ricp組合技術(shù)ricp中催化裂化操作單元的作用及調(diào)整措施

ricp組合技術(shù)ricp中催化裂化操作單元的作用及調(diào)整措施

1ricp技術(shù)隨著中國原油進(jìn)口的逐漸增加，如何更經(jīng)濟(jì)、有效地處理高硫和高金屬渣已成為一個(gè)突出的技術(shù)問題。中國石化石油化工科學(xué)研究院在深入分析渣油加氫處理和RFCC反應(yīng)過程及其問題的基礎(chǔ)上,提出了渣油加氫-催化裂化雙向組合技術(shù)(RICP)。2006年5月RICP技術(shù)在中國石化齊魯分公司勝利煉油廠1.5Mt/a渣油加氫裝置和800kt/a催化裂化裝置上首次工業(yè)應(yīng)用。本課題基于渣油加氫-催化裂化雙向組合技術(shù)RICP中小型開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用結(jié)果,探討催化裂化操作單元在RICP組合技術(shù)中的作用及調(diào)整。2催化裂化裝置優(yōu)化改造技術(shù)路線通常催化裂化裝置有回?zé)捄蛦纬塘鸦瘍煞N主要操作模式。當(dāng)采用回?zé)捘Ｊ讲僮鲿r(shí),催化裂化操作單元的單程反應(yīng)苛刻度較低,主分餾塔側(cè)線抽出的HCO和油漿物流會(huì)部分或全部返回催化裂化裝置的反應(yīng)器進(jìn)行回?zé)掁D(zhuǎn)化。這種回?zé)挷僮髂Ｊ酵ǔ？梢缘玫捷^高的輕質(zhì)油收率,但是會(huì)降低裝置的處理能力,同時(shí)也會(huì)增加裝置的能耗。單程裂化操作模式通過提高催化裂化裝置單程轉(zhuǎn)化深度,達(dá)到汽油產(chǎn)率最大化的目的,同時(shí)通過外甩油漿或外甩油漿的同時(shí)回?zé)捝倭縃CO、油漿的技術(shù)措施來調(diào)節(jié)裝置熱平衡和產(chǎn)品分布要求。我國常規(guī)催化裂化裝置一般采用回?zé)挷僮髂Ｊ絹碜非笞畲筝p質(zhì)油收率;國外催化裂化裝置通常采用單程裂化模式,除了所加工原料油的特點(diǎn)(主要是中間基、環(huán)烷基性質(zhì))和最大化生產(chǎn)汽油產(chǎn)品等因素外,其主要目的也是追求裝置最大處理量以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)單向組合工藝采用HCO和/或油漿物流在催化裂化操作單元內(nèi)自身循環(huán)的技術(shù)路線;而RICP組合技術(shù)將其改為:HC()(也可以包括油漿中的澄清油餾分)先與渣油加氫處理原料混合作為渣油加氫處理裝置進(jìn)料的一部分,然后再回到RFCC裝置進(jìn)一步轉(zhuǎn)化,即HCO在加氫處理和催化裂化兩大操作單元內(nèi)大循環(huán)操作。因此,催化裂化裝置是重油得以最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的主要操作單元,同時(shí)提供低粘度、高芳香性的HCO和/或澄清油等中間物流作為渣油加氫裝置的進(jìn)料組元之一。3ricp雙向組合技術(shù)對加速和裂紋操作單元的影響3.1hco催化裂化裝置指標(biāo)分析在RICP組合技術(shù)中,催化裂化HCO或澄清油物流與其它加氫裝置的進(jìn)料混合進(jìn)行臨氫處理后返回催化裂化單元再轉(zhuǎn)化。這種技術(shù)路線必然對催化裂化裝置的回?zé)捨锪饕约翱傔M(jìn)料的性質(zhì)影響較大。催化裂化HCO及模擬工業(yè)工況下的中型試驗(yàn)加氫處理后生成油的性質(zhì)見表1。從表1可以看出,HCO經(jīng)過加氫后,性質(zhì)得到明顯改善。