大掺渣比对催化裂化装置的影响

2022-09-11

一、玉门炼化催化装置简介[1]

玉门炼化二套催化装置始于1994年11月建成投产, 初始加工量为50万吨/年, 所加工的原料为混合蜡油, 为了增产柴油, 于2002年7月进行了MGD改造, 2004年9月为优化全厂重油加工, 改善产品结构, 提高全厂的经济效益, 装置进行了重油催化裂化改造工程。改造后, 装置设计年加工量为80万吨/年, 加工原料为蜡油和渣油。设计掺渣量为50%。

二、渣油的特点[2]

渣油中, 各污染物含量的范围如表1—1所示。

渣油主要有以下特点:

1. 金属含量高, 渣油中的重金属含量大大高于减压瓦斯油。其中Ni、V的影响特别重要, 高浓度下能引起非选择性裂化, 导致较高的气体产率。并使催化剂上沉积较多的焦炭。

2. 硫含量高, 硫含量高对催化裂化后续加工过程有很大的影响, 还会导致排放的烟气中硫化物增多, 对环保不利。

3. 氮和氧含量高, 导致催化剂活性降低。

4. 沥青质和胶质含量高。

5. 氢含量高。

三、大掺渣比对反应岗位的影响

由于渣油中重金属含量高, 在进行大掺渣比的反应过程中, 原料中的重金属镍、钒等几乎全部沉积在催化剂上, 镍起脱氢作用, 而V主要通过在催化剂颗粒间的迁移, 破坏催化剂中沸石的晶体结构, 使催化剂中毒, 导致其选择性变差, 活性下降。我装置使用金属钝化剂来降低重金属对反应的影响, 目前效果良好。

而渣油中的硫含量比较高, 硫会污染催化剂, 使催化剂的选择性和活性变差, 产品分布变坏, 质量下降, 气体产率增加。

当大掺渣比时, 由于催化剂上的焦炭增加, 系统进行的烧焦负荷就大, 系统热量就大, 为了维持热量平衡, 就需要增大取热系统的取热量, 但是外取热器下滑阀开大, 又会导致烧焦罐起始烧焦温度降低, 这样大部分焦炭就会在二密床层和稀相燃烧, 造成尾燃, 导致烟机入口烟气温度上升, 加入一氧化碳助燃剂后, 可暂时防止尾燃, 但是一直保持大残渣比时, 尾燃的现象会经常出现。

还有就是大掺渣比的时候, 需要高反应温度, 这样油浆换热器和原料预热炉的负荷就大, 但是高反应温度下, 反应不仅可以裂化重组分, 同样可以裂化汽油组分。

催化裂化装置加工渣油的主要问题是如何控制生焦量, 所以选择合适的催化剂和采取有效的操作条件才能取得好的产品分布, 一般选用专用的重油裂化催化剂, 在反应条件上, 采取短反应时间, 低反应压力, 大剂油比, 高反应温度。我装置目前使用的是CDCM催化剂, 两段提升管以减少反应时间, 反应压力控制在0.17MP左右, 新鲜催化剂的补充量也比较大, 以保证有足够的活性中心, 反应温度一提505℃, 二提520℃, 烧焦罐出口温度650℃, 以保证烧焦强度。

四、大掺渣比对分馏岗位的影响

大掺渣比条件下, 从反应过来进入分馏塔的油气中重组分增多, 轻组分相对蜡油催化较少, 表现在分馏岗位回炼油罐液面、塔底液面较高, 为了防止液面超高, 使反应压力增高, 就需要减少油浆回流取热量, 但由于分馏塔入口气体较高, 出口产品温度较低, 需要靠整个塔盘的回流取走大量的剩余热量, 而减少塔底油浆的取热量, 就需要增大中段和塔顶的取热量。

而由于重组分的增大, 为了减少油浆和回炼油的产量, 增大柴油和汽油等轻质油的收率, 就需要提高中段温度, 中段温度的提高, 又会造成柴油闪点不合格。为了降低汽油的干点, 使汽油合格, 就要降低塔顶温度, 冷回流量就会加大, 而冷回流加大, 会使分馏塔顶压力上升, 使反应压力上升, 也可能导致反应压力的波动。

反应压力进入分馏塔的油气温度上升的话, 也会导致柴油出塔温度上升, 为了降低柴油出装置的温度, 就会加大冷却器和空冷的负荷, 导致能耗加大。

我装置采用的是MGD技术, 多产柴油和液态烃, 随着掺渣量的加大, 会导致轻柴油质量变差, 主要表现在:胶质升高, 油品安定性性差, 颜色变深, 十六烷值降低等几个方面。

五、大掺渣比对吸收稳定岗位的影响

由于大掺渣比的影响, 从分馏过来进入V301的富气, 由于反应温度的升高, 导致组分中C1和C2组分的增多, 从再吸收塔出来的干气产量增多。而凝缩油进入解析塔, 从解析塔底部出来的脱乙烷汽油再进入稳定塔, 由于其中C3和C4组分减少, 从稳定塔顶出来的液态烃量减少, 有时候无法维持液态烃罐V303的液面。而为了尽量维持V303的液面, 不得不提高稳定塔底和塔顶温度, 但是会导致稳定汽油10%点过高, 汽油不合格, 液态烃中C5组分也会增多, C5不易气化而造成液态烃带油, 作为化工原料使用时, 目的产品C3、C4的收率会下降。而提高塔底温度, 增大塔底加热量, 会受到热源不足的限制, 增大塔顶液化气冷却器的负荷, 降低冷凝效果, 使不凝气增多, 塔压增高。

而分馏中段温度的提高, 解析塔底重沸器加热量大, 会使塔底温度升高, 解吸气增多, 而进入稳定塔的轻组分进一步减少, 得降低重沸器的取热量。

六、大掺渣比对精制岗位的影响

大掺渣比的反应条件下, 原料含硫量较高, 使的汽油中总硫醇含量增加, 而且其中大分子硫醇比较多, 经过碱洗后, 汽油硫醇硫会合格, 但是有时候博士实验不会通过。

综上所述, 大掺渣比对整个催化裂化反应以及后续加工过程都有很明显的影响, 即使如此, 我们也应该看到重油催化裂化带来的经济效益。在大掺渣比条件下进行催化裂化反应时, 可以在以下几个方面进行改进和优化[3]:使用高效雾化喷嘴;改进快分;提升管温度控制;发展产品后处理, 清洁环境、生产清洁燃料;增产丙烯等化工原料;改进催化剂, 提高渣油转化率, 改善焦炭和干气的选择性, 提高抗Ni和抗V能力, 增产丙烯, ;增加脱硫和降烯烃等功能降低污染物排放, 减少烟气处理改进设备, 提高效率。