催化裂化裝置多產汽油技術措施

黃 富 曹旭杰

(中國石油四川石化有限責任公司，四川 成都 611930)

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國內外行業發展動態

催化裂化裝置多產汽油技術措施

黃 富 曹旭杰

(中國石油四川石化有限責任公司，四川 成都 611930)

針對中國石油四川石化有限責任公司2.5 Mt/a裂化裝置工藝技術及運行情況，從工藝、原料、催化劑、反應深度、產品餾程等方面分析了提高汽油產率的技術措施：回煉渣油加氫柴油，降低摻渣率，改善原料性質；控制好催化裂化催化劑活性，使用有利于增產汽油的擇形催化劑；適當提高反應深度，注入適當的急冷油；提高汽油干點，減少汽油、柴油餾分的重疊，拓寬汽油餾程等，實現增產汽油的目的。

催化裂化 汽油 收率 改造 反應深度

我國車用汽油80%左右來自催化裂化汽油。隨著我國經濟社會的發展，汽油消耗量會越來越大，催化裂化作為重油輕質化的重要手段，承擔著多產汽油，提高汽油收率的重要任務。由于催化裂化原料性質靈活，工藝技術較多，產品方案多樣，產品性質可調等特點，實際生產可根據產品市場需求狀況，通過改造工藝技術、調節原料性質、調整工藝操作條件等手段，達到多產汽油產品的目的。中國石油四川石化有限責任公司(簡稱四川石化)2.5 Mt/a重油催化裂化裝置采用MIP-CGP工藝，該工藝是由中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發的多產異構烷烴和丙烯、降低催化汽油中烯烴含量的新工藝，其思路是在常規的提升管反應系統基礎上，增加一些有用的二次反應，選擇性地控制裂化反應、氫轉移反應和異構化反應，以改善產品質量，最大化生產異構烷烴，在降低催化汽油烯烴含量的同時，維持汽油辛烷值基本不變。按照增產汽油的生產計劃，四川石化2.5 Mt/a催化裂化裝置進行了回煉渣油加氫柴油技術改造，及時調整催化裂化裝置生產方案，圍繞多產汽油的目標，通過改進進料性質和優化操作參數等手段提高汽油收率，催化裂化汽油收率達到了46%。

1 工藝技術改造

四川石化、石科院和中國石化集團洛陽石油化工工程公司開展了回煉渣油加氫柴油、多產高辛烷值汽油工藝技術的工業應用。催化柴油部分送至渣油加氫，渣油加氫柴油送至催化裂化裝置進行回煉。回煉的渣油加氫柴油在原料混合器之前并入原料管線一起送至提升管反應器，改造流程如圖1所示(虛線為加工渣油加氫柴油改造流程)。

圖1 催化裂化與渣油加氫裝置工藝流程

2015年11月進行標定，標定主要考察催化裝置回煉渣油柴油前后產品分布，考察催化裂化汽油和柴油餾分的變化。標定期間，催化裂化原料性質、操作條件基本保持不變，如表1所示(空白為沒有回煉渣油加氫柴油)。

表1 主要工藝運行參數

渣油柴油加工期間催化裂化裝置產品分布見表2。

表2 產品分布情況 %(質量分數)

從表2可以看出:加工渣油柴油后，液化氣收率增加了1.02個百分點，汽油收率增加了1.39個百分點，柴油收率增加了1.32個百分點，回煉油收率減少了1.34個百分點，油漿收率減少了0.92個百分點，焦炭收率減少了1.57個百分點，總液收增加了2.39個百分點。渣油柴油加工對提升管內的重油轉化有促進作用，加工柴油后，由于重油的劑油比上升，選擇性得以改善。另外，渣油柴油起到降低油氣分壓的作用，有利于重油裂化，增加了反應深度，油漿收率和生焦率下降。由于渣油柴油的裂化反應和重油裂化深度增加，使得液化石油氣收率上升。

由于原料性質、操作條件以及平衡催化劑性質基本相當，因此假定新鮮原料的產品分布不受渣油柴油加工的影響，計算渣油加氫柴油的產品分布。從表2中可以看出：渣油加氫柴油有50.21%轉化為汽油。對于回煉油、油漿和焦炭，渣油加氫柴油轉化率為負值，可以理解為催化裂化裝置回煉渣油加氫柴油有利于催化原料加氫渣油性質改變，使得催化重油和焦炭收率減少。

2 調節原料性質

原料中的大分子烴類裂化為C5～C12汽油組分的反應選擇性，是控制汽油產率的關鍵。一般認為，原料中烯烴、直鏈烷烴以及帶側鏈芳烴的含量越高，其裂解性能越好，因此原料性質是影響汽油產率的關鍵因素。催化裂化裝置原料主要由加氫渣油構成，四川石化加工過新疆原油、哈薩克斯坦原油和長慶原油等，而且不同產地原料油混合加工，配比不確定。原油的性質以及渣油加氫裝置生產運行情況影響著催化裂化汽油收率，提升管混合進料性質見表3。

