于兆臣，熊新軍，趙振盛

（中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

OptimixTM原料噴嘴在 3．5Mt·a－1重油催化裂化裝置的應(yīng)用

于兆臣，熊新軍，趙振盛

（中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

介紹了Optimix原料噴嘴在中國(guó)石油廣西石化3．5Mt·a－1重油催化裂化裝置的應(yīng)用情況。該噴嘴具有蒸汽耗量低，霧化效果好，有利于改善產(chǎn)品分布并防止結(jié)焦等諸多特點(diǎn)。不同處理量下，噴嘴運(yùn)行也非常平穩(wěn)。

Optimix;噴嘴;霧化;催化裂化

催化進(jìn)料噴嘴是催化裂化，特別是重油催化裂化裝置重要的霧化設(shè)備之一。近幾年來，原料油變重更引起對(duì)催化進(jìn)料噴嘴研究的重視，先后有Kellogg公司研究出ATDWAX型噴嘴，UOP公司研究出Optimix噴嘴，ABBLummus公司研究出Micro－jet噴嘴，稱為第三代噴嘴。

噴嘴的性能好壞直接關(guān)系到裝置的輕油收率和焦炭產(chǎn)率高低，噴嘴線速的大小也直接關(guān)系到對(duì)催化劑的磨損程度，與油漿固含量的高低也有密切的關(guān)系。裝置能否長(zhǎng)周期運(yùn)行也與噴嘴應(yīng)用效果密切相關(guān)。原料油的充分霧化，可使催化裂化輕油收率得到一定提高，相應(yīng)的減少焦炭量，從而使催化裂化獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

中國(guó)石油廣西石化重油催化裂化裝置為全套設(shè)計(jì)采用美國(guó)UOP公司提供的工藝包，裝置設(shè)計(jì)處理能力為 3．5Mt·a－1，年開工時(shí)數(shù)為 8400h，于2010年8月28日順利投產(chǎn)。反應(yīng)部分工藝路線采用高溫短接觸時(shí)間的提升管反應(yīng)，控制反應(yīng)時(shí)間3．5s。應(yīng)用的Optimix原料噴嘴具有霧化后的油滴平均尺寸小，扁平扇形霧化模式，壓降適中，三級(jí)霧化，霧化后油滴停留時(shí)間短，蒸汽耗量低，霧化效果好，有利于改善產(chǎn)品分布并防止結(jié)焦等諸多特點(diǎn)。

1 Optimix噴嘴介紹

UOP所設(shè)計(jì)的重油催化裂化裝置原料噴嘴，蒸汽注入Optimix原料噴嘴有兩個(gè)途徑。一次霧化蒸汽通過優(yōu)混噴嘴上的專用噴嘴注入，在優(yōu)混噴嘴頂部與原料油混合進(jìn)入提升管。更小的第二路蒸汽，稱為二次霧化蒸汽，直接注入到噴嘴的油側(cè)。通過增加油路通過噴嘴的壓力來增加原料油的霧化效果。Optimix原料優(yōu)混噴嘴設(shè)計(jì)為最佳的劑油接觸，充分霧化重催化裂化原料并噴射均勻的小液滴到提升管的橫截面。原料油經(jīng)過噴嘴的內(nèi)部經(jīng)過三級(jí)霧化:一級(jí)霧化，原料油進(jìn)入噴嘴內(nèi)管，經(jīng)過管口的銳孔高速噴出形成錐形的油霧，原料油被打碎形成離散的小液滴;二級(jí)霧化，蒸汽從內(nèi)管和噴嘴的環(huán)隙進(jìn)入，經(jīng)過圓孔型分布板重新分布，與錐形油霧剪切混合，提高霧化效果;三級(jí)霧化，原料油和蒸汽離開噴嘴頂部經(jīng)過12個(gè)小孔噴出，防止二級(jí)霧化產(chǎn)生的油滴聚合并進(jìn)一步霧化，有助于最終階段的霧化。三級(jí)霧化后霧化油滴顆粒小，粒度分布均勻，可以有效地提高與催化劑接觸的效率，減輕熱烈化反應(yīng)，顯著降低了干氣焦炭的產(chǎn)率，提高了輕質(zhì)油收率。

廣西石化重油催化裂化裝置原料噴嘴總計(jì)14個(gè)，選用9Cr材質(zhì)制作，噴嘴出口頂部是鎢鉻鈷合金，具備很強(qiáng)的抗磨損能力。噴嘴分上下兩層（各7個(gè)）安裝在提升管上，與提升管分別成60°和45°夾角，霧化后噴射到同一個(gè)水平面上。每個(gè)噴嘴均設(shè)計(jì)有原料油流量計(jì)、帶手操器的控制閥，一、二級(jí)霧化汽流量計(jì)控制閥，以便調(diào)節(jié)最佳的霧化效果。

