催化裂化装置多产汽油技术措施

黄 富 曹旭杰

(中国石油四川石化有限责任公司，四川 成都 611930)



国内外行业发展动态

催化裂化装置多产汽油技术措施

黄 富 曹旭杰

(中国石油四川石化有限责任公司，四川 成都 611930)

针对中国石油四川石化有限责任公司2.5 Mt/a裂化装置工艺技术及运行情况，从工艺、原料、催化剂、反应深度、产品馏程等方面分析了提高汽油产率的技术措施：回炼渣油加氢柴油，降低掺渣率，改善原料性质；控制好催化裂化催化剂活性，使用有利于增产汽油的择形催化剂；适当提高反应深度，注入适当的急冷油；提高汽油干点，减少汽油、柴油馏分的重叠，拓宽汽油馏程等，实现增产汽油的目的。

催化裂化 汽油 收率 改造 反应深度

我国车用汽油80%左右来自催化裂化汽油。随着我国经济社会的发展，汽油消耗量会越来越大，催化裂化作为重油轻质化的重要手段，承担着多产汽油，提高汽油收率的重要任务。由于催化裂化原料性质灵活，工艺技术较多，产品方案多样，产品性质可调等特点，实际生产可根据产品市场需求状况，通过改造工艺技术、调节原料性质、调整工艺操作条件等手段，达到多产汽油产品的目的。中国石油四川石化有限责任公司(简称四川石化)2.5 Mt/a重油催化裂化装置采用MIP-CGP工艺，该工艺是由中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(简称石科院)开发的多产异构烷烃和丙烯、降低催化汽油中烯烃含量的新工艺，其思路是在常规的提升管反应系统基础上，增加一些有用的二次反应，选择性地控制裂化反应、氢转移反应和异构化反应，以改善产品质量，最大化生产异构烷烃，在降低催化汽油烯烃含量的同时，维持汽油辛烷值基本不变。按照增产汽油的生产计划，四川石化2.5 Mt/a催化裂化装置进行了回炼渣油加氢柴油技术改造，及时调整催化裂化装置生产方案，围绕多产汽油的目标，通过改进进料性质和优化操作参数等手段提高汽油收率，催化裂化汽油收率达到了46%。

1 工艺技术改造

四川石化、石科院和中国石化集团洛阳石油化工工程公司开展了回炼渣油加氢柴油、多产高辛烷值汽油工艺技术的工业应用。催化柴油部分送至渣油加氢，渣油加氢柴油送至催化裂化装置进行回炼。回炼的渣油加氢柴油在原料混合器之前并入原料管线一起送至提升管反应器，改造流程如图1所示(虚线为加工渣油加氢柴油改造流程)。

图1 催化裂化与渣油加氢装置工艺流程

2015年11月进行标定，标定主要考察催化装置回炼渣油柴油前后产品分布，考察催化裂化汽油和柴油馏分的变化。标定期间，催化裂化原料性质、操作条件基本保持不变，如表1所示(空白为没有回炼渣油加氢柴油)。

表1 主要工艺运行参数

渣油柴油加工期间催化裂化装置产品分布见表2。

表2 产品分布情况 %(质量分数)

从表2可以看出:加工渣油柴油后，液化气收率增加了1.02个百分点，汽油收率增加了1.39个百分点，柴油收率增加了1.32个百分点，回炼油收率减少了1.34个百分点，油浆收率减少了0.92个百分点，焦炭收率减少了1.57个百分点，总液收增加了2.39个百分点。渣油柴油加工对提升管内的重油转化有促进作用，加工柴油后，由于重油的剂油比上升，选择性得以改善。另外，渣油柴油起到降低油气分压的作用，有利于重油裂化，增加了反应深度，油浆收率和生焦率下降。由于渣油柴油的裂化反应和重油裂化深度增加，使得液化石油气收率上升。

由于原料性质、操作条件以及平衡催化剂性质基本相当，因此假定新鲜原料的产品分布不受渣油柴油加工的影响，计算渣油加氢柴油的产品分布。从表2中可以看出：渣油加氢柴油有50.21%转化为汽油。对于回炼油、油浆和焦炭，渣油加氢柴油转化率为负值，可以理解为催化裂化装置回炼渣油加氢柴油有利于催化原料加氢渣油性质改变，使得催化重油和焦炭收率减少。

