黃 富 曹旭杰

(中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930)

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國(guó)內(nèi)外行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)

催化裂化裝置多產(chǎn)汽油技術(shù)措施

黃 富 曹旭杰

(中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930)

針對(duì)中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司2.5 Mt/a裂化裝置工藝技術(shù)及運(yùn)行情況，從工藝、原料、催化劑、反應(yīng)深度、產(chǎn)品餾程等方面分析了提高汽油產(chǎn)率的技術(shù)措施：回?zé)捲图託洳裼?，降低摻渣率，改善原料性質(zhì)；控制好催化裂化催化劑活性，使用有利于增產(chǎn)汽油的擇形催化劑；適當(dāng)提高反應(yīng)深度，注入適當(dāng)?shù)募崩溆停惶岣咂透牲c(diǎn)，減少汽油、柴油餾分的重疊，拓寬汽油餾程等，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)汽油的目的。

催化裂化 汽油 收率 改造 反應(yīng)深度

我國(guó)車用汽油80%左右來自催化裂化汽油。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽油消耗量會(huì)越來越大，催化裂化作為重油輕質(zhì)化的重要手段，承擔(dān)著多產(chǎn)汽油，提高汽油收率的重要任務(wù)。由于催化裂化原料性質(zhì)靈活，工藝技術(shù)較多，產(chǎn)品方案多樣，產(chǎn)品性質(zhì)可調(diào)等特點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)可根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)需求狀況，通過改造工藝技術(shù)、調(diào)節(jié)原料性質(zhì)、調(diào)整工藝操作條件等手段，達(dá)到多產(chǎn)汽油產(chǎn)品的目的。中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱四川石化)2.5 Mt/a重油催化裂化裝置采用MIP-CGP工藝，該工藝是由中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱石科院)開發(fā)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴和丙烯、降低催化汽油中烯烴含量的新工藝，其思路是在常規(guī)的提升管反應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一些有用的二次反應(yīng)，選擇性地控制裂化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)，以改善產(chǎn)品質(zhì)量，最大化生產(chǎn)異構(gòu)烷烴，在降低催化汽油烯烴含量的同時(shí)，維持汽油辛烷值基本不變。按照增產(chǎn)汽油的生產(chǎn)計(jì)劃，四川石化2.5 Mt/a催化裂化裝置進(jìn)行了回?zé)捲图託洳裼图夹g(shù)改造，及時(shí)調(diào)整催化裂化裝置生產(chǎn)方案，圍繞多產(chǎn)汽油的目標(biāo)，通過改進(jìn)進(jìn)料性質(zhì)和優(yōu)化操作參數(shù)等手段提高汽油收率，催化裂化汽油收率達(dá)到了46%。

1 工藝技術(shù)改造

四川石化、石科院和中國(guó)石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司開展了回?zé)捲图託洳裼?、多產(chǎn)高辛烷值汽油工藝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。催化柴油部分送至渣油加氫，渣油加氫柴油送至催化裂化裝置進(jìn)行回?zé)挕；責(zé)挼脑图託洳裼驮谠匣旌掀髦安⑷朐瞎芫€一起送至提升管反應(yīng)器，改造流程如圖1所示(虛線為加工渣油加氫柴油改造流程)。

圖1 催化裂化與渣油加氫裝置工藝流程

2015年11月進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定主要考察催化裝置回?zé)捲筒裼颓昂螽a(chǎn)品分布，考察催化裂化汽油和柴油餾分的變化。標(biāo)定期間，催化裂化原料性質(zhì)、操作條件基本保持不變，如表1所示(空白為沒有回?zé)捲图託洳裼?。

表1 主要工藝運(yùn)行參數(shù)

