石油化工催化裂化工藝技術(shù)的優(yōu)化措施

王裕振(浙江美福石油化工有限責(zé)任公司，浙江 嘉興 314201)

0 引言

在世界范圍內(nèi)，催化裂化技術(shù)是最主要的制取輕質(zhì)石油的方法，目前，我國的石油化工企業(yè)主要采用該工藝進(jìn)行煉油，若能對該方法進(jìn)行優(yōu)化，則可使催化裂化工藝技術(shù)的效率得到提高，同時也可得到更多的有用副產(chǎn)品，以及更高的經(jīng)濟(jì)效益。另外，重質(zhì)油的產(chǎn)油次序是影響重質(zhì)油質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素，所以在催化裂化的工藝技術(shù)中必須嚴(yán)格按次序進(jìn)行，這樣不僅可以得到較高品質(zhì)的化工產(chǎn)品，而且還能得到殘焦。目前，中國各地石油化工生產(chǎn)的原油質(zhì)量差異較大，所采用的催化裂化的工藝技術(shù)和方法也不盡相同。然而原油又是一種不可再生的能源，隨著原油的枯竭，其采收率越來越低，品質(zhì)也越來越差，所以，必須對催化裂化的工藝技術(shù)進(jìn)行工藝改造，以提高產(chǎn)品品質(zhì)。

1 石油化工催化裂化的相關(guān)內(nèi)容

中國正積極推進(jìn)石油化工行業(yè)的發(fā)展，推進(jìn)催化裂化技術(shù)及其他有關(guān)技術(shù)的更新。在催化裂化技術(shù)發(fā)展初期，人們多采用固定床和移動床兩種方法。但在具體的實(shí)施過程中，有關(guān)企業(yè)要根據(jù)自身的具體情況以及社會的發(fā)展需求，科學(xué)地選擇合適的流程。比如，針對不同種類、不同品質(zhì)的油品，有關(guān)部門要采取不同的技術(shù)手段，才能保證整個油品的質(zhì)量與安全。

為了達(dá)到高效率，人們研究出了不同的生產(chǎn)方法，其中，氫裂化、熱裂化和催化裂化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，在石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也很好，并且有進(jìn)一步發(fā)展的勢頭。在這樣的情況下，再繼續(xù)采用陳舊的傳統(tǒng)工藝，已不能適應(yīng)現(xiàn)代化的需要，因此，對催化裂化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，將有助于催化裂化技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

2 石油化工催化裂化工藝技術(shù)

石油化工催化裂化技術(shù)自誕生至今，經(jīng)過了幾次技術(shù)革新與優(yōu)化，因?yàn)樵诟鱾€階段，石油化工產(chǎn)品的科技水平和使用需求都有差異。從最開始的熱裂化技術(shù)、焦化技術(shù)到后來的加氫技術(shù)，石油化工的煉油技術(shù)一直在發(fā)展和進(jìn)步，到現(xiàn)在，這個工藝中所采用的石油化工催化裂化工藝都是比較溫和的，整個過程都是可控的，還能夠?qū)崿F(xiàn)對原油的多元化分解與提取，極大地提升了石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并且有效地節(jié)約了大量的石油資源，符合低碳生態(tài)時代的需要。近幾年來，隨著技術(shù)的不斷革新與發(fā)展，石油化工中的催化裂化技術(shù)已被廣泛采用。在該工藝中，原油的催化裂解、催化劑的再生和產(chǎn)品的分離是該工藝的主要步驟[1]，如圖1 所示。

圖1 石油化工催化裂化技術(shù)流程示意圖

2.1 原料油催化裂化環(huán)節(jié)

首先，石油的催化裂解是石油化工中最重要的一步，它是利用催化劑在石油中的催化作用，使石油發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)石油化工中的裂解，這一步驟可分為三步。第一步，把被霧化過的生油注入到回?zé)崞髦校坏诙剑勾呋瘎┡c原料油發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，使其裂解為一種化學(xué)物質(zhì)；第三步，對以上兩個步驟所生成的化學(xué)產(chǎn)物進(jìn)行一系列的操作，使其進(jìn)入分離過程。在石油催化裂解中，使用的催化劑主要為 Y 類分子篩再經(jīng)稀土修飾后的 Y 類分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用此催化劑，既能降低系統(tǒng)的壓力，又能提高精煉的品質(zhì)。

2.2 催化劑再生環(huán)節(jié)

石油化工中的催化裂化工藝也包括了催化劑的再生工藝，即利用已被廢棄的催化劑，使其重新發(fā)揮作用。在水蒸氣霧化過程中，由于催化劑與原油的反應(yīng)會生成積碳，此時若向再生器中注入再生液，則會產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，使其重新獲得原有的催化活性。在石油化工行業(yè)中，要想提高石油化工的生產(chǎn)效率，降低石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，就必須加強(qiáng)對催化劑的再生研究。

2.3 產(chǎn)物分離環(huán)節(jié)

在對原材料進(jìn)行精煉時，也存在著影響精煉效果的重要產(chǎn)物分離階段。這一過程的工作主要有兩部分：一是將催化裂化過程中所生成的石油和天然氣進(jìn)行分餾和吸收，利用分餾和吸收過程可以生產(chǎn)出汽油、液化氣體等產(chǎn)品，從而有效地改善了石油化工產(chǎn)品的品質(zhì)；二是在富油完全流入后，將貧油氣體送到塔底，經(jīng)與柴油完全回流后，再將貧油氣體中的汽油進(jìn)行回收。

