上從3個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整。

（1）維持適宜的催化劑活性。催化劑活性過(guò)高會(huì)使汽油產(chǎn)率下降，氣體和焦炭產(chǎn)率增加［1］。根據(jù)原料性質(zhì)及平衡劑活性，調(diào)整新鮮催化劑補(bǔ)充量，調(diào)整后平衡劑活性由69降至67。

（2）調(diào)整汽油干點(diǎn)。為降低汽油收率，裝置在分餾塔頂溫度不低于塔頂蒸汽的露點(diǎn)溫度并留有一定余度的前提下，盡量降低汽油干點(diǎn)，使部分汽油組分進(jìn)入柴油中。調(diào)整前汽油干點(diǎn)為193±2℃，調(diào)整后汽油干點(diǎn)為183±2℃，下調(diào)了10℃。

（3）減少油漿外甩量。催化油漿密度大、芳烴和膠質(zhì)含量高，且富含催化劑粉末，附加值較低。為優(yōu)化產(chǎn)品分布，裝置通過(guò)調(diào)整分餾塔底取熱，控制適宜的油漿密度，在不影響油漿外送及柴油質(zhì)量合格的前提下盡量減少油漿中的柴油組份。

3 效果分析

3.1 粗汽油回?zé)?/h3>

3.1.1 產(chǎn)品分布變化通過(guò)粗汽油回?zé)捔考胺磻?yīng)溫度的優(yōu)化摸索，回?zé)捄蠊r：粗汽油回?zé)?.5 t/h，反應(yīng)溫度控制522℃；回?zé)捛肮r：反應(yīng)溫度控制520℃。2種工況對(duì)比，產(chǎn)品收率變化見(jiàn)表3。

表3 回?zé)挻制颓昂螽a(chǎn)品收率分布變化/%

回?zé)挻制秃螽a(chǎn)品分布變化為：干氣收率增加0.3%；液化氣收率增加1.41%；汽油收率降低0.77%；柴油收率降低0.8%；油漿收率降低0.74%；焦炭收率增加0.59%，總液收下降0.19%。

分析認(rèn)為：自提升管進(jìn)料噴嘴上部噴入的粗汽油一定程度上抑制了裂化反應(yīng)，促進(jìn)了芳構(gòu)化等2次反應(yīng)，同時(shí)由于汽油回?zé)捨鼰?、裂化?dǎo)致催化劑循環(huán)量增加，劑油比升高，在相對(duì)高溫的反應(yīng)條件下，裂化深度增加［2］。由于回?zé)挻制椭斜旧硐N的裂化反應(yīng)［3］和反應(yīng)深度增加后原料的轉(zhuǎn)化，液化氣收率增加明顯；反應(yīng)深度增加導(dǎo)致小分子的干氣和縮合產(chǎn)物焦炭收率增加；柴油和油漿等較大分子被進(jìn)一步裂化，收率下降；汽油收率下降是因?yàn)榛責(zé)掁D(zhuǎn)化消耗的汽油量大于反應(yīng)深度提高后原料裂化而增加的汽油量所致。

3.1.2 產(chǎn)品性質(zhì)變化汽油的性質(zhì)見(jiàn)表4。

表4 汽油性質(zhì)

空白標(biāo)定期和粗汽油回?zé)挊?biāo)定期穩(wěn)定汽油干點(diǎn)控制指標(biāo)均為191～195℃，從表4汽油性質(zhì)表中數(shù)據(jù)可知，粗汽油回?zé)捄?，汽油性質(zhì)有一定變化，汽油中苯含量由0.46%上升至0.56%，烯烴含量由28.33%下降至25.1%，芳烴含量由24.02%上升至26.46%。說(shuō)明粗汽油回?zé)捄笥蟹紭?gòu)化反應(yīng)，即1部分汽油組分進(jìn)行芳構(gòu)化同時(shí)，將其H貢獻(xiàn)出去，使得液化氣、干氣等富氫產(chǎn)品產(chǎn)率增加［4］，與此同時(shí)苯和芳烴含量均有增加。汽油中烯烴含量下降較多［5］，分析其原因?yàn)橄N非常容易獲得1個(gè)質(zhì)子而形成正碳離子，參與其它分子反應(yīng)，或從該正碳離子β位裂化生成1個(gè)低分子量烯烴和分子量更小的正碳離子［6］，繼續(xù)進(jìn)行碳正離子反應(yīng)，因此要消耗1部分烯烴分子，相應(yīng)地烷烴比例增加。

粗汽油回?zé)捄?，液化氣中丙烯體積分?jǐn)?shù)上升了1.36%，丙烯占液化氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升了1.28%，未發(fā)現(xiàn)干氣、柴油等性質(zhì)有明顯變化。

3.1.3 存在問(wèn)題粗汽油回?zé)捄?，在產(chǎn)品分布上，液化氣收率上升和汽油收率下降較明顯，達(dá)到預(yù)期，同時(shí)也存在4個(gè)問(wèn)題。

（1）粗汽油回?zé)捄?，干氣和焦炭收率較高，液收損失較明顯；

（2）受焦炭產(chǎn)率變化影響，催化燒焦單耗增加5.27 kgEO/t，裝置能耗升高3.83 kgEO/t；

（3）受焦炭產(chǎn)率變化影響，再生器燒焦負(fù)荷已經(jīng)接近滿負(fù)荷，頻繁出現(xiàn)2次燃燒情況；

（4）粗汽油回?zé)捄?，催化劑循環(huán)量明顯增加（經(jīng)計(jì)算循環(huán)量約增加50 t/h），期間待生線路出現(xiàn)過(guò)1次流化小幅波動(dòng)。

3.2 改善原料性質(zhì)及操作優(yōu)化

改善原料和操作優(yōu)化后產(chǎn)品分布變化見(jiàn)表5。

表5 調(diào)整前后產(chǎn)品分布變化

改善原料性質(zhì)后，將平衡催化劑活性由69下調(diào)至67、汽油干點(diǎn)下調(diào)10℃、控制適宜的油漿密度減少油漿中柴油組分?jǐn)y帶量等操作優(yōu)化，再加之回?zé)? t/h的粗汽油，產(chǎn)品分布變化明顯，達(dá)到預(yù)期。其中，液化氣和汽油收率分別增加2.82%和0.62%，柴油、油漿和焦炭分別下降1.34%、1.13%和1.03%，總液收增加2.26%。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）回?zé)挻制秃?，液化氣收率增?.41%、丙烯占液化氣質(zhì)量收率增加1.28%、汽油收率降低0.77%、焦炭收率增加0.59%，液化氣和丙烯收率增加、汽油收率降低，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

（2）汽油中苯含量升高0.097%、芳烴含量升高2.43%、烯烴含量下降3.23%，液化氣中丙烯含量升高1.36%，其它產(chǎn)品性質(zhì)變化不明顯。

（3）回?zé)挻制秃蟪霈F(xiàn)了能耗升高、再生器燒焦負(fù)荷大易產(chǎn)生2次燃燒和流化波動(dòng)等不利影響。

（4）改善原料性質(zhì)后，通過(guò)操作優(yōu)化，液化氣收率增加2.82%，增幅較大，經(jīng)濟(jì)效益明顯。