2 调节原料性质

原料中的大分子烃类裂化为C5～C12汽油组分的反应选择性，是控制汽油产率的关键。一般认为，原料中烯烃、直链烷烃以及带侧链芳烃的含量越高，其裂解性能越好，因此原料性质是影响汽油产率的关键因素。催化裂化装置原料主要由加氢渣油构成，四川石化加工过新疆原油、哈萨克斯坦原油和长庆原油等，而且不同产地原料油混合加工，配比不确定。原油的性质以及渣油加氢装置生产运行情况影响着催化裂化汽油收率，提升管混合进料性质见表3。

表3 不同原料性质的汽油收率

从表3可以看出：混合原料残炭低、饱和烃含量高以及重金属含量低有利于提高汽油收率。通过改善原料组成提高汽油产率，主要采取的措施如下：提高原料中蜡油的比例、降低掺渣率，改善提升管混合进料的性质。回炼轻污油等轻组分原料大大提高了催化汽油收率，这部分大部分都回到汽油组分中。

3 调整反应再生工艺条件

提高汽油收率，可以适当提高反应深度，但不是反应深度越高汽油收率就高。在高反应深度的条件下，汽油组分可进一步裂化生成低碳分子的气体产品。汽油产率最大化要求反应深度控制在汽油产率的最大值点附近。

影响反应深度的操作变量有：反应温度、反应压力、反应时间、原料预热温度、催化剂活性等。反应压力控制在251 kPa(表压)，降低反应压力，降低了油气分压，有利于裂解反应，不利于缩合反应。在实际操作调整作中，还可通过提高汽提和原料雾化等蒸汽量来降低油气分压。两器压差一般控制在35～40 kPa，两器调整主要是为了确保反应-再生系统催化剂正常流化，一般不作为改善产品分布的调节手段。正常工况下，原料预热温度为210～215 ℃，适当提高预热温度有利于加氢渣油原料的雾化。多产异构烷烃的催化裂化(MIP)装置第一反应区停留时间一般为1.3～1.4 s，第二反应区停留时间一般为4.5～5 s，实际操作中反应时间也不作为独立的调节手段。因此，在实际操作中，反应温度和催化剂活性是调节反应深度的主要操作变量。

催化裂化反应为吸热的化学反应，反应温度影响裂化反应的速率，反应温度越高，反应速度越快。第一反应区温度高，有利于促进原料中的大分子烃裂化生成汽油组分；注入急冷油降低第二反应区的温度，有效地抑制二次裂化反应，防止汽油组分进一步裂化生成液化气和干气组分。因此，通过增加急冷油的注入量，提高第一反应区反应温度，降低第二反应区温度，利用MIP工艺的特点，达到提高反应深度、增产汽油的目的，减少焦炭和干气的产率。急冷油注入量为30 t/h，干气收率约下降0.8%，但焦炭产率反而上升了0.3%。主要原因是粗汽油量大，导致剂油比增大，使得生焦增加；粗汽油本身参与反应，部分转化为焦炭。经过摸索，MIP装置一反出口温度控制在517 ℃，二反出口温度502 ℃，急冷油注入量为16 t/h。

反应所需要的热量主要由催化剂再生烧焦产生的热量提供。当提升管进料量、残炭和再生床层温度较低时，反应温度较低，不能满足大反应深度、多产汽油的需要。若催化剂的循环量较大(表现在再生滑阀开度大于55%)，不宜再通过增加滑阀开度来达到提高催化剂循环量，从而提高反应温度的目的。滑阀开度过大，易出现催化剂循环流化失常，导致反应温度大幅波动的现象。因此，在提升管进料负荷较小且原料较轻的工况下，可通过降低再生器外取热量，减少反应器汽提蒸汽用量，提高再生剂的温度，或者适当提高回炼油回炼，增加生焦和烧焦量，实现提高反应温度的目的。

催化剂的活性是影响裂化反应深度的重要因素，混合原料本身残炭低、反应生焦少，系统平衡剂再生效果好，因此定炭为0.01%，平衡催化剂的微反活性的质量分数平均为59.5%。催化裂化装置平衡催化剂消耗较大，其原因是：(1)原料中的Ni、V等重金属含量高，对平衡剂酸性中心及结构有影响；(2)原料残炭高，烧焦强度大；(3)前置烧焦罐式快速床再生烧焦强度大、催化剂水热失活有关。为提高系统平衡催化剂的活性，通常采用的方法是增加新鲜剂的补充量。

