MIP工藝在重油催化裂化裝置改造中的應(yīng)用

1、工業(yè)催化2006年第14卷增刊ind【isrrial catalysls197mip工藝在重油催化裂化裝置改造中的應(yīng)用王文婷，李建朋，花飛 (中國(guó)石油錦西石化生產(chǎn)運(yùn)行處，遼寧葫蘆島125001)摘要：介紹了中國(guó)石油錦西石化分公司重油催化裂化裝置采用mip清潔汽油生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù) 改造的情況。裝置運(yùn)行結(jié)果表明，應(yīng)用mip工藝后，汽油質(zhì)量得到改善，汽油烯烴含量明顯下降， 誘導(dǎo)期增加，硫含量降低。裝置生焦略有增加，總液收基本保持不變。不足之處是汽油辛烷值下降2個(gè)單位以上。關(guān)鍵詞：重油催化；mip改造；清潔汽油；辛烷值中國(guó)石油錦西石化公司重油催化裝置于1997 烴含量，降低烯烴含量。mip工藝要求對(duì)提

2、升管反 年建成投產(chǎn)，處理能力1 400 kta，現(xiàn)已運(yùn)轉(zhuǎn)7 應(yīng)器分區(qū)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)方案的選擇和確定必須滿 年。存在如下問(wèn)題：(1)汽油烯烴較高，最高達(dá)62， 足工藝要求并為其創(chuàng)造良好的條件，如何創(chuàng)造合適 無(wú)法滿足該公司汽油出廠要求；(2)再生器取熱負(fù)荷 的第二反應(yīng)區(qū)條件是工程上實(shí)現(xiàn)mip工藝的關(guān)鍵。 小，裝置原設(shè)計(jì)外取熱器熱負(fù)荷46109 jh一，不適應(yīng) 第一反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)與常規(guī)催化裂化提升管反應(yīng)器設(shè)計(jì) 多加工重油需要；(3)一再煙氣co含量高，造成 相似，反應(yīng)時(shí)間要求較短，一般1012 s，即可滿 co焚燒爐爐膛溫度高，經(jīng)常超900，余熱鍋爐超 足一次裂化反應(yīng)要求。第二反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)mip 設(shè)計(jì)

3、負(fù)荷運(yùn)行。裝置技術(shù)改造后加工原料為遼河焦 工藝特點(diǎn)的要求，需要控制重時(shí)空速在1530 h一， 化蠟油、遼河直餾蠟油和大慶減壓渣油，其中大慶減 采用常規(guī)的提升管稀相輸送無(wú)法滿足mip工藝第二反 壓渣油占4114，遼河焦化蠟油1889，遼河直 應(yīng)區(qū)的要求，因此，需要對(duì)傳統(tǒng)的提升管反應(yīng)器進(jìn)行 餾蠟油3997處理量由140104 ta1增加到 改造設(shè)計(jì)，才能滿足mip第二反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)工藝條180104 ta，汽油烯烴含量降至30以下。件要求。采尉陜速流化床作為第二反應(yīng)區(qū)的床層形通過(guò)對(duì)該裝置進(jìn)行技術(shù)改造，不僅可以解決上式比較合適，快速流化床線速為1-3 ms，平均 述問(wèn)題，對(duì)于優(yōu)化全廠總流程、改善產(chǎn)品分

4、布和提高表觀密度可達(dá)100 kgm-3左右，以確保第二反應(yīng)區(qū) 產(chǎn)品質(zhì)量都有很好的作用。2005年10月，采用石 具有合適的催化劑密度，滿足重時(shí)空速的要求。 油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的最新生產(chǎn)清潔汽油組分的從工程上考慮，第一反應(yīng)區(qū)基本維持常規(guī)催化催化裂化mip工藝，(即fcc process for 裂化的迸料方式，其設(shè)計(jì)思路與常規(guī)催化裂化提升maximizing iso-paraffins，簡(jiǎn)稱(chēng)mip)對(duì)該裝置進(jìn)行管反應(yīng)相同。在提升管反應(yīng)器中部適當(dāng)擴(kuò)徑作為第 了改造。，二反應(yīng)區(qū)，為使第二反應(yīng)區(qū)的密度能夠得到靈活控 制，選擇從沉降器粗旋料腿出口處引出部分待生催1m口技術(shù)特點(diǎn)化劑進(jìn)入第二反應(yīng)區(qū)快速流化