表3 不同原料性質的汽油收率

從表3可以看出：混合原料殘炭低、飽和烴含量高以及重金屬含量低有利于提高汽油收率。通過改善原料組成提高汽油產率，主要采取的措施如下：提高原料中蠟油的比例、降低摻渣率，改善提升管混合進料的性質。回煉輕污油等輕組分原料大大提高了催化汽油收率，這部分大部分都回到汽油組分中。

3 調整反應再生工藝條件

提高汽油收率，可以適當提高反應深度，但不是反應深度越高汽油收率就高。在高反應深度的條件下，汽油組分可進一步裂化生成低碳分子的氣體產品。汽油產率最大化要求反應深度控制在汽油產率的最大值點附近。

影響反應深度的操作變量有：反應溫度、反應壓力、反應時間、原料預熱溫度、催化劑活性等。反應壓力控制在251 kPa(表壓)，降低反應壓力，降低了油氣分壓，有利于裂解反應，不利于縮合反應。在實際操作調整作中，還可通過提高汽提和原料霧化等蒸汽量來降低油氣分壓。兩器壓差一般控制在35～40 kPa，兩器調整主要是為了確保反應-再生系統催化劑正常流化，一般不作為改善產品分布的調節手段。正常工況下，原料預熱溫度為210～215 ℃，適當提高預熱溫度有利于加氫渣油原料的霧化。多產異構烷烴的催化裂化(MIP)裝置第一反應區停留時間一般為1.3～1.4 s，第二反應區停留時間一般為4.5～5 s，實際操作中反應時間也不作為獨立的調節手段。因此，在實際操作中，反應溫度和催化劑活性是調節反應深度的主要操作變量。

催化裂化反應為吸熱的化學反應，反應溫度影響裂化反應的速率，反應溫度越高，反應速度越快。第一反應區溫度高，有利于促進原料中的大分子烴裂化生成汽油組分；注入急冷油降低第二反應區的溫度，有效地抑制二次裂化反應，防止汽油組分進一步裂化生成液化氣和干氣組分。因此，通過增加急冷油的注入量，提高第一反應區反應溫度，降低第二反應區溫度，利用MIP工藝的特點，達到提高反應深度、增產汽油的目的，減少焦炭和干氣的產率。急冷油注入量為30 t/h，干氣收率約下降0.8%，但焦炭產率反而上升了0.3%。主要原因是粗汽油量大，導致劑油比增大，使得生焦增加；粗汽油本身參與反應，部分轉化為焦炭。經過摸索，MIP裝置一反出口溫度控制在517 ℃，二反出口溫度502 ℃，急冷油注入量為16 t/h。

反應所需要的熱量主要由催化劑再生燒焦產生的熱量提供。當提升管進料量、殘炭和再生床層溫度較低時，反應溫度較低，不能滿足大反應深度、多產汽油的需要。若催化劑的循環量較大(表現在再生滑閥開度大于55%)，不宜再通過增加滑閥開度來達到提高催化劑循環量，從而提高反應溫度的目的。滑閥開度過大，易出現催化劑循環流化失常，導致反應溫度大幅波動的現象。因此，在提升管進料負荷較小且原料較輕的工況下，可通過降低再生器外取熱量，減少反應器汽提蒸汽用量，提高再生劑的溫度，或者適當提高回煉油回煉，增加生焦和燒焦量，實現提高反應溫度的目的。

催化劑的活性是影響裂化反應深度的重要因素，混合原料本身殘炭低、反應生焦少，系統平衡劑再生效果好，因此定炭為0.01%，平衡催化劑的微反活性的質量分數平均為59.5%。催化裂化裝置平衡催化劑消耗較大，其原因是：(1)原料中的Ni、V等重金屬含量高，對平衡劑酸性中心及結構有影響；(2)原料殘炭高，燒焦強度大；(3)前置燒焦罐式快速床再生燒焦強度大、催化劑水熱失活有關。為提高系統平衡催化劑的活性，通常采用的方法是增加新鮮劑的補充量。

催化性質也影響汽油收率，使用增產汽油的擇形催化劑，讓催化裂化反應朝著增產汽油方向選擇性進行。

4 穩定分餾工藝條件

催化裂化反應生成的油氣需要經過分餾、吸收穩定等單元操作分離出穩定汽油，催化裂化裝置后續的產品分離單元操作影響汽油產品的拔出率。拓寬汽油餾程、降低汽油與柴油產品重疊率以及降低液化氣中C5組分含量是產品分離環節提高汽油收率的主要操作手段。

汽油干點的調節主要是通過控制分餾塔頂部操作實現的，汽油干點控制不大于205 ℃。提高汽油干點，操作上表現為在分餾塔頂油氣分壓不變的工況下，提高分餾塔頂溫度。汽油蒸氣壓夏天不超過73 kPa，冬天不超過87 kPa，汽油蒸氣壓向上限靠，也是提高汽油產率的操作手段之一。穩定汽油中C4組分直接影響汽油的蒸氣壓，汽油的辛烷值隨著蒸氣壓的升高而增加，一般汽油中C4組分的質量分數為3%～6%。因此，適當提高汽油蒸氣壓，不僅有利于提高汽油的產率，而且也有利于提高汽油的辛烷值。

