催化裂化裝置增產高附加值產品的生產優化

閔正紅，管建強，賀安新

（中國海油惠州石化有限公司煉油一部，廣東 惠州 516086）

受新冠疫情和國際油價影響，市場汽油需求萎靡，價格持續下滑，液化氣、柴油的利潤空間相對較大，上半年受熔噴布市場價格因素影響，丙烯市場價格更是可觀。鑒于產品優化調整的當前形勢，國內煉油廠主要采取投用汽油回煉、試用丙烯助劑或者裂解劑、調整催化劑配方等措施。

1 裝置概述

中國海油惠州石化有限公司催化裂化（I）裝置由中國石化工程公司負責基礎設計、中國石化集團洛陽石化工程公司負責詳細設計，設計規模為120×104t/a，現裝置主要加工常減壓裝置的減3線蠟油及少部分加氫裂化尾油、加氫蠟油、加氫重油和焦化蠟油。

反應部分采用MIP-CGP工藝，再生部分為燒焦罐—再生器串聯2段完全再生工藝。2019年停工大檢修期間，在提升管下部的第1反應段，即原提升管進料噴嘴上方2.5 m處新增了2組設計最大流量10 t/h的柴油回煉噴嘴，開工后此噴嘴一直處于備用狀態。

2 優化措施

結合市場需求和裝置情況，惠州石化催化裂化（I）裝置通過粗汽油回煉、改善原料性質和操作優化等措施來提高液化氣和丙烯收率、降低汽油收率。

2.1 粗汽油回煉

針對汽油市場需求萎靡，液化氣及丙烯利潤空間較大的市場行情，裝置利用備用的柴油噴嘴，通過現有流程將部分粗汽油回煉至原料油噴嘴2.5 m上方的柴油噴嘴，以期降低汽油收率，提高液化氣和丙烯收率的目的。

粗汽油回煉期間控制粗汽油回煉量5～8 t/h，第1反應器溫度控制520～522℃，新鮮原料為常減壓的減3線蠟油，原油比率未做調整。為確定最優回煉效果，先后試驗5 t/h和7.5 t/h不同粗汽油回煉下的產品分布，并進一步優化520℃和522℃不同的第1反應器溫度下的產品分布變化。回煉前后主要控制參數見表1。

表1 主要操作條件

2.2 改善原料性質

催化裝置的原料中氫含量越高，其液化氣和汽油收率越高。為獲得較高的液化氣收率，改善原料性質后原料密度下降了17.63 kg/m3、K值增加了0.138，原料優化前后新鮮原料性質變化見表2。

表2 優化前后新鮮原料性質

2.3 操作優化

為了獲得較理想的產品分布，裝置在操作上從3個方面進行調整。

（1）維持適宜的催化劑活性。催化劑活性過高會使汽油產率下降，氣體和焦炭產率增加［1］。根據原料性質及平衡劑活性，調整新鮮催化劑補充量，調整后平衡劑活性由69降至67。

（2）調整汽油干點。為降低汽油收率，裝置在分餾塔頂溫度不低于塔頂蒸汽的露點溫度并留有一定余度的前提下，盡量降低汽油干點，使部分汽油組分進入柴油中。調整前汽油干點為193±2℃，調整后汽油干點為183±2℃，下調了10℃。

（3）減少油漿外甩量。催化油漿密度大、芳烴和膠質含量高，且富含催化劑粉末，附加值較低。為優化產品分布，裝置通過調整分餾塔底取熱，控制適宜的油漿密度，在不影響油漿外送及柴油質量合格的前提下盡量減少油漿中的柴油組份。

3 效果分析

3.1 粗汽油回煉

3.1.1 產品分布變化通過粗汽油回煉量及反應溫度的優化摸索，回煉后工況：粗汽油回煉7.5 t/h，反應溫度控制522℃；回煉前工況：反應溫度控制520℃。2種工況對比，產品收率變化見表3。

