CRC 技術(shù)在大港石化公司催化裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用

張愛紅，張兆濤，馬從照

（中國石油大港石化分公司，天津大港 300280）

大港石化公司140 萬噸/年重油催化裂化裝置由中國石化工程建設(shè)公司設(shè)計(jì)，1996 年12 月建成投產(chǎn)，采用兩段再生工藝，主要加工大港原油的減壓蠟油、減壓渣油和焦化蠟油。為進(jìn)一步提高液收、降低裝置能耗，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度和劑油比的靈活調(diào)節(jié)，2012 年6 月采用洛陽維達(dá)石化工程有限公司開發(fā)、設(shè)計(jì)的冷再生催化劑循環(huán)（CRC）專利技術(shù)對裝置進(jìn)行改造。

1 CRC 技術(shù)原理及改造內(nèi)容

采用冷再生劑循環(huán)催化裂化技術(shù)（CRC—FCC）在再生催化劑循環(huán)線路上增加冷卻器降低再生催化劑的溫度，實(shí)現(xiàn)“低溫接觸、大劑油比、高催化劑活性”的反應(yīng)要求，同時(shí)為噻吩硫化物向H2S 轉(zhuǎn)移的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)提供更有利的條件[1]，達(dá)到改善產(chǎn)品分布，提高總液收，改善汽油產(chǎn)品質(zhì)量，降低裝置能耗，從而提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的目的。

改造主要內(nèi)容包括將原脫氣罐拆除、在原脫氣罐位置新增一臺(tái)CRC 再生劑冷卻器；拆除原一中原料換熱器，新增2 臺(tái)原料蒸汽換熱器。

2 原料油性質(zhì)及操作條件

2.1 原料油性質(zhì)

改造標(biāo)定期間原料油性質(zhì)（見表1）。由表1 看出，與空白標(biāo)定相比，原料2 %回收溫度由332 ℃增至361 ℃；原料族組成有所變化，飽和份、瀝青質(zhì)含量降低，芳香份、膠質(zhì)含量增加。但原料的主要性質(zhì)：殘?zhí)俊⒚芏?、重金屬、硫含量基本相同?/p>

2.2 主要操作條件

裝置空白標(biāo)定期間由于半再生滑閥漏量，為保證正常的催化劑循環(huán)，采取“高反應(yīng)溫度、低催化劑活性”方案來控制合適的反應(yīng)深度。CRC 標(biāo)定期間主要按照CRC 設(shè)計(jì)條件，并兼顧汽油辛烷值的方案進(jìn)行生產(chǎn)。由表2 可以看出，改造標(biāo)定期間操作條件與設(shè)計(jì)條件基本相符。

表2 主要操作條件

3 標(biāo)定結(jié)果及討論

3.1 產(chǎn)品分布

與空白標(biāo)定相比,采用CRC 改造后,汽油收率增加6.62%，柴油收率降低6.31%，液化氣收率增加1.68%，干氣收率降低1.07 %，油漿收率降低0.93 %，生焦率基本持平，輕油收率增加0.31 %，總液收增加1.99 %，兩次標(biāo)定產(chǎn)品分布數(shù)據(jù)（見表3）。

表3 產(chǎn)品分布

實(shí)施CRC 改造后，再生催化劑冷后溫度降低32 ℃，劑油比增加0.91，實(shí)現(xiàn)了“低溫接觸、大劑油比、高催化劑活性”的反應(yīng)要求，有效的促進(jìn)了遵照正碳離子機(jī)理進(jìn)行的催化裂化反應(yīng)，抑制了熱裂化反應(yīng)[2]。干氣產(chǎn)率明顯降低，總液收顯著增加，達(dá)到了改善產(chǎn)品分布的目標(biāo)。

與空白標(biāo)定相比，CRC 改造后劑油比提高，劑油比焦增加；而反應(yīng)溫度降低，催化焦降低。兩種因素綜合來看，裝置生焦基本持平。

3.2 產(chǎn)品性質(zhì)

3.2.1 汽油性質(zhì) 改造后穩(wěn)定汽油族組成發(fā)生變化：飽和烴含量增加2.76 %，烯烴含量降低8.72 %，芳烴含量增加5.96 %，穩(wěn)定汽油總硫含量降低27 mg/L。這是因?yàn)楦脑旌髣┯捅仍黾樱鄬υ黾恿舜呋瘎┗钚灾行?，有利于氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化反應(yīng)的結(jié)果。

