催化裂化装置用能优化及碳排放研究

张聪

摘 要：催化裂化过程是炼油的一个重要过程，不仅需要消耗大量的能源，同时也是一个生产能源的重要环节。在这个过程中，会产生大量的二氧化碳，造成碳排放量的提升。基于此，本文主要阐述了催化裂化装置在发生反应的过程中的施工工艺，再根据问题对催化裂化装置进行用能优化，节约资源并降低碳排放量。

关键词：催化裂化装置;性能优化;碳排放

1 催化裂化装置碳排放工艺

1.1 反应再生系统

催化裂化反应过程中，在催化裂化装置换热后，在催化裂化装置中新添加的原料油和之前剩余的油混合，然后进行加热，直到原料油被加热至180-320℃时停止，此时的原料油以雾气的形式存在，然后在向催化裂化装置中添加高温催化剂，催化原料油快速发生汽化反应，然后利用分离器将气体中的催化剂分离出来，此时的催化剂已经失去了活性，通过将失去活性的催化剂经积碳反应，将失去活性的催化剂流入瓶底，对其进行加热和灼烧处理，通过催化剂吸热的过程，将失去活性的催化剂恢复活性，再次投入使用，这个过程这就是反应再生的过程。注意的是，在烧焦过程中，需要配置一个吸收多余热量装置，在再生环节吸收多余的热量用来发电[1]。

1.2 分馏系统

分馏系统主要是指分馏塔，分馏塔由三个不同部分组成，总共分为三层，每一层能够实现的功能也不相同，分馏出来的产品也不相同，通过不同的分馏层来满足油气在分馏塔中的分馏效果和目的。在催化裂化过程中，为了保证炼油品质，分馏过程中需要设置四种循环回流，一种包括了顶回流、两个中回流和一个油浆回流，在吸收其中产生热量的时候，需要保证热量全部均匀和温度适中，且负荷分配均匀。

1.3 吸收稳定系统

吸收稳定系统在催化裂化装置中属于结束环节，该环节能够对分馏塔遗留的油进行再次加工，并将其中包含的一些富气进行分离，油中的富气需要经过吸收塔的吸收，将富气通过液化吸收剂的吸收，将其中的湿气吸收掉，得到最终的干气。将通过吸收后的干气再次放入吸收塔，利用分馏塔中的柴油再进行吸收操作，将干气中的C3吸收，吸收完毕的干气再次进入分馏塔，在分馏塔中判定干气是否满足要求。被吸收的富气吸收液将其流进分馏塔低进行加热操作，通过加热富吸收液，其中比C3轻的组分基本脱除，从解吸塔顶排出进入到平衡罐，然后进入吸收塔中;将C3分离之后的轻组分放入稳定塔中进行再次的分离操作，这个过程中的油气损耗可以降至最低，将在稳定塔中分离完成的油气和液化气通过塔底的沉淀，最终将其分为两部分，一部分输出塔外，作为成品油，另一部分作为吸收剂留在塔内，循环利用，再次将油气流向吸收塔中，完成吸收过程的操作[2]。

2 催化裂化装置用能优化

2.1 调整分馏部分操作

催化裂化反应生成的油气经过分馏、吸收稳定等单元的操作分离出合格的柴油、汽油、液化气等产品。如果产品之间出现馏分重叠，则说明分馏、吸收稳定分离效果差。针对该问题，将汽油干点的控制由原来180-190℃调整为200℃，以此拓宽汽油馏程，降低汽油與柴油产品的重叠率。提高柴油的初馏点是从减少汽油和柴油馏分重叠的角度降低柴油收率。在柴油初馏中，汽提塔的气体效果影响用能的消耗率，同时也能增加催化裂化装置的用能效率，降低用能损耗，在柴油汽提塔中通过注入蒸汽来实现油气分压降低的目的，使柴油在汽提塔中能够更好的轻组分，也能够更好的挥发，最终回到催化裂化装置的分馏塔中。

2.2 调整反应部分的操作

反应部分操作调整主要是调整反应深度来降低柴油收率，但是反应深度过高的反应深度会大幅增加低碳分子烃（干气）和焦炭产率的增加，导致催化裂化装置总液收降低，经济效益大幅降低。

影响反应操作部分的主要因素有6种，其中最主要的影响因素是温度和反应力以及活性剂等。在催化裂化装置中主要产生的反应是一个吸热过程，温度大小能够影响催化裂化的反应速度，控制温度和活性剂的使用可以有效提高催化裂化装置的用能效果，并同时能够将碳排放维持在一定标准下。

反应所需的热量主要由催化再生烧焦产生的热量提供，当二者密相温度降低时，为保证反应温度，需提高催化剂循环量，即提高剂油比。当反应压力降低时有利于裂解反应，不利于缩合反应，在实际操作中可以通过调整汽提蒸汽量、原料雾化蒸汽量等来降低油气分压来实现对裂解反应的控制。活性催化剂在催化裂化反应中占据重要地位，由于催化剂与原料反应时会与原料中的Ni、V等重金属接触，造成催化剂酸性中心及结构发生变化，加之催化剂在再生过程出现水热失活，导致催化剂活性偏低，这就需要加大新鲜催化剂的补充量来维持其活性。

3 总结

新建渣油加氢装置，将常压渣油进行加氢后渣油质量得到明显改善，可直接用催化裂化工艺，将其全部转化成市场急需的汽油和柴油，提高了资源的利用率和经济效益，同时产品碳含量显著降低。同时，通过对催化裂化装置催化剂配方的调整，可增加汽油液化气收率，降低柴油收率。

参考文献：

[1]杨启业，徐承恩.砥砺奋进四十年炼油工业换新颜[J].石油学报（石油加工），2019，35（05）：825-829.

[2]杨智.催化裂化装置再生烟气污染物排放治理[J].石油石化节能，2019（09）：49-51+12.