渣油柴油加工期間催化裂化裝置產(chǎn)品分布見表2。

表2 產(chǎn)品分布情況 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

從表2可以看出:加工渣油柴油后，液化氣收率增加了1.02個(gè)百分點(diǎn)，汽油收率增加了1.39個(gè)百分點(diǎn)，柴油收率增加了1.32個(gè)百分點(diǎn)，回?zé)捰褪章蕼p少了1.34個(gè)百分點(diǎn)，油漿收率減少了0.92個(gè)百分點(diǎn)，焦炭收率減少了1.57個(gè)百分點(diǎn)，總液收增加了2.39個(gè)百分點(diǎn)。渣油柴油加工對(duì)提升管內(nèi)的重油轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用，加工柴油后，由于重油的劑油比上升，選擇性得以改善。另外，渣油柴油起到降低油氣分壓的作用，有利于重油裂化，增加了反應(yīng)深度，油漿收率和生焦率下降。由于渣油柴油的裂化反應(yīng)和重油裂化深度增加，使得液化石油氣收率上升。

由于原料性質(zhì)、操作條件以及平衡催化劑性質(zhì)基本相當(dāng)，因此假定新鮮原料的產(chǎn)品分布不受渣油柴油加工的影響，計(jì)算渣油加氫柴油的產(chǎn)品分布。從表2中可以看出：渣油加氫柴油有50.21%轉(zhuǎn)化為汽油。對(duì)于回?zé)捰?、油漿和焦炭，渣油加氫柴油轉(zhuǎn)化率為負(fù)值，可以理解為催化裂化裝置回?zé)捲图託洳裼陀欣诖呋霞託湓托再|(zhì)改變，使得催化重油和焦炭收率減少。

2 調(diào)節(jié)原料性質(zhì)

原料中的大分子烴類裂化為C5～C12汽油組分的反應(yīng)選擇性，是控制汽油產(chǎn)率的關(guān)鍵。一般認(rèn)為，原料中烯烴、直鏈烷烴以及帶側(cè)鏈芳烴的含量越高，其裂解性能越好，因此原料性質(zhì)是影響汽油產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。催化裂化裝置原料主要由加氫渣油構(gòu)成，四川石化加工過新疆原油、哈薩克斯坦原油和長(zhǎng)慶原油等，而且不同產(chǎn)地原料油混合加工，配比不確定。原油的性質(zhì)以及渣油加氫裝置生產(chǎn)運(yùn)行情況影響著催化裂化汽油收率，提升管混合進(jìn)料性質(zhì)見表3。

表3 不同原料性質(zhì)的汽油收率

從表3可以看出：混合原料殘?zhí)康?、飽和烴含量高以及重金屬含量低有利于提高汽油收率。通過改善原料組成提高汽油產(chǎn)率，主要采取的措施如下：提高原料中蠟油的比例、降低摻渣率，改善提升管混合進(jìn)料的性質(zhì)?；?zé)捿p污油等輕組分原料大大提高了催化汽油收率，這部分大部分都回到汽油組分中。

3 調(diào)整反應(yīng)再生工藝條件

提高汽油收率，可以適當(dāng)提高反應(yīng)深度，但不是反應(yīng)深度越高汽油收率就高。在高反應(yīng)深度的條件下，汽油組分可進(jìn)一步裂化生成低碳分子的氣體產(chǎn)品。汽油產(chǎn)率最大化要求反應(yīng)深度控制在汽油產(chǎn)率的最大值點(diǎn)附近。

影響反應(yīng)深度的操作變量有：反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間、原料預(yù)熱溫度、催化劑活性等。反應(yīng)壓力控制在251 kPa(表壓)，降低反應(yīng)壓力，降低了油氣分壓，有利于裂解反應(yīng)，不利于縮合反應(yīng)。在實(shí)際操作調(diào)整作中，還可通過提高汽提和原料霧化等蒸汽量來降低油氣分壓。兩器壓差一般控制在35～40 kPa，兩器調(diào)整主要是為了確保反應(yīng)-再生系統(tǒng)催化劑正常流化，一般不作為改善產(chǎn)品分布的調(diào)節(jié)手段。正常工況下，原料預(yù)熱溫度為210～215 ℃，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度有利于加氫渣油原料的霧化。多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化(MIP)裝置第一反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間一般為1.3～1.4 s，第二反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間一般為4.5～5 s，實(shí)際操作中反應(yīng)時(shí)間也不作為獨(dú)立的調(diào)節(jié)手段。因此，在實(shí)際操作中，反應(yīng)溫度和催化劑活性是調(diào)節(jié)反應(yīng)深度的主要操作變量。

