催化裂化装置增产高附加值产品的生产优化

闵正红，管建强，贺安新

（中国海油惠州石化有限公司炼油一部，广东 惠州 516086）

受新冠疫情和国际油价影响，市场汽油需求萎靡，价格持续下滑，液化气、柴油的利润空间相对较大，上半年受熔喷布市场价格因素影响，丙烯市场价格更是可观。鉴于产品优化调整的当前形势，国内炼油厂主要采取投用汽油回炼、试用丙烯助剂或者裂解剂、调整催化剂配方等措施。

1 装置概述

中国海油惠州石化有限公司催化裂化（I）装置由中国石化工程公司负责基础设计、中国石化集团洛阳石化工程公司负责详细设计，设计规模为120×104t/a，现装置主要加工常减压装置的减3线蜡油及少部分加氢裂化尾油、加氢蜡油、加氢重油和焦化蜡油。

反应部分采用MIP-CGP工艺，再生部分为烧焦罐—再生器串联2段完全再生工艺。2019年停工大检修期间，在提升管下部的第1反应段，即原提升管进料喷嘴上方2.5 m处新增了2组设计最大流量10 t/h的柴油回炼喷嘴，开工后此喷嘴一直处于备用状态。

2 优化措施

结合市场需求和装置情况，惠州石化催化裂化（I）装置通过粗汽油回炼、改善原料性质和操作优化等措施来提高液化气和丙烯收率、降低汽油收率。

2.1 粗汽油回炼

针对汽油市场需求萎靡，液化气及丙烯利润空间较大的市场行情，装置利用备用的柴油喷嘴，通过现有流程将部分粗汽油回炼至原料油喷嘴2.5 m上方的柴油喷嘴，以期降低汽油收率，提高液化气和丙烯收率的目的。

粗汽油回炼期间控制粗汽油回炼量5～8 t/h，第1反应器温度控制520～522℃，新鲜原料为常减压的减3线蜡油，原油比率未做调整。为确定最优回炼效果，先后试验5 t/h和7.5 t/h不同粗汽油回炼下的产品分布，并进一步优化520℃和522℃不同的第1反应器温度下的产品分布变化。回炼前后主要控制参数见表1。

表1 主要操作条件

2.2 改善原料性质

催化装置的原料中氢含量越高，其液化气和汽油收率越高。为获得较高的液化气收率，改善原料性质后原料密度下降了17.63 kg/m3、K值增加了0.138，原料优化前后新鲜原料性质变化见表2。

表2 优化前后新鲜原料性质

2.3 操作优化

为了获得较理想的产品分布，装置在操作上从3个方面进行调整。

（1）维持适宜的催化剂活性。催化剂活性过高会使汽油产率下降，气体和焦炭产率增加［1］。根据原料性质及平衡剂活性，调整新鲜催化剂补充量，调整后平衡剂活性由69降至67。

（2）调整汽油干点。为降低汽油收率，装置在分馏塔顶温度不低于塔顶蒸汽的露点温度并留有一定余度的前提下，尽量降低汽油干点，使部分汽油组分进入柴油中。调整前汽油干点为193±2℃，调整后汽油干点为183±2℃，下调了10℃。

（3）减少油浆外甩量。催化油浆密度大、芳烃和胶质含量高，且富含催化剂粉末，附加值较低。为优化产品分布，装置通过调整分馏塔底取热，控制适宜的油浆密度，在不影响油浆外送及柴油质量合格的前提下尽量减少油浆中的柴油组份。

3 效果分析

3.1 粗汽油回炼

3.1.1 产品分布变化通过粗汽油回炼量及反应温度的优化摸索，回炼后工况：粗汽油回炼7.5 t/h，反应温度控制522℃；回炼前工况：反应温度控制520℃。2种工况对比，产品收率变化见表3。