5、床，用來(lái)調(diào)節(jié)第二反mip工藝的主要特點(diǎn)是將提升管反應(yīng)器分為 應(yīng)區(qū)的催化劑密度，以滿足mip工藝對(duì)重時(shí)空速的 兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)區(qū)：第一反應(yīng)區(qū)以一次裂化為主，反 要求，此部分的催化劑循環(huán)量由新增的塞閥來(lái)控制。 應(yīng)溫度高，油劑接觸時(shí)間短，生成較多的烯烴；第二 與常規(guī)k提升管相比，mip工藝第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)催 反應(yīng)區(qū)反應(yīng)溫度稍低，油劑接觸時(shí)間長(zhǎng)，增加異構(gòu)化 化劑床層密度較高，氣體線速較低，油氣與催化劑的 和選擇性氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，提高汽油中的異構(gòu)烷烴和芳 換熱狀況較好，有利于減少未汽化油引起的生焦。作者簡(jiǎn)介：王文婷(1969一)，男，高級(jí)工程師，碩士，從事生產(chǎn)管理工作，發(fā)表論文70余篇，現(xiàn)為該公司生產(chǎn)運(yùn)行處處長(zhǎng)，

6、中國(guó)管 理科學(xué)研究院特約研究員，天津大學(xué)工程碩士研究生特聘企業(yè)指導(dǎo)教師、遼寧省葫蘆島市作家協(xié)會(huì)會(huì)員等。198工業(yè)催化 2006第14卷增刊另外，將粗旋料腿插入沉降器內(nèi)增設(shè)的溢流斗，使待 摻渣和摻焦蠟比例達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，外取熱負(fù)荷不 生催化劑油氣夾帶量減少，沉降器內(nèi)的油氣分壓降 能調(diào)節(jié)的問(wèn)題基本得到解決。但產(chǎn)品一直存在汽油 低，沉降器生焦減少。為滿足第二反應(yīng)區(qū)溫度控制 辛烷值低和汽油烯烴質(zhì)量過(guò)剩的問(wèn)題，于2006年2 的要求，可選擇采取第一反應(yīng)區(qū)后注入急冷介質(zhì)(粗月25日對(duì)操作進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，反應(yīng)溫度提高到 汽油等)的方法來(lái)滿足m1p工藝的要求，流程和控 510515，原料處理提高到設(shè)計(jì)量215

7、 th。 制方案簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)節(jié)靈活。 但從產(chǎn)品分析來(lái)看，汽油辛烷值僅提高05個(gè)單位。 表15為目前裝置的主要生產(chǎn)操作條件、原料和產(chǎn)2主要改造內(nèi)容 品性能。21反應(yīng)再生部分 ， 表1主要操作條件(1)更換提升管反應(yīng)器，提升管反應(yīng)器采用 mip工藝技術(shù)。提升管下部為預(yù)提升段，上部為反 應(yīng)區(qū)段；反應(yīng)區(qū)段下部為第一反應(yīng)段，中部為第二反 應(yīng)段，上部為催化劑輸送段；(2)沉降器筒體加高3 m，沉降器內(nèi)部增加兩個(gè)待生催化劑溢流斗，更換 提升管出口粗旋，粗旋料腿底部埋入待生催化劑溢 流斗內(nèi)；(3)二再稀相增設(shè)內(nèi)取熱盤(pán)管，過(guò)熱低壓蒸 汽，用于防焦蒸汽和汽提蒸汽，同時(shí)可以降低二再稀相溫度，保護(hù)二再旋分器。二再

8、兩級(jí)旋分器利舊； (4)采用新型汽提器，更換沉降器汽提段。22取熱技術(shù)裝置現(xiàn)有一臺(tái)氣控式外取熱器，最大取熱能力 約12 849 kw，外取熱水系統(tǒng)采用自然循環(huán)方式。 改造后，由于處理量的增加，在不打急冷油的情況 下，再生器過(guò)剩熱高達(dá)約28 600 kw，現(xiàn)有外取熱器 不能滿足要求。必須對(duì)再生器取熱系統(tǒng)進(jìn)行改造， 以滿足不同工況的的要求。具體方案是更換現(xiàn)有外 取熱器，更換后的外取熱器最大取熱能力34 890 kw。23特閥 新增待生催化劑外循環(huán)塞閥一臺(tái)dn700。24余熱鍋爐部分 現(xiàn)余熱鍋爐的流程為一、二再煙氣混合后進(jìn)人co焚燒鍋回收化學(xué)能，然后進(jìn)入余熱鍋爐回收熱 能。改造后再生煙氣量增加較多，