改造后汽油辛烷值（RON）下降0.7 個(gè)單位。主要是由于改造后原料性質(zhì)、汽油切割點(diǎn)的影響。

原料性質(zhì)影響：改造后催化原料中缺少了3 %的減一線餾分，原料初餾點(diǎn)大幅提高，族組成發(fā)生變化，原料性質(zhì)的變化對汽油辛烷值造成影響。試驗(yàn)證明，原料中摻入減一線餾分比例為1.23 %時(shí)，在相同反應(yīng)條件下，辛烷值增加約0.5 個(gè)單位。按此影響比例，由于原料性質(zhì)變化影響辛烷值降低約1 個(gè)單位。

汽油餾程影響：改造后標(biāo)定期間汽油干點(diǎn)提高了22.9 ℃，由于高辛烷值的低碳烯烴存在于沸點(diǎn)較低的汽油餾分中，而干點(diǎn)提高，汽油芳烴含量增加，綜合看，汽油干點(diǎn)提高辛烷值下降。本公司化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)表明，汽油餾程影響辛烷值降低約0.2 個(gè)單位。

去除以上影響因素，CRC 改造后催化汽油辛烷值增加0.5 個(gè)單位。

表4 穩(wěn)定汽油性質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2.2 柴油性質(zhì) 柴油性質(zhì)數(shù)據(jù)（見表5）。由表可知，與空白數(shù)據(jù)相比，改造標(biāo)定時(shí)混合柴油十六烷值增加1.6 個(gè)單位，密度、初餾點(diǎn)、凝點(diǎn)上升，95 %點(diǎn)稍有下降，這是改造標(biāo)定期間改變汽柴油切割點(diǎn)，柴油初餾點(diǎn)升高的影響。柴油主要性質(zhì)未發(fā)生大的變化。

表5 柴油性質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2.3 液化氣組成 由表6 可以看出，穩(wěn)定液化氣中丙烯含量由35.91 %增加至38.11 %，增加2.2 %。主要因?yàn)橐夯瘹猱a(chǎn)品中除催化自產(chǎn)液化氣外，還包括不含丙烯的重整以及加氫裂化裝置的液化氣，排除外來液化氣因素的影響后，兩次標(biāo)定期間催化液化氣中的丙烯含量無明顯變化。

表6 液化氣性質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2.4 干氣組成 干氣組成數(shù)據(jù)（見表7）。由表7 可知，干氣中H2含量明顯增加。主要原因是“低溫、大劑油比”促進(jìn)了催化裂化反應(yīng)中芳構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)[3]，芳構(gòu)化反應(yīng)脫氫遠(yuǎn)大于烯烴飽和的氫轉(zhuǎn)移耗氫數(shù)量，干氣中H2含量大幅增加。

表7 干氣分析數(shù)據(jù)

3.3 能耗分析

CRC 技術(shù)的特點(diǎn)是強(qiáng)化正碳離子反應(yīng)，增強(qiáng)了氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化等放熱反應(yīng)，在保持同樣的轉(zhuǎn)化率情況下反應(yīng)需熱有所降低，因此再生總?cè)釙?huì)增加。

兩次標(biāo)定能耗變化數(shù)據(jù)（見表8）。裝置進(jìn)行CRC改造后，總蒸汽及除氧水能耗降低7.03 kgEO/t 原料，燒焦能耗基本持平，裝置總能耗降低6.73 kgEO/t 原料，節(jié)能效果顯著。

4 CRC 改造后的經(jīng)濟(jì)效益分析

相關(guān)原料和產(chǎn)品的價(jià)格（見表9）。

從表10 可以看出，按催化裝置加工能力140 萬噸/年估算，進(jìn)行CRC 改造后當(dāng)年產(chǎn)生的效益為7 422萬元。

表8 裝置總能耗對比

表9 相關(guān)原料及產(chǎn)品價(jià)格

表10 CRC 改造經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算表

5 結(jié)論

從裝置的標(biāo)定結(jié)果及運(yùn)行情況看，催化裂化裝置實(shí)施CRC 技術(shù)改造后，裝置運(yùn)行正常，操作平穩(wěn)，調(diào)節(jié)靈活；增強(qiáng)了正碳離子反應(yīng)，降低了熱裂化反應(yīng)，反應(yīng)溫度和劑油比可靈活調(diào)節(jié)。產(chǎn)品分布得到優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，能耗大幅降低，經(jīng)濟(jì)效益可觀。表明大港石化CRC 技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用取得成功。

［1］ 趙博藝，楊朝合，山紅紅，等.溫度和劑油比對汽油催化裂化脫硫的影響［J］.催化學(xué)報(bào)，2001，11（6）：595-596.

［2］ 陳俊武.催化裂化工藝與工程［M］.北京：中國石化出版社，2005：131-137.

［3］ 王虎，王東明，田愛珍，等.催化裂化汽油芳構(gòu)化影響因素研究［J］.石化工業(yè)應(yīng)用，2009，28（4）:16-19.