表3 回炼粗汽油前后产品收率分布变化/%

回炼粗汽油后产品分布变化为：干气收率增加0.3%；液化气收率增加1.41%；汽油收率降低0.77%；柴油收率降低0.8%；油浆收率降低0.74%；焦炭收率增加0.59%，总液收下降0.19%。

分析认为：自提升管进料喷嘴上部喷入的粗汽油一定程度上抑制了裂化反应，促进了芳构化等2次反应，同时由于汽油回炼吸热、裂化导致催化剂循环量增加，剂油比升高，在相对高温的反应条件下，裂化深度增加［2］。由于回炼粗汽油中本身烯烃的裂化反应［3］和反应深度增加后原料的转化，液化气收率增加明显；反应深度增加导致小分子的干气和缩合产物焦炭收率增加；柴油和油浆等较大分子被进一步裂化，收率下降；汽油收率下降是因为回炼转化消耗的汽油量大于反应深度提高后原料裂化而增加的汽油量所致。

3.1.2 产品性质变化汽油的性质见表4。

表4 汽油性质

空白标定期和粗汽油回炼标定期稳定汽油干点控制指标均为191～195℃，从表4汽油性质表中数据可知，粗汽油回炼后，汽油性质有一定变化，汽油中苯含量由0.46%上升至0.56%，烯烃含量由28.33%下降至25.1%，芳烃含量由24.02%上升至26.46%。说明粗汽油回炼后有芳构化反应，即1部分汽油组分进行芳构化同时，将其H贡献出去，使得液化气、干气等富氢产品产率增加［4］，与此同时苯和芳烃含量均有增加。汽油中烯烃含量下降较多［5］，分析其原因为烯烃非常容易获得1个质子而形成正碳离子，参与其它分子反应，或从该正碳离子β位裂化生成1个低分子量烯烃和分子量更小的正碳离子［6］，继续进行碳正离子反应，因此要消耗1部分烯烃分子，相应地烷烃比例增加。

粗汽油回炼后，液化气中丙烯体积分数上升了1.36%，丙烯占液化气质量分数上升了1.28%，未发现干气、柴油等性质有明显变化。

3.1.3 存在问题粗汽油回炼后，在产品分布上，液化气收率上升和汽油收率下降较明显，达到预期，同时也存在4个问题。

（1）粗汽油回炼后，干气和焦炭收率较高，液收损失较明显；

（2）受焦炭产率变化影响，催化烧焦单耗增加5.27 kgEO/t，装置能耗升高3.83 kgEO/t；

（3）受焦炭产率变化影响，再生器烧焦负荷已经接近满负荷，频繁出现2次燃烧情况；

（4）粗汽油回炼后，催化剂循环量明显增加（经计算循环量约增加50 t/h），期间待生线路出现过1次流化小幅波动。

3.2 改善原料性质及操作优化

改善原料和操作优化后产品分布变化见表5。

表5 调整前后产品分布变化

改善原料性质后，将平衡催化剂活性由69下调至67、汽油干点下调10℃、控制适宜的油浆密度减少油浆中柴油组分携带量等操作优化，再加之回炼5 t/h的粗汽油，产品分布变化明显，达到预期。其中，液化气和汽油收率分别增加2.82%和0.62%，柴油、油浆和焦炭分别下降1.34%、1.13%和1.03%，总液收增加2.26%。

4 结束语

（1）回炼粗汽油后，液化气收率增加1.41%、丙烯占液化气质量收率增加1.28%、汽油收率降低0.77%、焦炭收率增加0.59%，液化气和丙烯收率增加、汽油收率降低，经济效益可观。

（2）汽油中苯含量升高0.097%、芳烃含量升高2.43%、烯烃含量下降3.23%，液化气中丙烯含量升高1.36%，其它产品性质变化不明显。

（3）回炼粗汽油后出现了能耗升高、再生器烧焦负荷大易产生2次燃烧和流化波动等不利影响。

（4）改善原料性质后，通过操作优化，液化气收率增加2.82%，增幅较大，经济效益明显。