加氫處理生成油中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.03%(脫硫率為97%),氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%(脫氮率為75%),密度為0.9560g/cm,氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.16%,較催化裂化HCO增加了約1.61個(gè)百分點(diǎn)。四組分分析結(jié)果表明,HCO臨氫改質(zhì)后飽和烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由36.6%上升到70.0%,芳烴和膠質(zhì)含量顯著下降。質(zhì)譜分析組成結(jié)果表明,加氫后鏈烷烴有所增加,但增加幅度不大。環(huán)烷烴和單環(huán)芳烴增加幅度顯著,三環(huán)以上芳烴、總噻吩以及膠質(zhì)含量顯著下降。這非常有利于提高其在催化裂化裝置中的裂化性能,同時(shí)降低生焦量。另外也說明HCO物流在加氫裝置發(fā)生的主要為飽和反應(yīng),開環(huán)裂化反應(yīng)不多。上業(yè)裝置上應(yīng)用RICP組合技術(shù)前后催化裂化反應(yīng)器總進(jìn)料性質(zhì)見表2,其中總進(jìn)料是指進(jìn)入反應(yīng)器中所有的烴物流,常規(guī)技術(shù)反應(yīng)器總進(jìn)料是指新鮮進(jìn)料和自身回?zé)挼腍CO和/或油漿物流;RICP組合技術(shù)反應(yīng)器總進(jìn)料是指新鮮進(jìn)料和隨著加氫尾油返回的臨氫改質(zhì)后的HCO和/或回?zé)捰蜐{等物流。從表2可以看出,在參與再轉(zhuǎn)化的HCO)物流比率(10%左右)基本一致、原料摻渣率高出3.84個(gè)百分點(diǎn)的情況下,RICP組合技術(shù)反應(yīng)器總進(jìn)料的性質(zhì)仍要優(yōu)于常規(guī)技術(shù),表現(xiàn)在氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出0.24個(gè)百分點(diǎn),飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出2.5個(gè)百分點(diǎn),芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低2.3個(gè)百分點(diǎn)。上述結(jié)果說明,在常規(guī)技術(shù)中盡管參與再轉(zhuǎn)化的HC()物流比率僅為10%,但是由于HC()物流具有高芳香性尤其是多環(huán)芳烴含量高的特點(diǎn),使其對催化裂化裝置總進(jìn)料性質(zhì)的惡化作用較大,同時(shí)也說明RICP組合技術(shù)中對HC()物流的臨氫改質(zhì)可明顯改善催化裂化裝置的總進(jìn)料性質(zhì)。3.2ricp組合技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的比較為了考察臨氫處理對HCO)催化裂化再轉(zhuǎn)化的影響,進(jìn)行了中型單程試驗(yàn),結(jié)果見表3。從表3可以看出,在相同轉(zhuǎn)化率(48.0%)下,HCO加氫生成油的可裂化性能大幅度提高,汽油、柴油和焦炭選擇性明顯改善,尤其是汽油選擇性提高了16個(gè)百分點(diǎn),焦炭選擇性降低50%。工業(yè)裝置上采用RICP組合技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的催化裂化操作單元產(chǎn)品分布對比見表4,穩(wěn)定汽油和柴油性質(zhì)見表5。從表4可以看出,采用RICP組合技術(shù)可提高催化裂化單元摻渣率3.84個(gè)百分點(diǎn),在此基礎(chǔ)上還能提高裝置處理能力4.4%,而且產(chǎn)品分布明顯得到改善,裝置總轉(zhuǎn)化率增加0.79個(gè)百分點(diǎn),輕質(zhì)油(穩(wěn)定汽油+柴油)收率和總液體(液化氣+穩(wěn)定汽油+柴油)收率分別增加1.90和1.77個(gè)百分點(diǎn),其中穩(wěn)定汽油產(chǎn)率增加幅度最大,增加了1.59個(gè)百分點(diǎn),焦炭產(chǎn)率降低0.57個(gè)百分點(diǎn),油漿產(chǎn)率減少1.09個(gè)百分點(diǎn)。