煉油中的催化裂化工藝研究

李永杰 延敬祥 李永文 李小芳

（1.山東華星石油化工集團有限公司，山東 廣饒 257335；2.山東雁翔機電工程有限公司華星項目部，山東 廣饒 257335）

當前，在可持續發展背景下，煉油工業開始注重環境保護和能源清潔問題，為了盡可能地降低石油資源在使用過程中引發的環境污染，可以借助催化裂化工藝來增加輕汽油的產量，以滿足人民綠色出行的需求。對于煉油廠而言，應該結合自身的生產特點，對催化裂化工藝進行適當地優化和調整，確保其能夠在生產中發揮出更大的價值。

1 催化裂化工藝流程

催化裂化的基本原理是將催化劑與石油混合加熱，使重質油發生相應的裂化反應，轉變為汽油、柴油和裂化氣等，這一方法屬于對石油進行二次加工的過程。與熱裂化工藝相比，催化裂化容易提高輕質油的產量，油分安定性好，而且副產品是含有烯烴的液化氣，技術優勢明顯[1]。

從目前來看，可以將催化裂化工藝流程分為4 個步驟，分別是反應再生、產品分餾、吸收穩定和產品精制。具體來講，需要先在原料中混入回煉油，做好預熱處理，再將其導入反應裝置和催化劑中，進行裂化反應，相關產物會進入沉降器內，實現對于催化劑的有效分離，留下的僅有中間產物。然后，將中間產物放入到分餾塔內，借助分餾工藝將其分離成粗汽油、輕柴油、油漿及富氣等，借助穩定裝置進行處理，粗汽油能夠變成理想的汽油產品，壓縮后的富氣同樣可以在保證穩定的同時，實現有效分離。在實際生產環節，通過選擇合理的加工工藝，還可以得到液化石油氣、汽油、干氣等副產品，進一步提高工藝技術的應用效益。最后，需要做好產品精制。例如，通過堿洗或預氨洗的方式，提高汽油和液化石油氣的純凈度，保證其使用效果。在應用催化裂化工藝的過程中，為了能夠進一步提高效果，通常還需要針對各個具體環節及反應機制進行調整優化，以前期反應裝置為例，不僅必須滿足強度、壓力等方面的要求，還必須設置好再生煙氣能量回收裝置，以確保其能夠具備更好的節能效果，同時也必須對生產過程的溫度進行嚴格控制，避免不適宜的溫度對催化裂化工藝應用效果產生影響。

2 催化裂化工藝技術研究進展

早在20 世紀20 年代，催化裂化工藝就已經被應用到了煉油工業中，取得了較為明顯的經濟效益。從催化裂化工藝的發展情況可以發現，工藝的創新與催化劑有著不可分割的聯系，通過對催化劑的不斷優化，催化裂化工藝的應用效果可以得到不斷提高。我國煉油工業引入催化裂化工藝的時間是1958 年，而直到1965 年，才在撫順石油二廠構建了完善的催化裂化工藝系統，在一定程度上實現了催化裂化工藝的價值。就目前來看，催化裂化工藝中的常見技術有3 種。

2.1 MIP技術

MIP 工藝技術借助了經過串聯改進后的提升管反應裝置，依照對應的技術條件，可以將其分為2 個區域。第一個區域的反應條件是催化劑與石油的比例及溫度，對技術水平和要求較高，對重質油進行處理后，產生烯烴的速度更快。在第二個區域，提升管處在一個相對較高的位置，催化劑達到相關區域后，會與冷卻介質融合，將反應溫度降低，適當延長反應的時間，對于芳烴等物質的生成具備一定功效[2]。借助MIP 工藝技術，能夠顯著提升二次反應的強度，對氫轉移反應進行管控，也可以使產品的性質和分布得到改善。

2.2 FDFCC技術

在我國，催化裂化裝置被廣泛地應用于柴油和汽油生產領域，甚至在整個油品生產中，同樣占有很大比例。FDFCC 是指靈活多效的催化裂化工藝，其在柴油生產中發揮著積極作用，對于柴油需求量大的發展中國家而言，意義重大。在不斷的發展過程中，催化裂化生產方式難以很好地滿足市場需求，煉油企業開始朝著煉化一體化的方向轉型，對催化裂化工藝生產烯烴提出了更加嚴格的要求。在這樣的背景下，有研究人員通過對中型提升管試驗流程的分析，提出了FDFCC 工藝技術，借助雙提升管并聯的方式，將其中一根提升管用于傳統工藝中的重油處置，另外一根提升管則用于FCC 汽油處理，使汽油中烯烴的含量能夠降到一個相對較低的標準，增加丙烯含量，提升汽油的純度和質量。從實際應用的角度來看，FDFCC 技術具備很強的靈活性，原料適應性強且制造方案的改進簡單，因此具有良好的價值。