圖1 原料至Optimix噴嘴工藝流程

2 Optimix噴嘴運(yùn)行情況

2．1原料油性質(zhì)

Optimix原料噴嘴標(biāo)定時(shí)，減壓渣油和蠟油的摻煉比為55%，實(shí)際原料性質(zhì)與設(shè)計(jì)比較，密度922 kg·m－3與一期工況比較有較大增長(zhǎng) （二期工況為加工高硫原油，渣油經(jīng)過渣油加氫后至催化），由于原料變重，殘?zhí)?．1%較設(shè)計(jì)變低。具體性質(zhì)見表1。

圖1 原料性質(zhì)

2．2 操作條件

圖2 噴嘴運(yùn)行圖

圖 2左側(cè)的“Min．SU Steam”的線，是當(dāng)反應(yīng)切斷進(jìn)料或開始往反應(yīng)器轉(zhuǎn)劑時(shí)的最小蒸汽量。此蒸汽量主要是基于在沒有噴油的情況下，為了防止再生滑閥不嚴(yán)及防止催化劑堵塞噴嘴，所投用的最小蒸汽，由于沒有噴入原料油，最小霧化蒸汽量相對(duì)較大。噴油后，Optimix噴嘴差壓增大，相應(yīng)的就將霧化蒸汽量調(diào)整到圖2所示的工作范圍內(nèi)。

當(dāng)提升管噴油后，最小的霧化蒸汽量為在一定原料進(jìn)料量的前提下，噴嘴出口線速為45．7m·s－1時(shí)，噴嘴能夠滿足將原料霧化充滿至提升管的最小流量。最大的霧化蒸汽量為一定進(jìn)料量時(shí)噴嘴出口線速為 91．4m·s－1，主要是為了避免對(duì)噴嘴磨損和由于線速過高造成催化劑破碎的最大流量。在噴嘴最小和最大速度之間的用汽量可以優(yōu)化，通常霧化蒸汽量的優(yōu)化應(yīng)兼顧再生器溫度的變化、C2收率的變化和提升管旋分線速等條件，霧化汽量不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致液收降低，干氣、焦炭產(chǎn)率增加，提升管結(jié)焦。最佳的原料霧化蒸汽量還應(yīng)考慮原料粘度變化、原料的組成和原料預(yù)熱溫度的影響，原料粘度變小、組成變輕、預(yù)熱溫度提高可略減少霧化汽量。

裝置標(biāo)定期間主要操作參數(shù)如下:使用的催化劑一部分為開工時(shí)的平衡劑，蘭州催化劑廠的烯烴催化劑LBO－16，約占70%，并一部分新鮮催化劑，為蘭州催化劑廠的LDO－75，整個(gè)催化劑活性為 65．3。

由表3可見Optimix噴嘴運(yùn)行非常平穩(wěn)，即使處理量有所波動(dòng)，在對(duì)反應(yīng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)后，線速基本維持在 80～82m·s－1。

表2 標(biāo)定期間主要操作條件

表3 Optimix噴嘴運(yùn)行情況

3 產(chǎn)品分布

由于實(shí)際原料較設(shè)計(jì)原料較重，設(shè)計(jì)原油為蘇丹1／2／4區(qū)石蠟基原油，而實(shí)際并非設(shè)計(jì)區(qū)域原油，所以渣油加工量較設(shè)計(jì)小很多，設(shè)計(jì)摻煉比為 70%，密度 902．8kg·m－3，實(shí)際摻煉比為 52%，密度922kg·m－3，原料變重對(duì)噴嘴的霧化效果提出了更高的要求，但從產(chǎn)品分布上來看，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖4 產(chǎn)品分布

4 結(jié)論

從目前看中國(guó)石油廣西石化 3．5Mt·a－1重油催化裂化裝置Optimix原料噴嘴的應(yīng)用良好，蒸汽耗量低，霧化效果好，產(chǎn)品分布分布合理。處理量下，噴嘴的霧化效果依然良好。

Application of Optimix Feed Distributor Tipsin 3.5Mt/a RFCC U nit of PetroChina

YUZhao－chen，XIONGXin－jun，ZHAOZhen－sheng
（PetroChina Guangxi Petrochemical Company， Qinzhou 535008， China）

TE 96

B

1671-9905（2011）07-0055-03

于兆臣，男，助理工程師，就職于中國(guó)石油廣西石化分公司，地址:廣西區(qū)欽州市欽州港廣西石化公司，郵編:535008，電話:0777-3885545，E-mail:yuzhaochen＠PetroChina．com．cn

2011-04-27