由此可以看出,RICP組合技術(shù)明顯優(yōu)于催化裂化HCO直接回?zé)捘Ｊ降某Ｒ?guī)技術(shù)。從表5可以看出,RICP組合技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的催化裂化穩(wěn)定汽油性質(zhì)基本相同,常規(guī)技術(shù)的穩(wěn)定汽油烯烴含量略低于RICP組合技術(shù),這與催化裂化裝置平衡劑活性略高有關(guān)。RICP組合技術(shù)的柴油性質(zhì)優(yōu)于常規(guī)技術(shù),主要表現(xiàn)在密度低,十六烷值高(提高1.3個(gè)單位)。4ricp組合技術(shù)中故障代理操作單元的調(diào)整4.1ricp組合技術(shù)方案的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果基于RICP組合技術(shù)特點(diǎn),催化裂化操作單元呈現(xiàn)可降低生焦產(chǎn)率、提高輕質(zhì)油尤其是汽油產(chǎn)率和增加裝置加工能力的趨勢。因此,利用現(xiàn)有催化裂化裝置特點(diǎn)、提高裝置加工能力將是提升催化裂化裝置效益的有效措施之一。如果催化裂化操作單元是因主風(fēng)量(燒焦負(fù)荷)限制處理能力時(shí),提高加工能力的措施是維持摻渣率不變或摻煉渣油量一定、增加其它蠟油的加工量;如果催化裂化操作單元是因后續(xù)壓縮機(jī)或氣體分離裝置限制處理能力時(shí),提高加工能力的措施是加工蠟油量不變、提高摻渣率;如果催化裂化操作單元的主風(fēng)量(燒焦負(fù)荷)、產(chǎn)品分離和吸收系統(tǒng)還有余量時(shí),提高加工能力的措施是提高摻渣率或增加蠟油加工量,或兩者都增加。在RICP組合技術(shù)中,提高催化裂化操作單元加工量的兩種不同方案的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果見表6。從表6可以看出,當(dāng)采用增加蠟油加工量方案時(shí),與常規(guī)技術(shù)相比,RICP組合技術(shù)的催化裂化裝置的處理量增加了7.25t/h(增加幅度為7.6%);在摻渣率相近的工況下,轉(zhuǎn)化率提高4.01個(gè)百分點(diǎn),輕質(zhì)油收率增加3.79個(gè)百分點(diǎn),總液體收率增加4.18個(gè)百分點(diǎn),產(chǎn)品分布得到較大改善。從表6還可以看出,當(dāng)采用提高摻渣率方案時(shí),與常規(guī)技術(shù)相比,RICP組合技術(shù)的催化裂化裝置的處理量增加4.27t/h(增加幅度為4.5%),摻渣率提高10.7個(gè)百分點(diǎn),轉(zhuǎn)化率提高0.78個(gè)百分點(diǎn),輕質(zhì)油收率增加1.39個(gè)百分點(diǎn),總液體收率增加了1.18個(gè)百分點(diǎn)。從提高摻渣率方案的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果看,充分利用催化裂化裝置的燒焦能力、多煉渣油也是RICP組合技術(shù)增效的一個(gè)途徑。4.2ricp組合技術(shù)回?zé)捬b置催化裂化裝置有回?zé)捄蛦纬塘鸦瘍煞N主要操作模式,實(shí)施RICP組合技術(shù)后對催化裂化裝置操作模式也會(huì)帶來影響。對于采用回?zé)挷僮鞯拇呋鸦b置而言,由于HCO臨氫改性后可裂化性能的提高導(dǎo)致催化裂化裝置回?zé)捖蚀蠓葴p少。