表3 回煉粗汽油前后產品收率分布變化/%

回煉粗汽油后產品分布變化為：干氣收率增加0.3%；液化氣收率增加1.41%；汽油收率降低0.77%；柴油收率降低0.8%；油漿收率降低0.74%；焦炭收率增加0.59%，總液收下降0.19%。

分析認為：自提升管進料噴嘴上部噴入的粗汽油一定程度上抑制了裂化反應，促進了芳構化等2次反應，同時由于汽油回煉吸熱、裂化導致催化劑循環量增加，劑油比升高，在相對高溫的反應條件下，裂化深度增加［2］。由于回煉粗汽油中本身烯烴的裂化反應［3］和反應深度增加后原料的轉化，液化氣收率增加明顯；反應深度增加導致小分子的干氣和縮合產物焦炭收率增加；柴油和油漿等較大分子被進一步裂化，收率下降；汽油收率下降是因為回煉轉化消耗的汽油量大于反應深度提高后原料裂化而增加的汽油量所致。

3.1.2 產品性質變化汽油的性質見表4。

表4 汽油性質

空白標定期和粗汽油回煉標定期穩定汽油干點控制指標均為191～195℃，從表4汽油性質表中數據可知，粗汽油回煉后，汽油性質有一定變化，汽油中苯含量由0.46%上升至0.56%，烯烴含量由28.33%下降至25.1%，芳烴含量由24.02%上升至26.46%。說明粗汽油回煉后有芳構化反應，即1部分汽油組分進行芳構化同時，將其H貢獻出去，使得液化氣、干氣等富氫產品產率增加［4］，與此同時苯和芳烴含量均有增加。汽油中烯烴含量下降較多［5］，分析其原因為烯烴非常容易獲得1個質子而形成正碳離子，參與其它分子反應，或從該正碳離子β位裂化生成1個低分子量烯烴和分子量更小的正碳離子［6］，繼續進行碳正離子反應，因此要消耗1部分烯烴分子，相應地烷烴比例增加。

粗汽油回煉后，液化氣中丙烯體積分數上升了1.36%，丙烯占液化氣質量分數上升了1.28%，未發現干氣、柴油等性質有明顯變化。

3.1.3 存在問題粗汽油回煉后，在產品分布上，液化氣收率上升和汽油收率下降較明顯，達到預期，同時也存在4個問題。

（1）粗汽油回煉后，干氣和焦炭收率較高，液收損失較明顯；

（2）受焦炭產率變化影響，催化燒焦單耗增加5.27 kgEO/t，裝置能耗升高3.83 kgEO/t；

（3）受焦炭產率變化影響，再生器燒焦負荷已經接近滿負荷，頻繁出現2次燃燒情況；

（4）粗汽油回煉后，催化劑循環量明顯增加（經計算循環量約增加50 t/h），期間待生線路出現過1次流化小幅波動。

3.2 改善原料性質及操作優化

改善原料和操作優化后產品分布變化見表5。

表5 調整前后產品分布變化

改善原料性質后，將平衡催化劑活性由69下調至67、汽油干點下調10℃、控制適宜的油漿密度減少油漿中柴油組分攜帶量等操作優化，再加之回煉5 t/h的粗汽油，產品分布變化明顯，達到預期。其中，液化氣和汽油收率分別增加2.82%和0.62%，柴油、油漿和焦炭分別下降1.34%、1.13%和1.03%，總液收增加2.26%。

4 結束語

（1）回煉粗汽油后，液化氣收率增加1.41%、丙烯占液化氣質量收率增加1.28%、汽油收率降低0.77%、焦炭收率增加0.59%，液化氣和丙烯收率增加、汽油收率降低，經濟效益可觀。

（2）汽油中苯含量升高0.097%、芳烴含量升高2.43%、烯烴含量下降3.23%，液化氣中丙烯含量升高1.36%，其它產品性質變化不明顯。

（3）回煉粗汽油后出現了能耗升高、再生器燒焦負荷大易產生2次燃燒和流化波動等不利影響。

（4）改善原料性質后，通過操作優化，液化氣收率增加2.82%，增幅較大，經濟效益明顯。