在實際操作中，通過降低穩定塔底的溫度，將一部分C4烴壓入塔底穩定汽油餾分，實現增加汽油收率的目的。但是汽油的蒸氣壓也不宜過高，不能超過指標，因此，提高汽油蒸氣壓，不應作為增產汽油的主要操作手段。

提高柴油的初餾點，是從減少汽油和柴油餾分重疊的角度提高汽油收率的方法。柴油塔的汽提效果是影響柴油初餾點的關鍵，影響柴油汽提效果的因素包括塔盤結構、汽提蒸汽量、塔內油氣分壓、柴油的停留時間等。在柴油塔注入蒸汽，降低塔內的油氣分壓，使得柴油中的輕組分易于沿揮發線返回分餾塔，進入塔頂汽油組分中，通常汽提蒸汽用量控制在2～3 t/h。柴油在塔內的停留時間主要是通過塔液位來控制的。

采取措施后的汽油和柴油性質見表4。

表4 汽油和柴油性質

從表4中可以看出：汽油干點為204.2 ℃，接近205 ℃，柴油初餾點為199.5 ℃，汽油和柴油切割分離較好，重疊部分很少。

5 結論

(1)多產汽油的關鍵是原料油性質。原料油性質變輕、降低摻渣率、回煉外來輕質油改善原料性質措施，都能夠提高汽油收率。在原料性質不變情況下，四川石化催化裂化裝置通過回煉渣油柴油，大約50.21%渣油柴油轉化為汽油，提高了汽油收率。

(2)催化劑性質也影響汽油收率。控制好催化裂化催化劑活性為60%左右，使用有利于增產汽油的擇形催化劑，能夠提高汽油收率。

(3)催化反應操作應適當提高反應深度，注入適當的急冷油，提高第一反應區反應溫度至517 ℃，降低第二反應區溫度，減少汽油二次裂解，可以提高汽油收率。

(4)催化產品分離部分提高汽油產率的操作要點是在滿足汽油出廠質量標準的前提下，提高催化裂化汽油干點以及蒸氣壓，拓寬汽油餾程，減少汽油和柴油餾分的重疊。

[1]黃富,彭國峰.降低催化裂化汽油烯烴含量技術進展.精細石油化工進展,2012,13(8):49-53.

本刊征稿啟事

本刊是一本工業與科學相結合、技術與經濟融合一體的面向全國的石油化工綜合性科技刊物，欄目主要包括：① 產業發展戰略及政策研究;② 項目評價;③ 市場研究;④ 技術進步;⑤ 工業化應用；⑥ 國內外行業發展動態;⑦ 信息與資料。本刊竭誠歡迎廣大從事石油化工生產、經營、工程建設和科研等方面的同仁積極投稿；同時也熱誠歡迎關心與支持石油化工發展的技術、經濟界人士不吝賜稿。

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本刊主要刊登論述石油化工行業有關技術和經濟類的文章：

1.石油化工專題述評(包括我國石油化工發展規劃，技術經濟政策)和技術經濟分析；

2.石油化工行業內部產業結構、產品結構、工業布局、原料和中間產品、最終產品價格體系等研究分析；

3.與加速發展石油化工生產并提高經濟效益密切相關的科研成果工業化途徑與生產建設、技術改造項目的可行性研究與技術經濟評估；

4.煉油、化工、塑料、合成纖維等方面的各種科研、生產技術內容；

5.與煉油、化工、塑料、合成纖維有關的新設備研制，設備改造以及自動化技術與應用；

6.石油化工行業節能新技術、新工藝以及合理利用油氣資源，進行深度加工、提高綜合利用率和經濟效益的分析；

7.國內外石油化工產品市場動態分析與市場預測；

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專著 主要責任者.書名[文選類型標志].版本(第1版不寫).出版地：出版者，出版年：頁碼.

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學位論文 責任者.題名[文選類型標志].學位授予地址：學位授予單位，年份.

專利 專利申請者.題名.專利國別(或地區)，專利號[文選類型標志].年份.

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《石油化工技術與經濟》編輯部

Technical Measures for Increasing FCC Gasoline Yield

Huang Fu,Cao Xujie

(PetroChinaSichuanPetrochemicalCo.,Ltd.,Chengdu611930)

Based on the technology and operation situation of the 2.5 Mt/a FCC unit in PetroChina Sichuan Petrochemical Co.,Ltd.,technical measures for increasing the gasoline yield were analyzed in aspects of the process,raw material,catalyst,reaction extent,and gasoline distillation of the product,including processing residue hydrotreating diesel,reducing residue blending ratio,improving the quality of raw materials,controlling suitable catalytic cracking catalyst activity,using shape-selective catalysts,appropriately increasing reaction extent,injecting quench oil,raising the dry point of gasoline,reducing overlap of gasoline and diesel fractions,broadening the gasoline boiling range,and so on.

fluid catalytic cracking,gasoline,yield,transformation,reaction extent

2016-08-11。

黃富，男，1984年出生，2009年畢業于中國石油大學(北京)應用化學專業，碩士，工程師，主要從事重油催化裂化裝置生產技術工作。

1674-1099 (2016)05-0058-04

TE624

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