催化裂化油漿捕獲沉降劑的工業試驗應用

陳允璽，吳云鵬，聞敬飛

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司煉油廠，甘肅　蘭州　730060）

?

催化裂化油漿捕獲沉降劑的工業試驗應用

陳允璽，吳云鵬，聞敬飛

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司煉油廠，甘肅蘭州730060）

摘要：論述了“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”加速沉降油漿中催化劑顆粒的理論，及其在蘭州石化重油催化裂化裝置油漿系統工業試驗的應用研究。試驗表明，加劑處理后的催化油漿灰分脫除率達到89%左右，含量在500～800 ppm，可以作為原料進入延遲焦化裝置進行加工。

關鍵詞：催化裂化油漿；沉降劑；灰分

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.01.004

據統計，催化油漿產量一般占催化裂化處理量的5%～10%，在催化原料日益重質化和劣質化的大背景之下，油漿的產量必然增加。在當前煉油的利潤越來越薄的情況下，催化油漿作為剩下的為數不多的潛力股，探索其高附加值利用，對提高催化裝置的經濟性具有重要意義[1]。

目前，蘭州石化公司的催化油漿年產油漿約20萬噸，催化劑固體含量在2 000～8 000 ppm之間。由于油漿中催化劑固體含量高，主要作為燃料油出廠，這種方案雖然可以有效解決油漿的出路問題，但它對油漿這一寶貴資源的利用率低，不是油漿利用的最佳方案。

根據蘭州石化公司的加工流程，催化油漿進入延遲焦化裝置加工，是最優化的加工方案。但是由于催化油漿中含有大量催化劑粉末，這些固體顆粒物會對油漿深加工產品和下游設備造成嚴重的影響，不利于油漿的綜合利用。

目前脫除催化油漿中催化劑粉末的方法主要有五種：自然沉降法、離心分離法、靜電分離法、過濾分離法和沉降助劑法[2]。

自然沉降法是最早使用的方法，僅靠重力沉降，但是由于催化劑粉末的顆粒細小（直徑在1～80 μm之間），油漿的粘度和比重都較大，加之雙電層的存在，所以分離時間長、效率低、凈化效果不高，難以在工業上大規模應用。

離心分離法雖然可獲得良好的分離效果，但不便于操作維護，處理量不大，尚無工業應用實例。

靜電分離法在國外用的很多，分離效率高，處理量大；缺點是設備投資大，操作費用高。

過濾分離法凈化效果穩定，在工業應用中比較成功，但對設備的要求很高,過濾裝置要求濾孔的尺寸很小，因而容易堵塞，需要頻繁地反沖洗。因而存在裝置投資較高等缺點。

沉降助劑法分離效率高，成本低，經濟效益可觀，目前國內正積極進行該法的研究。本次工業試驗使用的就是沉降助劑法。

1　油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑的作用機理

油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑（以下簡稱油漿沉降劑）的作用機理包括凝聚和絮凝兩種作用過程。凝聚即是將油漿中的固體顆粒脫穩并形成細小的凝聚體，而絮凝則是在絮凝劑的作用下將細小的凝聚體連接成大體積的絮凝物，然后利用自然沉降的方法使油漿中的固體顆粒脫除。

2　工業試驗

2.1試驗原料

本次試驗使用的原料為重油催化裂化裝置生產的油漿和深圳市科拉達精細化工有限公司研發的新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”。催化油漿性質和油漿沉降劑性質詳見表1、表2所示。

表1　催化油漿性質

表2　油漿沉降劑性質

2.2試驗過程

本次試驗的目的是考察加入油漿沉降劑后的催化油漿中的灰分能否降至800 ppm以下，使油漿可以作為延遲焦化的優質原料，以進一步提高原油加工的輕質化率，增加煉油廠的經濟效益，減少黑色產品。

2013年11月9日至11月30日催化裂化裝置油漿系統進行了油漿沉降劑的工業試驗。本次試驗分別進行了空白樣自然沉降試驗和加沉降劑試驗。空白試驗目的是考察油漿在自然沉降條件下的灰分沉降效果，與加劑試驗數據作為對比說明沉降劑的效果。

本次試驗沉降劑加注系統流程見圖1，油漿沉降劑與油漿混合至注入油漿沉降罐中管線距離約2 000 m，沉降劑在輸送過程中完全可以混合均勻。

圖1　沉降劑加注系統流程

本次工業試驗根據生產裝置的實際生產情況，規定了嚴格的操作條件，詳見表3所示。為了保證試驗結果的一致性，同時規定了加劑后油漿的采樣位置，沉降罐上部采樣位置在滿罐液面下0.6~0.7 m；中部采樣位置在沉降罐幾何中間位置；下部采樣位置在沉降罐出料口界面以上0.6~0.75 m。

