催化裂化加工苏丹高酸原油工业试验标定

朱伟

摘 要： 对山东石大科技集团有限公司20×104 t/a蜡油催化裂化装置加工苏丹高酸原油的工业试验进行标定。结果表明，高酸原油进催化裂化直接加工是完全可行的，它可起到常压蒸馏和催化裂化双重效果；高酸原油中的环烷酸在提升管高温环境下99%发生分解反应，避免了环烷酸后续加工对设备的腐蚀；原油残炭高，金属含量大，装置必须全开外取热并采取降处理量操作，催化剂中毒容易出现失活。

关 键 词：催化裂化；高酸原油；工业试验；标定

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）10-2475-03

Industrial Test Calibration of Catalytic

Cracking Process of Sudan High Acid Crude Oil

ZHU Wei

（Shandong Shtar Science and Technology Group Co.， Ltd.，Shandong Dongying 257061，China）

Abstract： Industrial test of processing Sudan high acid crude oil with 20×104 t/a wax oil catalytic cracking unit in Shtar science and Technology Group Co.， Ltd. was calibrated. The results show that the direct processing of high acid crude oil with catalytic cracking unit is feasible， and it can play a double effect of atmospheric distillation and catalytic cracking； 99% of naphthenic acid in high acid crude oil can decompose in the riser under the environment of high temperature， which can avoid the equipment corrosion caused by the naphthenic acid in subsequent processing； Because crude oil residue and metal content are high， external heat collectors of the device must be fully run， and the amount of treatment need be decreased， catalyst deactivation easily appears after poisoning.

Key words： Catalytic cracking ； High acid crude oil ； Industrial test ； Calibration

随着我国经济的快速增长，人们对能源的需求越来越大，我国已发现并开采的石油中绝大部分是高酸原油。为了解决高酸原油中环烷酸对常减压装置的腐蚀问题，山东石大科技集团与中国石油大学（华东）化学化工学院合作，于2009年进行了两段提升管催化裂化装置直接加工苏丹达尔高酸原油的工业试验，开辟一条高酸原油以最短的加工流程生产出汽、柴油的新路线，部分解决了低硫轻质原油短缺问题。

工业试验标定是在催化裂化装置一段提升管进料全部为苏丹达尔高酸原油，二段提升管不回炼油浆和回炼油，只回炼少量石脑油的情况下进行，重点考察加工高酸原油对装置操作条件、产品分布、催化剂性质的影响，同时对装置的物料平衡、热平衡进行分析。

1 工业装置

1.1 装置概况

山东石大科技集团有限公司20×104 t/a两段提升管催化裂化装置，设计加工原料为蜡油。该装置于2002年4月进行大规模扩量改造，由华东勘察设计院设计，采用中国石油大学（华东）化学化工学院开发的两段提升管催化裂化工艺技术。该技术最大的变化是采用了两根提升管，具有大剂油比、短反应时间和催化剂接力的特点，目的是提高轻质油收率，改善产品质量[1]。设计时一段提升管进料全部为蜡油，二段提升管回炼油浆和回炼油，装置于2002年6月改造完成后一次开车成功。

1.2 工艺流程

装置原则工艺流程如图1所示。标定期间原油罐区来的苏丹达尔高酸原油经过预热、简单处理以后用泵送入催化车间，经管道与蜡油混合进入一段提升管反应。

刚开始时高酸原油掺炼比例为10%～30%，在操作正常的前提下慢慢降低蜡油处理量，提高原油掺炼比。最后一段提升管进料全部更换为高酸原油，一段原油进料量为9 t/h。

由于生焦量大、处理量太低，为了降低再生器温度和维持分馏塔液位的正常操作，二段回炼石脑油，回炼量根据现场操作灵活进行调整。由于石脑油基本上不参与裂化反应，因此未对石脑油的性质进行单独分析，在进行收率计算时直接从汽油中减去石脑油回炼量。装置全部置换为达尔高酸原油经过24 h稳定操作后进行现场标定。