催化裂化反應(yīng)為吸熱的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)溫度影響裂化反應(yīng)的速率，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越快。第一反應(yīng)區(qū)溫度高，有利于促進(jìn)原料中的大分子烴裂化生成汽油組分；注入急冷油降低第二反應(yīng)區(qū)的溫度，有效地抑制二次裂化反應(yīng)，防止汽油組分進(jìn)一步裂化生成液化氣和干氣組分。因此，通過增加急冷油的注入量，提高第一反應(yīng)區(qū)反應(yīng)溫度，降低第二反應(yīng)區(qū)溫度，利用MIP工藝的特點(diǎn)，達(dá)到提高反應(yīng)深度、增產(chǎn)汽油的目的，減少焦炭和干氣的產(chǎn)率。急冷油注入量為30 t/h，干氣收率約下降0.8%，但焦炭產(chǎn)率反而上升了0.3%。主要原因是粗汽油量大，導(dǎo)致劑油比增大，使得生焦增加；粗汽油本身參與反應(yīng)，部分轉(zhuǎn)化為焦炭。經(jīng)過摸索，MIP裝置一反出口溫度控制在517 ℃，二反出口溫度502 ℃，急冷油注入量為16 t/h。

反應(yīng)所需要的熱量主要由催化劑再生燒焦產(chǎn)生的熱量提供。當(dāng)提升管進(jìn)料量、殘?zhí)亢驮偕矊訙囟容^低時(shí)，反應(yīng)溫度較低，不能滿足大反應(yīng)深度、多產(chǎn)汽油的需要。若催化劑的循環(huán)量較大(表現(xiàn)在再生滑閥開度大于55%)，不宜再通過增加滑閥開度來達(dá)到提高催化劑循環(huán)量，從而提高反應(yīng)溫度的目的。滑閥開度過大，易出現(xiàn)催化劑循環(huán)流化失常，導(dǎo)致反應(yīng)溫度大幅波動(dòng)的現(xiàn)象。因此，在提升管進(jìn)料負(fù)荷較小且原料較輕的工況下，可通過降低再生器外取熱量，減少反應(yīng)器汽提蒸汽用量，提高再生劑的溫度，或者適當(dāng)提高回?zé)捰突責(zé)?，增加生焦和燒焦量，?shí)現(xiàn)提高反應(yīng)溫度的目的。

催化劑的活性是影響裂化反應(yīng)深度的重要因素，混合原料本身殘?zhí)康?、反?yīng)生焦少，系統(tǒng)平衡劑再生效果好，因此定炭為0.01%，平衡催化劑的微反活性的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為59.5%。催化裂化裝置平衡催化劑消耗較大，其原因是：(1)原料中的Ni、V等重金屬含量高，對(duì)平衡劑酸性中心及結(jié)構(gòu)有影響；(2)原料殘?zhí)扛撸瑹箯?qiáng)度大；(3)前置燒焦罐式快速床再生燒焦強(qiáng)度大、催化劑水熱失活有關(guān)。為提高系統(tǒng)平衡催化劑的活性，通常采用的方法是增加新鮮劑的補(bǔ)充量。

催化性質(zhì)也影響汽油收率，使用增產(chǎn)汽油的擇形催化劑，讓催化裂化反應(yīng)朝著增產(chǎn)汽油方向選擇性進(jìn)行。

4 穩(wěn)定分餾工藝條件

催化裂化反應(yīng)生成的油氣需要經(jīng)過分餾、吸收穩(wěn)定等單元操作分離出穩(wěn)定汽油，催化裂化裝置后續(xù)的產(chǎn)品分離單元操作影響汽油產(chǎn)品的拔出率。拓寬汽油餾程、降低汽油與柴油產(chǎn)品重疊率以及降低液化氣中C5組分含量是產(chǎn)品分離環(huán)節(jié)提高汽油收率的主要操作手段。