表3　主要操作條件

2.3試驗結果

本次試驗共進行了兩次加劑量不同的試驗，注劑量分別為800 ppm和500 ppm。同時由于油漿產品生產、儲運等條件的限制，本次試驗選取靜止時間最長為72 h。試驗期間的油漿樣品灰分分析數據及油漿灰分脫除率見表4、5、6所示。

灰分脫除率計算公式為：

脫除率%=（油漿加劑前灰分質量分數%-油漿沉降一定時間后灰分平均質量分數%）/油漿加劑前灰分質量分數。

2.3.1空白試驗

表4　加劑前空白樣數據

從表4可以看出，不加油漿沉降劑的油漿，在自然沉降條件下，24 h、48 h、72 h灰分數據為與剛滿罐時的數據基本沒有發生多大的變化。由此說明，自然沉降對油漿中的灰分脫除作用不大。

2.3.2第一次加劑試驗

根據油漿沉降劑實驗室試驗結果，本次工業試驗將加劑量定為800 ppm，試驗數據詳見表5所示。

表5　第一次加劑試驗結果

從上表可以看出在催化油漿中加入800 ppm的油漿沉降劑，經過在油漿沉降罐中靜止72 h后，催化油漿中的灰分降至0.067%，灰分脫除率達到89.69%，達到了進入延遲焦化裝置進行加工的標準。

2.3.3第二次加劑試驗

為了驗證試驗的準確性和降低加工成本，在第一次加注800 ppm油漿沉降劑試驗成功的基礎上，第二次試驗將油漿沉降劑加注量降至500 ppm。詳細數據見表6。

表6　第二次加劑試驗結果

從上表可以看出加入沉降劑后的油漿在沉降罐中靜止72 h后，油漿中的灰分降至0.073%，灰分脫除率為89.10%，也達到了進入延遲焦化裝置加工的標準。

2.3.4兩次試驗結果對比

從圖2可以看出，加入油漿沉降劑后的油漿經過管道的混合，當在罐中開始靜止沉降時，灰分的脫除率已到達70%。且隨著靜止時間的增加，灰分脫除率顯著變大。當靜止時間為72 h時，油漿中的灰分脫除率達到89%左右。

同時從圖2可以看出，分別加注油漿沉降劑800 ppm 和500 ppm時，油漿中灰分的脫除率隨時間的變化基本一致。

圖2　灰分脫除率隨時間的變化

2.3.5小結

通過本次工業試驗可以看出，當油漿與油漿沉降劑的混合溫度保持在110℃左右，加劑量在500 ppm～800 ppm，油漿在沉降罐中沉降時溫度控制在90℃左右，沉降72 h后，油漿中的灰分可降至800 ppm以下，脫除率為89%左右。

3　經濟效益計算

催化油漿經脫除其中的催化劑固體粉末后可作為延遲焦化裝置的原料，進入延遲焦化裝置加工，轉化為干氣、汽油、柴油等產品，進入焦化裝置摻煉后，產生的經濟效益測算如下所示。

（1）催化油漿進延遲焦化裝置加工產生的經濟效益：（油漿進延遲焦化裝置摻煉比例按10%計算）

催化油漿進延遲焦化裝置可產生效益1814.02元/t，1 814.02元/t×1 200 000 t/a×10%=21 768.24萬元/a；

（2）催化油漿做燃油外賣，價格為3 558元/t，則這部分效益為（3 558-1 914）元/t×1 200 000t/a×10%=19 728萬元/a；

（3）實際可產生效益

21768.24萬元/a-19 728萬元/年=2 040.24萬元/a。

4　結論

（1）通過本次工業試驗，可以看出新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”對蘭州石化公司催化油漿中的灰分脫除率十分明顯，具有良好的使用效果。

（2）使用新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”處理過的催化油漿中的灰分可以降至800 ppm以下，使催化油漿可以進入延遲焦化裝置進行再次加工，取

得良好的經濟效益，預計可增加效益2040.24萬元/年。

參考文獻：

［1］林秀麗，盧春燕，馬誨桐，等.催化裂化油漿綜合利用的發展趨勢［J］，廣東石油化工學院學報，2011,21（3）：8-11.

［2］楊瑩，張蘭波.催化裂化油漿沉降劑的研究及應用［J］，石化技術與應用，2006,24（3）：238-240.

作者簡介：陳允璽（1964-），男，漢族，山東菏澤人，大學專科，主要從事石化生產技術管理工作。

收稿日期：2015-10-30

中圖分類號：TE624

文獻標識碼：A