3 石油化工催化裂化工藝技術(shù)優(yōu)化策略

3.1 工藝參數(shù)控制

在石油化工領(lǐng)域，催化裂化技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛用途的新技術(shù)。在石油精煉中，不僅要按照石油精煉的要求，對工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，而且要注意在原料精煉時，對石油精煉過程中的霧化反應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)。在石油原料中，殘留油組分含量較高，若直接采用催化裂化工藝，則常出現(xiàn)氣液兩相并存的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了化工產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，為了減小殘渣對催化劑的不良影響，保證催化裂化產(chǎn)品的品質(zhì)，必須采用較小的液相比例。

3.2 優(yōu)選催化劑體系

在石油化工催化裂化過程中，要提高反應(yīng)速率，就必須使用催化劑，因此，如何精確、合理地選用合適的催化劑就成為研究的重點(diǎn)。在使用過程中，人們更傾向于使用固態(tài)催化劑，因?yàn)樗茉谏a(chǎn)結(jié)束后很快從反應(yīng)體系中分離出來。但是，在制備過程中，由于多種因素的干擾，會使催化劑的活性發(fā)生改變，從而使其原有的催化作用下降，針對這一情況，有關(guān)人員必須做好對催化系統(tǒng)的優(yōu)化工作，使催化劑在較高溫度下也能具備較好的催化活性。

3.3 改善工藝生產(chǎn)條件

更適宜的催化裂化生產(chǎn)條件會大大降低其對石油化工裝置的損害程度，因此要不斷優(yōu)化工藝條件，保障石油化工裝置能穩(wěn)定長久的使用。除此之外，還要加強(qiáng)對催化裂化反應(yīng)過程中各類生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)管，并對其進(jìn)行定期的維修，這樣才能有效地減少安全事故的發(fā)生，從而保證企業(yè)和操作人員的生命財產(chǎn)安全。另外，還應(yīng)強(qiáng)化設(shè)備安全監(jiān)管，全面監(jiān)控作業(yè)的全過程，最大限度地保證作業(yè)的安全。

3.4 優(yōu)化工藝管理

要想提高石油化工領(lǐng)域的催化裂化效率，增加石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，除了要對石油化工催化裂化的工藝和催化劑進(jìn)行優(yōu)化之外，還要對生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化對催化裂化工藝科學(xué)、合理的管理，優(yōu)化催化裂化裝置的運(yùn)行參數(shù)，并對其反應(yīng)過程進(jìn)行有效的管控，選擇反應(yīng)過程的最優(yōu)解，使石油化工催化裂化的反應(yīng)效果達(dá)到最佳。為實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)行石油化工催化裂化工藝技術(shù)的大膽創(chuàng)新，可深入開展兩級提升管催化裂化技術(shù)的研究，以改善石油化工中的催化裂化反應(yīng)過程，增加重質(zhì)油催化裂化的深度，增加汽油辛烷值與柴油十六烷值之比，達(dá)到改善輕質(zhì)油品品質(zhì)的目的，并持續(xù)更新石油化工催化裂化工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使石油化工的催化裂化技術(shù)更上一層樓。在此基礎(chǔ)上，對石油化工催化裂化反應(yīng)器的出口系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，利用閉合旋風(fēng)實(shí)現(xiàn)催化劑與裂解產(chǎn)品的高效分離，以達(dá)到提高重質(zhì)油催化裂解工藝時效性的目的。另外，對反應(yīng)器的進(jìn)噴嘴進(jìn)行改造，避免了結(jié)焦，提高了進(jìn)噴嘴的使用壽命，對催化裂化生產(chǎn)起到了良好的支持作用。除此之外，利用先進(jìn)的分步蒸餾設(shè)備對催化劑中所含烴類進(jìn)行脫除，可有效地預(yù)防結(jié)焦現(xiàn)象，使重質(zhì)油催化裂化流程整體提高。

4 石油化工催化裂化工藝技術(shù)發(fā)展方向

通過對催化裂化技術(shù)的研究，其結(jié)果表明，現(xiàn)有催化裂化技術(shù)可達(dá)到70% 以上的輕油產(chǎn)率，且生產(chǎn)出的汽油性能優(yōu)良，同時，所產(chǎn)生的巨大熱量及液化氣體也可以用于民用，這對于提高我國石油天然氣的利用率有著十分重要的意義。但是，石油化工催化裂化技術(shù)還存在著煙氣燃燒過程中生成余熱而造成的巨大熱能浪費(fèi)、環(huán)境污染和“積炭”問題。而通過對催化裂化過程的特征與需求研制或引入高性能、高活性的催化裂化催化劑，可以降低或避免催化裂化過程中的積炭現(xiàn)象。

近幾年來，隨著人們對節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的重視，各行各業(yè)都開始走環(huán)保路線。對石油化工企業(yè)而言，要主動對催化裂化流程進(jìn)行優(yōu)化、對多環(huán)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改造，并在多環(huán)循環(huán)過程中降低煙氣溫度，使熱能資源發(fā)揮出最大價值。另外，煉油廠還應(yīng)該設(shè)置專門的煙道凈化裝置，將凝結(jié)后的煙氣進(jìn)行濃縮，最后再集中凈化，將其對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成的破壞降到最低[2]。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著石油資源開發(fā)的深入，石油資源儲量越來越少，市場上的石油化工產(chǎn)品供給也越來越少，因此石油化工企業(yè)應(yīng)該對石油化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中遇到的問題有足夠的認(rèn)識，通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化等方式，來不斷地提升煉油的技術(shù)含量和產(chǎn)量。比如，可以通過對工藝參數(shù)、催化劑體系、工藝生產(chǎn)條件和生產(chǎn)工藝管理進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到或超過石油化工企業(yè)的計劃生產(chǎn)目標(biāo)，提升石油化工產(chǎn)品的質(zhì)量，降低原油資源的消耗，進(jìn)而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，推動國家發(fā)展和社會進(jìn)步。