如表6所示,采用增加蠟油加工量方案時(shí),常規(guī)技術(shù)的催化裂化裝置的HCO回?zé)捔繛?9.80t/h,回?zé)捖矢哌_(dá)31%;而RICP組合技術(shù)的催化裂化裝置總加工量增加了7.6%,HCO再轉(zhuǎn)化量僅為15.25t/h,減少了近50%,說明RICP組合技術(shù)因進(jìn)料性質(zhì)的改善而大大提高了催化裂化操作單元單程轉(zhuǎn)化深度,提高了裝置加工量,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對于采用單程裂化模式的催化裂化裝置而言,由于裝置的HCO流量很小,參與催化裂化裝置回?zé)捲俎D(zhuǎn)化的物流主要為外甩油漿中的澄清油餾分。從文獻(xiàn)可知,澄清油同樣是密度高、氫含量低、富集芳烴、可裂化性能低的餾分,直接返回催化裂化反應(yīng)器再轉(zhuǎn)化,其生焦率約為25%～40%,且產(chǎn)氣傾向較大,會(huì)優(yōu)先吸附于催化劑上,降低催化劑的裂化性能,從而影響其它原料的裂化反應(yīng)。如果采用RICP組合技術(shù),將催化裂化裝置外甩油漿中的澄清油餾分進(jìn)行臨氫改質(zhì)后返回催化裂化裝置轉(zhuǎn)化,同樣可以提高催化裂化裝置輕質(zhì)油收率,大幅度減少外甩油漿量,甚至完全不外甩油漿。4.3調(diào)整主分餾塔流取熱比例和油漿產(chǎn)率采用RICP組合技術(shù),催化裂化操作單元的產(chǎn)品分布發(fā)生明顯變化,相應(yīng)地催化裂化裝置的主分餾塔回流熱和分配比例會(huì)有較大的變化。對于采用回?zé)挷僮鞯拇呋鸦b置而言,實(shí)施RICP組合技術(shù)后HCO物流回?zé)捖蚀蠓冉档?使進(jìn)入主分餾塔的總熱量減少,催化裂化主分餾塔的上、下負(fù)荷趨于均勻,但是由于汽油等輕質(zhì)油品的增多,需要適當(dāng)調(diào)高主分餾塔上部回流的取熱比例,以保證油品的正常分割,而油漿產(chǎn)率的減少也會(huì)影響油漿回流取熱比例和后續(xù)的換熱系統(tǒng),需要對分餾塔底液面和溫度進(jìn)行調(diào)整。對于單程裂化的催化裂化裝置而言,如果將油漿中的澄清油引出經(jīng)臨氫改質(zhì)后返回催化裂化裝置進(jìn)行再轉(zhuǎn)化,則進(jìn)入回?zé)捤目偀崃繉⒂兴黾?需要適當(dāng)調(diào)整主分餾塔回流的取熱量,而油漿產(chǎn)率大幅度減少會(huì)影響油漿回流取熱比例以及后續(xù)原料油換熱系統(tǒng)的調(diào)整。催化裂化裝置的HCO或澄清油物流中均含有催化裂化催化劑和其它固體顆粒物。為減少上述顆粒物隨HCO或澄清油進(jìn)入加氫裝置沉積造成催化劑床層壓降升高和積炭增加,需要提高反應(yīng)器旋風(fēng)分離器效率來降低進(jìn)入主分餾塔催化劑顆粒物的總量,同時(shí)調(diào)整主分餾塔HCO抽出位置,加強(qiáng)塔內(nèi)固體顆粒物洗滌并增設(shè)精密過濾器除去HCO或澄清油中催化劑顆粒。此外,還必須增設(shè)HCO或澄清油中固體顆粒物超標(biāo)情況下將HCO或澄清油物流導(dǎo)出RICP組合技術(shù)流程的事故應(yīng)急系統(tǒng),保證RICP組合技術(shù)靈活、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。4.4新一代催化劑ricc-1RICP組合技術(shù)給催化裂化操作單元帶來了多方面影響,相應(yīng)地催化劑體系也必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。為此,石油化工科學(xué)研究院開發(fā)了與RICP組合技術(shù)相配套的新一代催化裂化催化劑RICC-1。表7為RICC-1催化劑的初步應(yīng)用結(jié)果。從表7可以看出,在處理量增加7.71t/h、摻渣率增加5.33個(gè)百分點(diǎn)的情況下,轉(zhuǎn)化率提高0.44個(gè)百分