1.3 原料性质

苏丹达尔高酸原油的基本性质如表1所示。从表1可以看出，苏丹达尔原油与常规原油相比具有粘度大，酸值高的特点，其残碳也很高，是常规原油的两倍，与减渣的残碳相当。

1.4 催化剂基本性质

装置生产过程中使用中石化长岭催化剂分公司生产的CORH催化剂（占85%）和中国石油大学研发的多产丙烯助剂LTB-2（占15%），催化剂的各项质量指标如表2所示。

2 装置标定结果

2.1 操作参数

由表3可知，达尔原油直接进催化裂化的处理量比设计值低一半左右，主要是因为原油的残碳高达8.11%，在提升管反应的过程中焦炭产率很高，烧焦负荷大，需要全开外取热或降低处理量才能维持正常操作。高酸原油进喷嘴进料预热温度尽量≯210 ℃，这是因为高酸原油的腐蚀主要是由环烷酸引起的，而环烷酸在270～280 ℃以及350～400 ℃两个温度区间很强的腐蚀性，所以进提升管反应之前应避开强腐蚀温度范围[2]。

2.2 产品性质

从表4可以看出，苏丹达尔原油的单程转化率比常规蜡油催化的要高，转化能力更强，说明原油直接进催化裂化不但可行，而且环烷酸的存在可以促进催化裂化反应。

达尔原油裂化的轻油收率低于常规蜡油催化，但LPG收率很高，原油直接裂化以后柴油的酸度明显好于常规蜡油催化柴油，主要原因是环烷酸在500～540 ℃高温条件下发生分解脱羟基反应，脱酸率达到99%以上，因此不但柴油的品质变好，而且对分馏塔等设备的腐蚀也大大降低了。

2.3 高酸原油对催化剂的影响

由表5可以看出，由于达尔高酸原油中的金属含量比较高，尤其是Ni的含量非常高，在催化裂化反应过程中大部分金属沉积在了催化剂上，工业试验证明原油直接裂化反应脱金属效果明显，分析发现轻油和重油中的金属含量比正常要低很多。但金属大量沉积在催化剂表面会造成催化剂的失活加快，严重时导致催化剂中毒，长期加工会使催化剂耗量增加[3]。

2.4 全装置物料平衡

全装置物料平衡是工艺设计或工艺核算的基础。在工业试验标定期间，石脑油进二段提升管回炼的主要目的是降低再生器温度、维持正常操作，基本不发生裂解反应，因此计算物料平衡时入方只计算一段提升管的达尔原油，出方从汽油直接扣除石脑油的量。由表6可知，高酸原油直接裂化与常规催化裂化相比较，液化气和焦炭产率较高，轻油收率更低一些。

2.5 反-再系统热量平衡

受工业试验装置规模的限制原料加工量小，原料升温热不大；由于苏丹达尔原油的残碳高，因此生焦量较大，烧焦所用的湿空气用量（即主风量）很大，湿空气升温热所占比例高达31.18%。由再生器热平衡可计算出装置催化剂循环量约为76.06 t/h，其中一段提升管催化剂循环量约59.58 t/h，二段提升管催化剂循环量约16.48 t/h，由此可得到装置剂油比为8.41，一段剂油比为6.58，二段剂油比为10.19。

3 结 论

（1）催化裂化装置直接加工高酸原油是完全可行的，同时起到了常压蒸馏和催化裂化双重效果，但苏丹达尔原油的残炭太高，生焦量很大，为了防止再生器超温，装置必须全开外取热并采取降处理量操作。

（2）达尔原油进催化裂化与常规催化裂化相比单程转化率更高，液化气和焦炭产率高，但轻油收率较低。

（3）高酸原油进催化裂化装置加工时金属大量沉积在催化剂表面会造成催化剂失活较快，严重时导致催化剂中毒，使催化剂耗量增加。由于催化剂脱金属效果明显，轻油和重油中的金属含量很低，对油品的后续加工有利。

（4）高酸原油在高温环境下环烷酸几乎完全发生分解脱羟基反应，避免了环烷酸后续加工对设备的腐蚀。

参考文献：

[1]杨朝合， 山红红， 张建芳. 两段提升管催化裂化系列技术[J]. 炼油技术与工程， 2005， 30（3）： 28-33.

[2]高延敏， 陈家坚， 雷良才， 等. 环烷酸腐蚀研究现状和防护对策[J].石油腐蚀与防护， 2000， 17（2）： 6-11.

[3]刘同华. 加工多巴原油的问题与对策[J]. 炼油技术与工程， 2005， 2（10）： 9-14.