9、原余熱鍋爐不能 滿足要求。本次改造余熱鍋爐整體更換。3裝置mip工況運(yùn)行總結(jié)31裝置開(kāi)工 原裝置2005年10月10日停工改造，于2005年11月22日噴油，實(shí)現(xiàn)了一次開(kāi)工成功。裝置開(kāi) 工后運(yùn)行比較平穩(wěn)，但也存在一些沒(méi)計(jì)問(wèn)題。32裝置標(biāo)定經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的運(yùn)行，目前操作基本平穩(wěn)，原料增刊 王文婷等：mip工藝在重油催化裂化裝置改造中的應(yīng)用199表3干氣和液化氣性能200 工業(yè)催化2006第14卷增刊33標(biāo)定結(jié)果分析 和含硫化合物以及多環(huán)芳烴膠質(zhì)含量。同等條件下 改造后的產(chǎn)品分布如表5所示。從表5可以看摻煉減壓渣油和焦化蠟油比例上升，輕油收率和總 出，由于mip工藝技術(shù)的應(yīng)用，裝置摻煉減壓渣油液體收

10、率將明顯下降。與改造前相比，改造后裝置 和焦化蠟油比例顯著上升，分別達(dá)42和19，這 摻煉減壓渣油和焦化蠟油比例達(dá)42和19，輕油 是常規(guī)重催不可達(dá)到的。與改造前相比，汽油收率 收率僅下降09個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)719，超出設(shè)計(jì)指提高45個(gè)百分點(diǎn)，柴油收率降低54個(gè)百分點(diǎn)。標(biāo)14個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)品分布比較理想。mip工藝第從產(chǎn)品分布來(lái)看，汽油收率上升，柴油收率下降，符一反應(yīng)區(qū)與常規(guī)提升管反應(yīng)器相似，但反應(yīng)時(shí)間較 合mip工藝技術(shù)特點(diǎn)。 短，在15 s左右，較高的反應(yīng)強(qiáng)度，利于裂解較重 由于改造后裝置摻減壓渣油和焦化蠟油比例上 的原料油；第二反應(yīng)區(qū)為低溫反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)時(shí)間較升，原料性能變差，原料中堿性氮含量、

11、金屬fe和 長(zhǎng)，在57 s左右。因此，有助于總轉(zhuǎn)化率的提高。 ni含量增加，改造后裝置輕油收率與改造前標(biāo)定的 與改造前相比，改造后的汽油烯烴含量降低了 數(shù)據(jù)不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行對(duì)比。減壓渣油具有殘?zhí)扛摺?159個(gè)體積百分點(diǎn)，汽油誘導(dǎo)期上升。說(shuō)明通過(guò)500餾出量低、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高和可裂化性差 mip技術(shù)的應(yīng)用，增加了催化反應(yīng)中的氫轉(zhuǎn)移和異 的特點(diǎn)。焦化蠟油為熱裂化產(chǎn)物，具有較高堿洼氮構(gòu)化反應(yīng)，提高了催化汽油中的異構(gòu)烷烴和芳烴含增刊王文婷等：mip工藝在重油催化裂化裝置改造中的應(yīng)用201量，從而降低烯烴。汽油辛烷值較改造前相比，研究 要是外取熱器流化問(wèn)題所至；(2)將外取熱蝦米腰 法辛烷值低23個(gè)單位

12、。造成汽油辛烷值低的原因 下三個(gè)松動(dòng)點(diǎn)的松動(dòng)介質(zhì)由04 spa松動(dòng)風(fēng)改為 有：(1)mip不同操作工況和不同的產(chǎn)品生產(chǎn)方案 10 mpa蒸汽，作替代松動(dòng)介質(zhì)，由dn5的孔板限 對(duì)汽油辛烷值影響較大。以上數(shù)據(jù)是在二反催化劑 量，以改善斜管流化條件，并對(duì)松動(dòng)點(diǎn)器壁進(jìn)行加固 藏量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求取得，如果二反催化劑藏量達(dá) 防止蒸汽吹漏；(3)將外取熱器煙氣返回線關(guān)閉。 到設(shè)計(jì)要求，mip t藝技術(shù)特征和效果有望更加明 采用上述措施后，取得了顯著效果。由此可見(jiàn)：(1) 顯；(2)原料性能造成。大慶減壓渣油fcc汽油的 外取熱松動(dòng)點(diǎn)由松動(dòng)風(fēng)改為10 mpa蒸汽作松動(dòng) 異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)難度較大；(3)汽油