汽油干點(diǎn)的調(diào)節(jié)主要是通過控制分餾塔頂部操作實(shí)現(xiàn)的，汽油干點(diǎn)控制不大于205 ℃。提高汽油干點(diǎn)，操作上表現(xiàn)為在分餾塔頂油氣分壓不變的工況下，提高分餾塔頂溫度。汽油蒸氣壓夏天不超過73 kPa，冬天不超過87 kPa，汽油蒸氣壓向上限靠，也是提高汽油產(chǎn)率的操作手段之一。穩(wěn)定汽油中C4組分直接影響汽油的蒸氣壓，汽油的辛烷值隨著蒸氣壓的升高而增加，一般汽油中C4組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～6%。因此，適當(dāng)提高汽油蒸氣壓，不僅有利于提高汽油的產(chǎn)率，而且也有利于提高汽油的辛烷值。

在實(shí)際操作中，通過降低穩(wěn)定塔底的溫度，將一部分C4烴壓入塔底穩(wěn)定汽油餾分，實(shí)現(xiàn)增加汽油收率的目的。但是汽油的蒸氣壓也不宜過高，不能超過指標(biāo)，因此，提高汽油蒸氣壓，不應(yīng)作為增產(chǎn)汽油的主要操作手段。

提高柴油的初餾點(diǎn)，是從減少汽油和柴油餾分重疊的角度提高汽油收率的方法。柴油塔的汽提效果是影響柴油初餾點(diǎn)的關(guān)鍵，影響柴油汽提效果的因素包括塔盤結(jié)構(gòu)、汽提蒸汽量、塔內(nèi)油氣分壓、柴油的停留時(shí)間等。在柴油塔注入蒸汽，降低塔內(nèi)的油氣分壓，使得柴油中的輕組分易于沿?fù)]發(fā)線返回分餾塔，進(jìn)入塔頂汽油組分中，通常汽提蒸汽用量控制在2～3 t/h。柴油在塔內(nèi)的停留時(shí)間主要是通過塔液位來控制的。

采取措施后的汽油和柴油性質(zhì)見表4。

表4 汽油和柴油性質(zhì)

從表4中可以看出：汽油干點(diǎn)為204.2 ℃，接近205 ℃，柴油初餾點(diǎn)為199.5 ℃，汽油和柴油切割分離較好，重疊部分很少。

5 結(jié)論

(1)多產(chǎn)汽油的關(guān)鍵是原料油性質(zhì)。原料油性質(zhì)變輕、降低摻渣率、回?zé)捦鈦磔p質(zhì)油改善原料性質(zhì)措施，都能夠提高汽油收率。在原料性質(zhì)不變情況下，四川石化催化裂化裝置通過回?zé)捲筒裼?，大約50.21%渣油柴油轉(zhuǎn)化為汽油，提高了汽油收率。

(2)催化劑性質(zhì)也影響汽油收率?？刂坪么呋鸦呋瘎┗钚詾?0%左右，使用有利于增產(chǎn)汽油的擇形催化劑，能夠提高汽油收率。

(3)催化反應(yīng)操作應(yīng)適當(dāng)提高反應(yīng)深度，注入適當(dāng)?shù)募崩溆停岣叩谝环磻?yīng)區(qū)反應(yīng)溫度至517 ℃，降低第二反應(yīng)區(qū)溫度，減少汽油二次裂解，可以提高汽油收率。

(4)催化產(chǎn)品分離部分提高汽油產(chǎn)率的操作要點(diǎn)是在滿足汽油出廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提高催化裂化汽油干點(diǎn)以及蒸氣壓，拓寬汽油餾程，減少汽油和柴油餾分的重疊。

[1]黃富,彭國(guó)峰.降低催化裂化汽油烯烴含量技術(shù)進(jìn)展.精細(xì)石油化工進(jìn)展,2012,13(8):49-53.

