二三催反應(yīng)再生系統(tǒng)的比較與分析

齊月昊 馬志遠(yuǎn)

中國石油華北石化分公司 河北 滄州 062552

引言

催化裂化裝置在煉油工業(yè)中占有舉足輕重的地位，是煉油廠中使重油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油的核心裝置。同時(shí)反應(yīng)-再生系統(tǒng)又是催化裂化裝置的核心部分，影響著產(chǎn)品收率和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等[1]。通過對(duì)華北石化兩套催化裂化裝置反應(yīng)-再生系統(tǒng)的比較，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，我們可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品收率與產(chǎn)品質(zhì)量。

1 兩套裝置的反應(yīng)-再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異

華北石化公司第二套重油催化裂化裝置，最大處理能力120萬噸/年。第三套重油催化裂化裝置最大處理能力160萬噸/年。兩套裝置加工原料大致相同，結(jié)構(gòu)差異如下：

1.1 兩器排列方式

二催化兩器采用高低并列式布置，提升管為直提升管。三催化兩器采用同軸式布置，折疊式外提升管。

1.2 再生器兩種再生方式

二催化再生器采用兩段再生方式[2]。一段燒掉催化劑上焦炭中絕大部分氫和部分炭，操作溫度較低；二段燒焦基本上沒有水，可采用高溫操作。一再采用貧氧再生。三催化再生器采用單段完全富氧再生方式。

2 兩套裝置的物料平衡、主要工藝設(shè)計(jì)及操作參數(shù)

2.1 物料平衡表

根據(jù)2018年3月月報(bào)數(shù)據(jù)，二三催裝置物料平衡如下：（開工時(shí)間按8400小時(shí)折算）處理量分別為128t/h和162t/h。

2.2 反應(yīng)-再生系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果對(duì)比表

續(xù)表

3 兩套裝置劑油比和反應(yīng)時(shí)間的實(shí)際計(jì)算

3.1 2FCC劑油比和反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算

3.1.1 劑油比的計(jì)算。

3.1.2 反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算。

表3 提升管入方流率

表4 提升管出方流率

提升管進(jìn)料處溫度為519℃，提升管出口處溫度為504℃，提升管長(zhǎng)度為59.2m。

提升管內(nèi)徑D=0.9m，則提升管截面積：

由物料平衡得提升管入方油氣、蒸汽和煙氣的總流率為1050.32kmol/h，所以下部氣體體積流率為：

由物料平衡得提升管出方油氣、蒸汽和煙氣的總流率為2177.44kmol/h，所以出口氣體體積流率為：

3.2 3FCC劑油比和反應(yīng)時(shí)間的計(jì)算

4 結(jié)果分析

兩套裝置加工原料大致相同，反應(yīng)-再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式差別較大，操作條件不同，造成2FCC輕油收率較3FCC略高，產(chǎn)品分布略差（見表1），汽油烯烴較3FCC略低（見表2），通過以上對(duì)比計(jì)算，分析如下：

表1 全裝置物料平衡

表2 反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)及操作參數(shù)

4.1 再生催化劑殘?zhí)康挠绊?/h3>

2FCC再生催化劑殘?zhí)?.03%，低于設(shè)計(jì)值0.1%；3FCC再生催化劑殘?zhí)?.09%，低于設(shè)計(jì)值0.1%，因此，兩套催化裝置再生催化劑殘?zhí)坎町悓?duì)反應(yīng)影響可忽略。

4.2 反應(yīng)時(shí)間的影響

2FCC的提升管反應(yīng)時(shí)間4.11s長(zhǎng)于3FCC提升管反應(yīng)時(shí)間的3.46s。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，汽油烯烴含量下降，硫含量下降，MIP工藝就是這種原理。

4.3 反應(yīng)溫度的影響

低溫有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，降低催化汽油烯烴含量。提高反應(yīng)溫度則反應(yīng)速度增大。在轉(zhuǎn)化率一定時(shí)，提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)深度提高，導(dǎo)致3FCC汽油收率、液化氣收率高于2FCC。

4.4 劑油比的影響

提高反應(yīng)速度提高了劑油比，反應(yīng)深度，有利于裂化、異構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移等催化反應(yīng)。當(dāng)劑油比提高時(shí)，氣體、汽油和焦炭產(chǎn)率都增加，汽油烯烴含量下降。

由提升管反應(yīng)器熱量平衡式：

可得出各物流流量與溫度的關(guān)系，由上式看出，當(dāng)再生溫度T再一定，反應(yīng)溫度T反越高，G劑越大，導(dǎo)致反應(yīng)劑油比越大。由上式還可以看出，當(dāng)T反一定，T再越低，G劑越大，也可以實(shí)現(xiàn)提高劑油比的目的，目前CRC技術(shù)就是基于這個(gè)原理。

由于2FCC的再生器是兩段再生，一再燒掉80%的焦炭，承擔(dān)主要燒焦任務(wù)，二再燒焦較少，第二再生器操作比3FCC的單再生器操作更靈活些，可以適當(dāng)提高第一再生器溫度，保證總燒焦量等滿足生產(chǎn)要求的情況下適當(dāng)降低第二再生器再生溫度，以提高劑油比[3]。

5 結(jié)束語

兩套催化裂化裝置反應(yīng)-再生結(jié)構(gòu)形式不同；盡管原料大致一樣，由于操作條件不同，導(dǎo)致2FCC產(chǎn)品分布比3FCC略差；2FCC提升管長(zhǎng)，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)溫度低，有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，催化汽油烯烴含量低；3FCC提升管短，反應(yīng)時(shí)間短，只能提高反應(yīng)溫度，靠烯烴裂化速度快的手段降低催化汽油烯烴含量；目前操作條件下，導(dǎo)致2FCC產(chǎn)品分布比3FCC略差的主要原因是，2FCC反應(yīng)溫度低，劑油比低；3FCC反應(yīng)溫度高，劑油比高，裂化深度較高；2FCC由于有兩個(gè)再生器，操作上可以更為靈活，可綜合調(diào)整反應(yīng)溫度及再生溫度，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、第一再生器溫度，降低第二再生器溫度，以保證總燒焦能力的前提下進(jìn)一步提高劑油比，改善產(chǎn)品分布；而3FCC由于僅有單再生器，考慮到燒焦能力，再生溫度無法降低。