圍繞催化裂化裝置提高全廠經濟效益的策略

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，對于提高全廠經濟效益具有重要作用。國內某單套加工能力達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模為2.9Mt/a，裝置原料為蠟油加氫處理尾油及焦化蠟油，產品主要包括干氣、液化氣、汽油、柴油。該廠于2008年5月建成投產，投產后圍繞催化裂化裝置，在生產上采取多項優化措施，取得了良好經濟效益。

2 提高經濟效益的策略

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，降低渣油產率。目前國內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，由于原料性質變重，殘炭值升高，在同等反應條件下，催化裂化裝置產品收率有所變化，減壓深拔前后產品收率對比見表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，油漿產率增加0.09百分點，石油焦產率增加0.17百分點。催化裂化裝置產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，催化裂化裝置的產品性質無明顯變化。

表1 減壓深拔前后催化裂化裝置產品收率對比 w，%

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

表2 減壓深拔前后全廠經濟效益估算

另外，實施減壓深拔技術后，全廠增加能耗782×106MJ/a，使經濟效益減少4 184萬元/a。綜合考慮產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，每年可增加經濟效益13 559萬元。

2.2 加氫處理裝置所產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，進而提高全廠經濟效益，該裝置停止側線抽出產品柴油，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，對裝置的分餾系統進行調整，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）停止柴油產品側線抽出。表3為加氫處理裝置調整前后主要工藝參數變化情況。從表3可以看出：調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）；在裝置進料量不變的情況下，柴油產量降低23.70t/h，相應地尾油產量增加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 分餾系統調整前后加氫處理裝置主要工藝參數對比

調整后，加氫處理裝置尾油質量得到改善。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，殘炭值也相應降低，這對催化裂化裝置是有利的［1］。原料調整前后催化裂化裝置產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 催化裂化原料調整前后全廠經濟效益估算

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

2）產品價格為2009年12月發布的不含稅價格。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

提升管反應器內的反應深度對催化裂化裝置產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，目的產物收率下降。此外，從提升管出口到分餾塔的10～20s內，由于溫度較高，也有一定程度的二次反應發生，而且主要是熱裂化反應，造成干氣及焦炭產率增加。因此，合理降低催化裂化裝置反應深度，對于提高裝置經濟效益具有重要意義。

該廠催化裂化裝置為實現增產汽柴油的目的，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、液化氣產率增高，汽油、柴油產率降低。在保證該裝置產品質量的前提下，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。空速越高，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。根據圖1和圖2中的數據可以算出：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，產品價格按表2列出的數據計，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，可增加經濟效益8 867萬元/a。三大策略累計可增加經濟效益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：石油工業出版社，2009：298－314