催化裂化干氣中乙烯回收利用的新途徑

姚 日 遠

(揚州石化有限責任公司，江蘇 揚州 225000)

催化裂化干氣中乙烯回收利用的新途徑

姚 日 遠

(揚州石化有限責任公司，江蘇 揚州 225000)

介紹了一種催化裂化干氣中乙烯回收利用的新途徑。該技術(shù)在揚州石化有限責任公司工業(yè)應用后，取得了較好的經(jīng)濟效益。實際運行數(shù)據(jù)表明，干氣中乙烯的轉(zhuǎn)化率達到95.41%以上，目的產(chǎn)品汽油的硫質(zhì)量分數(shù)僅為6 μgg、研究法辛烷值高達114，是較好的汽油調(diào)合組分。該技術(shù)的不足之處是汽油選擇性偏低，僅為37.64%。此外，針對目前裝置運行狀況，提出了改進催化劑性能等建議。

催化裂化 干氣 乙烯 芳烴

干氣是煉油廠的副產(chǎn)品，主要包括催化裂化干氣、焦化干氣、重整干氣、加氫裂化干氣以及常減壓蒸餾裝置的不凝氣等。其中，催化裂化干氣產(chǎn)量大，乙烯和輕烴的含量高，極具利用價值。我國煉油企業(yè)的干氣絕大部分來源于催化裂化氣體，全國已建成投產(chǎn)的催化裂化裝置年加工量超過150 Mt[1]，按干氣產(chǎn)率(w)4%～6%計，干氣年產(chǎn)量超過6.0 Mt，其中乙烯產(chǎn)量0.6～1.0 Mt，這些乙烯是化工廠的寶貴原料。目前干氣的利用途徑大多為提取氫氣[2]、制乙苯[3]、深冷分離回收乙烯[4]等。但對于小型煉油廠，制乙苯以及深冷分離等均不經(jīng)濟。所以，通常都送入瓦斯管網(wǎng)作燃料氣用，有些甚至放入火炬燒掉，浪費資源。隨著石油資源日益枯竭，其價格不斷上漲，開源節(jié)流變得十分重要，若將干氣中的輕烴加以合理利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

為了在投資不高、流程簡單、操作費用較低的情況下，將干氣中的乙烯等烯烴資源轉(zhuǎn)化為高附加值的石化產(chǎn)品，揚州石化有限責任公司(以下簡稱揚州石化)采用專有技術(shù)將干氣中的乙烯和少量的丙烯、丁烯通過低聚、環(huán)化等反應轉(zhuǎn)化成以芳烴為主的輕質(zhì)燃料油。該裝置投資920余萬元，于2012年4月2日建成并一次開車成功，設計處理量20 kt/a，目前裝置運行平穩(wěn)。

1 工藝簡介

1.1 原 理

裝置使用的催化劑是改性分子篩催化劑，該催化劑是金屬改性的酸性催化劑。原料干氣中的C2，C3，C4等烯烴分子，在酸性催化劑表面的酸中心上依照正碳離子機理進行齊聚、疊合、環(huán)化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化等一系列化學反應，生成富含芳烴等的汽油組分，以及少量燃料油組分，完成乙烯等低碳烯烴的回收利用。該催化劑具有可重復再生、抗水、抗硫等優(yōu)點。

1.2 工藝流程

圖1 干氣回收利用工藝原則流程示意1—緩沖罐； 2—吸附器； 3—加熱爐； 4，5—反應器； 6—柴油塔； 7—油水分離器；8—捕油器； 9—壓縮機； 10—緩沖罐

干氣回收利用工藝原則流程示意如圖1所示。原料干氣進入緩沖罐，與反應后的貧氣一起進入吸附器，吸附其中的堿性組分，然后一部分經(jīng)二級換熱進入加熱爐，升溫到200 ℃以上從反應器頂部進入，另一部分未經(jīng)加熱的干氣從反應器中部注入，通過分段床層進行反應。反應產(chǎn)物經(jīng)過與干氣原料換熱，進入柴油塔分離出柴油組分，汽油及氣體組分從塔頂出來，經(jīng)換熱、冷卻進入油水分離器，下部和中部分別抽出污水和汽油組分，上部氣體進入捕油器，氣相組分經(jīng)壓縮機壓縮、冷卻后進入緩沖罐，少量液相組分定期壓回油水分離器，氣相組分一部分返回煉油廠高壓瓦斯管網(wǎng)，一部分循環(huán)進入吸附器。

1.3 催化劑參數(shù)