13、烯烴質(zhì)量 介質(zhì)技術(shù)可行；(2)外取熱發(fā)汽量在一定范圍內(nèi)可 過(guò)剩，放寬汽油烯烴含量，汽油辛烷值可以得到改 調(diào)，相對(duì)過(guò)去比較靈活，從而保證了一再、外取熱及善。改造后，柴油密度上升，十六烷值降到28，說(shuō)明 余鍋的操作相對(duì)穩(wěn)定，另外對(duì)汽壓機(jī)及系統(tǒng)蒸汽的 柴油中芳烴含量有所增加，柴油質(zhì)量下降。造成柴 平穩(wěn)運(yùn)行和裝置的安全生產(chǎn)提供了保證，操作便利； 油質(zhì)量下降的原因是mip工藝反應(yīng)深度比常規(guī)催 (3)外取熱松動(dòng)點(diǎn)改為10 mpa蒸汽作松動(dòng)介質(zhì) 化工藝深度大和改造前后原料性能差異較大。在金 后，開(kāi)停外取熱時(shí)間大大縮短，避免了停后一旦投用 屬鈍化劑注入量相同的情況下，改造后干氣中的 需要處理較長(zhǎng)時(shí)間的瓶頸問(wèn)題

14、；(4)為今后裝置提1-12ch4由改造前上升，表明催化劑重金屬污染加 大加工量和多摻渣油提供了基礎(chǔ)和保證。 重，這主要由于摻減壓渣油和焦化蠟油比例上升，金42反應(yīng)溫度波動(dòng)較大及對(duì)策 屬fe和ni含量增加造成。改造后液化氣丙烯含量反應(yīng)溫度波動(dòng)較大，一般在10左右。原因主 下降，異丁烷含量明顯增加。要是進(jìn)入提升管的催化劑量不穩(wěn)，導(dǎo)致反應(yīng)溫度忽經(jīng)過(guò)對(duì)生產(chǎn)條件的的調(diào)整，加工量(計(jì)量表計(jì)高忽低。對(duì)策：(1)關(guān)小新增待生催化劑外循環(huán)塞算)已達(dá)到設(shè)計(jì)能力215 th，反再及分餾各工藝 閥，保證開(kāi)度不大于10，避免因塞閥開(kāi)度過(guò)大催 參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)條件，汽油+柴油收率達(dá)到710， 化劑進(jìn)入提升管較多，導(dǎo)致提升困

15、難而造成的反應(yīng) 液化氣達(dá)到121。但從產(chǎn)品分布來(lái)看，瓦斯收率 溫度波動(dòng)；(2)將再生斜管的松動(dòng)點(diǎn)送動(dòng)風(fēng)進(jìn)行了 較高。汽油辛烷值882，增加幅度不大。 調(diào)整，以保證催化劑輸送均勻。43汽油辛烷值未達(dá)到設(shè)計(jì)值4改造存在的問(wèn)題431原因分析及操作的調(diào)整41外取熱調(diào)節(jié)不靈活及對(duì)策mip工藝經(jīng)過(guò)四個(gè)多月的運(yùn)行，汽油烯烴體積 外取熱投用后，主要存在以下問(wèn)題： 分?jǐn)?shù)由改造前的5560下降到24528， (1)每次外取熱投用時(shí)，取熱負(fù)荷過(guò)大，瞬間發(fā)達(dá)到了降烯烴的目的。但汽油辛烷值較低，一般在 汽量就達(dá)到5264 t。造成一再密相溫度下降較85-88(研究法辛烷值)，影響了汽油產(chǎn)品的順利出 快，從690下降到6

16、35650，一再稀相超溫，從 廠。汽油辛烷值的調(diào)整主要圍繞著反應(yīng)溫度、催化700上升到740780。 劑活性和第二反應(yīng)區(qū)外補(bǔ)循環(huán)塞閥開(kāi)度來(lái)調(diào)整。按 (2)在正常操作條件下運(yùn)行時(shí)，外取熱器會(huì)突 照mip工藝技術(shù)的要求應(yīng)采用高反應(yīng)溫度和低催 然自動(dòng)停止流化，表現(xiàn)在外取熱無(wú)發(fā)汽量，嚴(yán)重影響化劑活性操作。對(duì)反應(yīng)操作進(jìn)行了如下調(diào)整：(1) 裝置的平穩(wěn)操作和安全生產(chǎn)。外取熱運(yùn)行兩個(gè)多月將第一反應(yīng)區(qū)出口溫度由500515控制到515 期間共停止流化6次。每次外取熱停止流化后，恢520；(2)停止加新催化劑(一周未加劑)，來(lái)降低 復(fù)流化過(guò)程時(shí)問(wèn)過(guò)長(zhǎng)。 催化劑的活性；(3)將外補(bǔ)循環(huán)塞閥由10開(kāi)度關(guān) (3)外取