2.3 雙提升管FCC技術

為了確保產品分布的科學性及合理性，更好地完成各類材料的加工生產任務，需要對工藝技術的應用范圍進行拓展，促進工業化的發展與進步。在運用雙提升管FCC 工藝技術的過程中，需要在2 個提升管中放入2 種不同的材料，要求產品能夠在不同溫度條件下始終處于良好狀態。提升管工藝在經過完善后，對比傳統工藝技術，實際上沒有明顯的差異，僅僅是改變了溫度和劑油比2 個參數，而這樣簡單的改變就會使輕催化汽油在另一根提升管中得到回煉處理，將丙烯產出率提高到一個更高的水平[3]。從企業煉油需求來看，應用雙提升管FCC 工藝技術，能夠對不同產品進行合理分布，例如，為了提高汽油和氣體的產出率，需要將柴油與餾分回歸到原本的提升管內進行回煉，在條件苛刻的情況下，必須進行裂化處理，這樣才能更好地滿足產品分布的相關要求。

3 催化裂化工藝在煉油工業中的應用要點

在煉油工業發展中，必須要高度重視催化裂化工藝的運用，提升工藝技術的適應性，這樣才能夠有效避免煉油過程中出現缺陷和問題。從煉油廠的生產過程出發，催化裂化工藝在生產中的應用應該把握好以下3 個優化要點。

3.1 優化設備

煉油工業生產中，催化裂化工藝的應用必須強調對于各類儀器設備的合理使用，而從整體工藝流程來看，沉降器和再生器在其中發揮了非常重要的作用，必須受到足夠的重視。技術人員應該做好沉降器和再生器的優化設計，結合催化裂化工藝的特點，對相應的設備型號及特點進行全面細致的分析，重點把控好整體結構的布置，同時也應該優化和明確設備的安裝位置。以沉降器和再生器的安裝應用為例，通常應該將沉降器設置在生產工藝結構體系的下方，將再生器設置在生產工藝結構體系的上方，確保結構體系能夠呈現出理想化的同軸式特征。這樣布置能夠提高生產環節的設備運行效率，也可以幫助工作人員實現對沉降器和再生器壓力差的有效控制，即便因為特殊原因導致壓力差較大，也依然能夠保證設備穩定可靠的運行。從催化裂化工藝的具體反應來看，上述設備的應用方式能夠保證生產運行的便捷性和靈活性，從整體架構層面可以取得較為理想的安全效果，實現催化劑的高效運用。

3.2 優化再生方案

煉油工業在應用催化裂化工藝的過程中，應該重視對再生方案的優化，在保證方案實施效果的同時，要使其能夠體現出更強的經濟效益，推動企業生產得到整體優化。再生方案的選擇不能隨意進行，工作人員要認真研究催化劑的性質和使用條件，在保證催化效果的基礎上，應確保催化劑在生產中的應用能夠發揮出更強的效益，減少和規避再生方案的選擇對催化劑產生不良的影響，保持催化劑的活性[4]。另外，在選擇再生方案時，還必須對再生劑中的碳含量進行分析，要確保其在充分滿足生產需求的前提下，盡可能地降低碳含量，保證再生產品的質量。基于此，煉油企業在生產過程中，應該重視對再生方案的優化工作，要采取多樣化的方式和手段提升優化效果。例如，可以從4 個方面進行優化改進。1）適當添加一氧化碳助燃劑，促進生產效益和經濟效益的提高。2）重視對溫度的控制，在條件允許的情況下，提高溫度控制水平，對燒焦強度進行優化。3）進一步優化輸送效率，選擇高度合理的密相床，對裝置的應用效果進行優化。4）對裝置內部的主風分配管進行優化控制，選擇優質、合適的材料，合理進行結構布局，提升控制效果，將其在流化方面所具備的積極作用充分發揮出來。

3.3 優化反應系統

煉油廠在生產中，對于催化裂化工藝的應用，如果要提高整體經濟效益，必須要優化提升管反應系統，這也是最為基本的手段之一，要求技術人員從生產的現實需求著手，做好相應的處理改進工作。在對提升管進行改進優化的過程中，應該先保障其本身的質量和性能，強化提升管在生產應用中的適宜性，對其材質、參數、結構等進行優化，使合理地運用來自再生器的高溫，精準地控制大劑油比。在提升管反應系統優化中，噴嘴是一個非常重要的裝置，需要技術人員給予高度重視，通過結構優化，進一步提升噴嘴霧化的效果，為后續生產環節的質量優化提供可靠保障。另外，技術人員應該從煉油企業的生產反應過程著手，分析其中存在的各種問題，做好修正處理工作，使汽提段作業能夠有效地控制焦炭產量，對產物的性能進行優化。在實際操作中，應該將汽提段擋板的高度設置得合理實用，以確保汽提段能夠更加充分地進行反應，最大限度地發揮結構所具備的應用優勢。

4 結語

總而言之，隨著科技不斷的發展，煉油工業對煉油效率和質量提出了更加嚴格的要求，催化裂化工藝在其中發揮著不容忽視的作用，需要技術人員加強對催化裂化工藝的深入研究，推動工藝技術的優化，將先進技術引入催化裂化工藝中，配合先進的設備和材料，提升工藝的有效性。