催化性质也影响汽油收率，使用增产汽油的择形催化剂，让催化裂化反应朝着增产汽油方向选择性进行。

4 稳定分馏工艺条件

催化裂化反应生成的油气需要经过分馏、吸收稳定等单元操作分离出稳定汽油，催化裂化装置后续的产品分离单元操作影响汽油产品的拔出率。拓宽汽油馏程、降低汽油与柴油产品重叠率以及降低液化气中C5组分含量是产品分离环节提高汽油收率的主要操作手段。

汽油干点的调节主要是通过控制分馏塔顶部操作实现的，汽油干点控制不大于205 ℃。提高汽油干点，操作上表现为在分馏塔顶油气分压不变的工况下，提高分馏塔顶温度。汽油蒸气压夏天不超过73 kPa，冬天不超过87 kPa，汽油蒸气压向上限靠，也是提高汽油产率的操作手段之一。稳定汽油中C4组分直接影响汽油的蒸气压，汽油的辛烷值随着蒸气压的升高而增加，一般汽油中C4组分的质量分数为3%～6%。因此，适当提高汽油蒸气压，不仅有利于提高汽油的产率，而且也有利于提高汽油的辛烷值。

在实际操作中，通过降低稳定塔底的温度，将一部分C4烃压入塔底稳定汽油馏分，实现增加汽油收率的目的。但是汽油的蒸气压也不宜过高，不能超过指标，因此，提高汽油蒸气压，不应作为增产汽油的主要操作手段。

提高柴油的初馏点，是从减少汽油和柴油馏分重叠的角度提高汽油收率的方法。柴油塔的汽提效果是影响柴油初馏点的关键，影响柴油汽提效果的因素包括塔盘结构、汽提蒸汽量、塔内油气分压、柴油的停留时间等。在柴油塔注入蒸汽，降低塔内的油气分压，使得柴油中的轻组分易于沿挥发线返回分馏塔，进入塔顶汽油组分中，通常汽提蒸汽用量控制在2～3 t/h。柴油在塔内的停留时间主要是通过塔液位来控制的。

采取措施后的汽油和柴油性质见表4。

表4 汽油和柴油性质

从表4中可以看出：汽油干点为204.2 ℃，接近205 ℃，柴油初馏点为199.5 ℃，汽油和柴油切割分离较好，重叠部分很少。

5 结论

(1)多产汽油的关键是原料油性质。原料油性质变轻、降低掺渣率、回炼外来轻质油改善原料性质措施，都能够提高汽油收率。在原料性质不变情况下，四川石化催化裂化装置通过回炼渣油柴油，大约50.21%渣油柴油转化为汽油，提高了汽油收率。

(2)催化剂性质也影响汽油收率。控制好催化裂化催化剂活性为60%左右，使用有利于增产汽油的择形催化剂，能够提高汽油收率。

(3)催化反应操作应适当提高反应深度，注入适当的急冷油，提高第一反应区反应温度至517 ℃，降低第二反应区温度，减少汽油二次裂解，可以提高汽油收率。

(4)催化产品分离部分提高汽油产率的操作要点是在满足汽油出厂质量标准的前提下，提高催化裂化汽油干点以及蒸气压，拓宽汽油馏程，减少汽油和柴油馏分的重叠。

[1]黄富,彭国峰.降低催化裂化汽油烯烃含量技术进展.精细石油化工进展,2012,13(8):49-53.

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本刊主要刊登论述石油化工行业有关技术和经济类的文章：

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专著 主要责任者.书名[文选类型标志].版本(第1版不写).出版地：出版者，出版年：页码.

例：郁浩然，鲍浪.化工计算.北京：中国石化出版社，1990:156.

期刊 责任者.题名[文选类型标志].刊名，出版年，卷号(期号)：页码.

例：陈俊武，曹汉昌.石油在加工中的组成变化与过程平衡.炼油设计，1990，20(6)：1-10.

会议论文文集 责任者.题名[文选类型标志].文集编者.文集名，出版地：出版者，出版年.页码.

学位论文 责任者.题名[文选类型标志].学位授予地址：学位授予单位，年份.

专利 专利申请者.题名.专利国别(或地区)，专利号[文选类型标志].年份.

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《石油化工技术与经济》编辑部

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。

黄富，男，1984年出生，2009年毕业于中国石油大学(北京)应用化学专业，硕士，工程师，主要从事重油催化裂化装置生产技术工作。

1674-1099 (2016)05-0058-04

TE624

A