催化裂化裝置用能優化及碳排放研究

張聰

摘 要：催化裂化過程是煉油的一個重要過程，不僅需要消耗大量的能源，同時也是一個生產能源的重要環節。在這個過程中，會產生大量的二氧化碳，造成碳排放量的提升。基于此，本文主要闡述了催化裂化裝置在發生反應的過程中的施工工藝，再根據問題對催化裂化裝置進行用能優化，節約資源并降低碳排放量。

關鍵詞：催化裂化裝置;性能優化;碳排放

1 催化裂化裝置碳排放工藝

1.1 反應再生系統

催化裂化反應過程中，在催化裂化裝置換熱后，在催化裂化裝置中新添加的原料油和之前剩余的油混合，然后進行加熱，直到原料油被加熱至180-320℃時停止，此時的原料油以霧氣的形式存在，然后在向催化裂化裝置中添加高溫催化劑，催化原料油快速發生汽化反應，然后利用分離器將氣體中的催化劑分離出來，此時的催化劑已經失去了活性，通過將失去活性的催化劑經積碳反應，將失去活性的催化劑流入瓶底，對其進行加熱和灼燒處理，通過催化劑吸熱的過程，將失去活性的催化劑恢復活性，再次投入使用，這個過程這就是反應再生的過程。注意的是，在燒焦過程中，需要配置一個吸收多余熱量裝置，在再生環節吸收多余的熱量用來發電[1]。

1.2 分餾系統

分餾系統主要是指分餾塔，分餾塔由三個不同部分組成，總共分為三層，每一層能夠實現的功能也不相同，分餾出來的產品也不相同，通過不同的分餾層來滿足油氣在分餾塔中的分餾效果和目的。在催化裂化過程中，為了保證煉油品質，分餾過程中需要設置四種循環回流，一種包括了頂回流、兩個中回流和一個油漿回流，在吸收其中產生熱量的時候，需要保證熱量全部均勻和溫度適中，且負荷分配均勻。

1.3 吸收穩定系統

吸收穩定系統在催化裂化裝置中屬于結束環節，該環節能夠對分餾塔遺留的油進行再次加工，并將其中包含的一些富氣進行分離，油中的富氣需要經過吸收塔的吸收，將富氣通過液化吸收劑的吸收，將其中的濕氣吸收掉，得到最終的干氣。將通過吸收后的干氣再次放入吸收塔，利用分餾塔中的柴油再進行吸收操作，將干氣中的C3吸收，吸收完畢的干氣再次進入分餾塔，在分餾塔中判定干氣是否滿足要求。被吸收的富氣吸收液將其流進分餾塔低進行加熱操作，通過加熱富吸收液，其中比C3輕的組分基本脫除，從解吸塔頂排出進入到平衡罐，然后進入吸收塔中;將C3分離之后的輕組分放入穩定塔中進行再次的分離操作，這個過程中的油氣損耗可以降至最低，將在穩定塔中分離完成的油氣和液化氣通過塔底的沉淀，最終將其分為兩部分，一部分輸出塔外，作為成品油，另一部分作為吸收劑留在塔內，循環利用，再次將油氣流向吸收塔中，完成吸收過程的操作[2]。

2 催化裂化裝置用能優化

2.1 調整分餾部分操作

催化裂化反應生成的油氣經過分餾、吸收穩定等單元的操作分離出合格的柴油、汽油、液化氣等產品。如果產品之間出現餾分重疊，則說明分餾、吸收穩定分離效果差。針對該問題，將汽油干點的控制由原來180-190℃調整為200℃，以此拓寬汽油餾程，降低汽油與柴油產品的重疊率。提高柴油的初餾點是從減少汽油和柴油餾分重疊的角度降低柴油收率。在柴油初餾中，汽提塔的氣體效果影響用能的消耗率，同時也能增加催化裂化裝置的用能效率，降低用能損耗，在柴油汽提塔中通過注入蒸汽來實現油氣分壓降低的目的，使柴油在汽提塔中能夠更好的輕組分，也能夠更好的揮發，最終回到催化裂化裝置的分餾塔中。

2.2 調整反應部分的操作

反應部分操作調整主要是調整反應深度來降低柴油收率，但是反應深度過高的反應深度會大幅增加低碳分子烴（干氣）和焦炭產率的增加，導致催化裂化裝置總液收降低，經濟效益大幅降低。

影響反應操作部分的主要因素有6種，其中最主要的影響因素是溫度和反應力以及活性劑等。在催化裂化裝置中主要產生的反應是一個吸熱過程，溫度大小能夠影響催化裂化的反應速度，控制溫度和活性劑的使用可以有效提高催化裂化裝置的用能效果，并同時能夠將碳排放維持在一定標準下。

反應所需的熱量主要由催化再生燒焦產生的熱量提供，當二者密相溫度降低時，為保證反應溫度，需提高催化劑循環量，即提高劑油比。當反應壓力降低時有利于裂解反應，不利于縮合反應，在實際操作中可以通過調整汽提蒸汽量、原料霧化蒸汽量等來降低油氣分壓來實現對裂解反應的控制。活性催化劑在催化裂化反應中占據重要地位，由于催化劑與原料反應時會與原料中的Ni、V等重金屬接觸，造成催化劑酸性中心及結構發生變化，加之催化劑在再生過程出現水熱失活，導致催化劑活性偏低，這就需要加大新鮮催化劑的補充量來維持其活性。

3 總結

新建渣油加氫裝置，將常壓渣油進行加氫后渣油質量得到明顯改善，可直接用催化裂化工藝，將其全部轉化成市場急需的汽油和柴油，提高了資源的利用率和經濟效益，同時產品碳含量顯著降低。同時，通過對催化裂化裝置催化劑配方的調整，可增加汽油液化氣收率，降低柴油收率。

參考文獻：

[1]楊啟業，徐承恩.砥礪奮進四十年煉油工業換新顏[J].石油學報（石油加工），2019，35（05）：825-829.

[2]楊智.催化裂化裝置再生煙氣污染物排放治理[J].石油石化節能，2019（09）：49-51+12.