本刊征稿啟事

本刊是一本工業(yè)與科學(xué)相結(jié)合、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)融合一體的面向全國(guó)的石油化工綜合性科技刊物，欄目主要包括：① 產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略及政策研究;② 項(xiàng)目評(píng)價(jià);③ 市場(chǎng)研究;④ 技術(shù)進(jìn)步;⑤ 工業(yè)化應(yīng)用；⑥ 國(guó)內(nèi)外行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài);⑦ 信息與資料。本刊竭誠(chéng)歡迎廣大從事石油化工生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、工程建設(shè)和科研等方面的同仁積極投稿；同時(shí)也熱誠(chéng)歡迎關(guān)心與支持石油化工發(fā)展的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)界人士不吝賜稿。

一、征稿內(nèi)容

本刊主要刊登論述石油化工行業(yè)有關(guān)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)類的文章：

1.石油化工專題述評(píng)(包括我國(guó)石油化工發(fā)展規(guī)劃，技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；

2.石油化工行業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工業(yè)布局、原料和中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品價(jià)格體系等研究分析；

3.與加速發(fā)展石油化工生產(chǎn)并提高經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)的科研成果工業(yè)化途徑與生產(chǎn)建設(shè)、技術(shù)改造項(xiàng)目的可行性研究與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估；

4.煉油、化工、塑料、合成纖維等方面的各種科研、生產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容；

5.與煉油、化工、塑料、合成纖維有關(guān)的新設(shè)備研制，設(shè)備改造以及自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用；

6.石油化工行業(yè)節(jié)能新技術(shù)、新工藝以及合理利用油氣資源，進(jìn)行深度加工、提高綜合利用率和經(jīng)濟(jì)效益的分析；

7.國(guó)內(nèi)外石油化工產(chǎn)品市場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析與市場(chǎng)預(yù)測(cè)；

8.與石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)有關(guān)的其他內(nèi)容。

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專著 主要責(zé)任者.書名[文選類型標(biāo)志].版本(第1版不寫).出版地：出版者，出版年：頁碼.

例：郁浩然，鮑浪.化工計(jì)算.北京：中國(guó)石化出版社，1990:156.

期刊 責(zé)任者.題名[文選類型標(biāo)志].刊名，出版年，卷號(hào)(期號(hào))：頁碼.

例：陳俊武，曹漢昌.石油在加工中的組成變化與過程平衡.煉油設(shè)計(jì)，1990，20(6)：1-10.

會(huì)議論文文集 責(zé)任者.題名[文選類型標(biāo)志].文集編者.文集名，出版地：出版者，出版年.頁碼.

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《石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)》編輯部

Technical Measures for Increasing FCC Gasoline Yield

Huang Fu,Cao Xujie

(PetroChinaSichuanPetrochemicalCo.,Ltd.,Chengdu611930)

Based on the technology and operation situation of the 2.5 Mt/a FCC unit in PetroChina Sichuan Petrochemical Co.,Ltd.,technical measures for increasing the gasoline yield were analyzed in aspects of the process,raw material,catalyst,reaction extent,and gasoline distillation of the product,including processing residue hydrotreating diesel,reducing residue blending ratio,improving the quality of raw materials,controlling suitable catalytic cracking catalyst activity,using shape-selective catalysts,appropriately increasing reaction extent,injecting quench oil,raising the dry point of gasoline,reducing overlap of gasoline and diesel fractions,broadening the gasoline boiling range,and so on.

fluid catalytic cracking,gasoline,yield,transformation,reaction extent

2016-08-11。

黃富，男，1984年出生，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士，工程師，主要從事重油催化裂化裝置生產(chǎn)技術(shù)工作。

1674-1099 (2016)05-0058-04

TE624

A