17、熱器取熱負(fù)荷不能控制。外取熱正常 至8開(kāi)度；(4)將8 th_1急冷水停用；(5)根據(jù)前 投用時(shí)提升風(fēng)量為5 000 m3h，流化風(fēng)量為三天操作條件、產(chǎn)品分布、汽油辛烷值和汽油族組成3 0004 000 m3h一。為提高或降低外取熱取熱 分析，反映在干氣產(chǎn)率高，辛烷值增加和汽油烯烴增 負(fù)荷，調(diào)解提升風(fēng)和流化風(fēng)量，外取熱器取熱負(fù)荷無(wú)加不多(見(jiàn)表68)，分析認(rèn)為存在的問(wèn)題是第二反 明顯變化。應(yīng)區(qū)沒(méi)有發(fā)揮彌補(bǔ)辛烷值的作用。4月10日下午 采取的對(duì)策是：(1)針對(duì)外取熱器取熱負(fù)荷不 將3 th-1(4月9日下午投用)急冷水停掉，同時(shí)將 能調(diào)整的問(wèn)題，認(rèn)為外取熱器取熱負(fù)荷不能控制，主外補(bǔ)循環(huán)塞閥由8開(kāi)度

18、開(kāi)至13開(kāi)度，增加異構(gòu)工業(yè)催化 2006第14卷增刊化和芳構(gòu)化反應(yīng)，提高汽油辛烷值；(6)4月14日， 果如下： 根據(jù)操作、產(chǎn)品分布及質(zhì)量情況將第一反應(yīng)溫度控(1)汽油烯烴含量比調(diào)前上升35個(gè)單位，汽 制在520-525；(7)4月10日加新催化劑，12日油辛烷值能達(dá)到89(研究法)，上升152個(gè)單位。 停加催化劑以降低催化劑活性。從15日操作條件(2)汽油+柴油+液化氣產(chǎn)率與調(diào)整前基本相 看。一反應(yīng)出口溫度平均521-523，分餾塔底液 當(dāng)，輕質(zhì)油產(chǎn)率比調(diào)整前下降12個(gè)單位，液化氣 面6570，回?zé)捰腿?202液面7595。和干氣產(chǎn)率呈上升的趨勢(shì)。 柴油產(chǎn)率低，產(chǎn)率218，干氣產(chǎn)率高，達(dá)到9

19、2(3)按照mip技術(shù)機(jī)理，干氣產(chǎn)率較f(低， (見(jiàn)表6)。說(shuō)明反應(yīng)溫度高和催化劑活性過(guò)低造 回?zé)捰土繙p少。而實(shí)際操作中回?zé)捰土吭黾?，隨著 成，由于反應(yīng)溫度較高，因此補(bǔ)充新催化劑以提高活 催化劑活性的下降，原料加工量下降，比調(diào)整前下降 性，增加轉(zhuǎn)化能力。 15-20 t-h。整個(gè)調(diào)試過(guò)程中加工量未達(dá)到設(shè)計(jì)432調(diào)整結(jié)果加工量215 th_1(見(jiàn)表6)。通過(guò)提高第一反應(yīng)區(qū)出口溫度和開(kāi)大外補(bǔ)循環(huán) (4)低催化劑活性和高反應(yīng)溫度下操作，反映 塞閥的開(kāi)度，以及降低催化劑活性(見(jiàn)表7)，使產(chǎn)品 轉(zhuǎn)化能力差，柴油產(chǎn)率低，汽油、液化氣和干氣產(chǎn)率 分布和汽油質(zhì)量發(fā)生變化(見(jiàn)表67)。調(diào)整后結(jié) 高，柴汽比下降顯著。表6重催裝置2006年4月份物料平衡表表7重催裝置2006年4月份汽油辛烷值和族組成分析增刊王文婷等：mip工藝在重油催化裂化裝置改造中的應(yīng)用203表8重催裝置2006年4月份調(diào)整后反應(yīng)系統(tǒng)操作條件斷是否內(nèi)漏?一旦漏要及時(shí)甩，否則可能影響催化5 mip裝置開(kāi)工注意事項(xiàng)劑消耗。(1)取