催化劑的主要性質(zhì)指標見表1。

表1 催化劑的主要性質(zhì)指標

2 工業(yè)應用與分析

2.1 工業(yè)應用情況

該裝置自2012年4月2日建成投產(chǎn)以來，一直平穩(wěn)運行，兩個反應器切換操作，催化劑為器外再生。反應周期最短58天，最長92天。本文所有數(shù)據(jù)為2012年5月15日—7月17日(共63天)的生產(chǎn)記錄。隨著反應時間的延長，催化劑活性逐漸降低，反應的轉(zhuǎn)化率主要通過及時調(diào)節(jié)加熱爐出口溫度來控制。主要工藝條件為：加熱爐出口溫度控制在246～298 ℃，反應器出口溫度相應控制在336～387 ℃，原料干氣平均進料流量為1.518 th，反應質(zhì)量空速約1.5 h-1。原料干氣的組成見表2。

表2 原料干氣的組成 φ，%

2.2 運行分析

2012年5月15日-7月17日運行期間的物料平衡數(shù)據(jù)見表3；主要目的產(chǎn)品為汽油，其主要性質(zhì)見表4；燃料油的主要性質(zhì)見表5；貧氣的組成見表6。

表3 裝置的物料平衡數(shù)據(jù)

表4 汽油的主要性質(zhì)

表5 燃料油的主要性質(zhì)

表6 貧氣的組成 φ，%

由表2、表3以及表6的數(shù)據(jù)，以原料干氣中的乙烯為基數(shù)，可以計算得到產(chǎn)品汽油及燃料油對乙烯的選擇性，亦可計算得到原料中乙烯的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見表7。

表7 主要技術(shù)經(jīng)濟參數(shù) %

從表7可以看出，該工藝技術(shù)的乙烯轉(zhuǎn)化率較高，達到95.41%，但目的產(chǎn)品汽油的選擇性較低，僅為37.64%，汽油及燃料油合計對乙烯的選擇性也只有42.76%。

由表6可以看出，貧氣中C3及以上組分較多，體積分數(shù)為5.57%，換算成質(zhì)量分數(shù)則高達16.03%。由于該裝置未配套相應的吸收-解吸系統(tǒng)，該部分液化氣組分仍然在貧氣中作為燃料氣使用。

2.3 目前存在的問題及建議

裝置運行兩年多來，總體平穩(wěn)，基本達到回收利用乙烯的目的，但從運行結(jié)果看，該裝置仍然存在如下問題：①液體產(chǎn)品(特別是目的產(chǎn)品高辛烷值汽油組分)的選擇性較低；②貧氣中的C3及以上液化氣組分未進行回收，存在一定的經(jīng)濟損失；③催化劑實行器外再生方式，裝卸時對催化劑的損耗較大，且費時費力，特別是再生過程受制于催化劑再生單位，時間得不到保證。

針對上述問題，建議從催化劑的改進和工藝流程的優(yōu)化入手，提高目的產(chǎn)品汽油組分的選擇性，以進一步提高經(jīng)濟效益；并適時進行催化劑器內(nèi)再生系統(tǒng)建設，以減少催化劑損耗，同時降低外送再生費用。

3 結(jié) 論

(1) 揚州石化采用專有技術(shù)，投資920余萬元，建成一套20 kt/a的催化裂化干氣制汽油裝置，對催化裂化干氣中的乙烯等低碳烯烴進行了回收利用，年增效550余萬元，經(jīng)濟效益顯著。

(2) 該工藝技術(shù)流程簡單，運行平穩(wěn)可靠。所產(chǎn)汽油組分硫含量低，僅6 μgg，研究法辛烷值高達114，是較好的汽油調(diào)合組分。

(3) 該工藝技術(shù)乙烯轉(zhuǎn)化率高，達95.41%；但汽油組分的選擇性較低，僅37.64%。

[1] 許友好.我國催化裂化工藝技術(shù)進展[J].中國科學：化學，2014，44(1)：13-24

[2] 殷樹青.催化裂化干氣的綜合利用[J].齊魯石油化工，2008，36(4)：320-326

[3] 江波，解洪海.第三代催化裂化干氣制乙苯技術(shù)的應用[J].煉油技術(shù)與工程，2010，40(3)：18-22

[4] 吳茨萍，孫利.煉油廠干氣的分離回收和綜合利用[J].現(xiàn)代化工，2001，21(5)：20-23

NEW PROCESS FOR RECOVERING ETHYLENE FROM FCC DRY GAS

Yao Riyuan

(YangzhouPetrochemicalCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou，Jiangsu225000)

A novel process was introduced about ethylene recovery from FCC dry gas. The commercial application in Yangzhou Petrochemical Co. Ltd.， SINOPEC was disclosed. The results show that the conversion of ethylene is over 95.41%. The sulfur in gasoline fraction is about 6 μgg and RON is as high as 114. The deficiency of this technology is that the gasoline selectivity is on the low side， only about 37.64%. In view of the present operation status， some proposals for improving the performance of catalyst are suggested.

catalytic cracking； dry gas； ethylene； aromatic hydrocarbon

2014-05-27； 修改稿收到日期： 2014-07-18。

姚日遠，碩士，高級工程師，從事石油化工生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。獲中國石化科技進步三等獎1項，江蘇省科技成果1項，揚州市科技進步三等獎1項，國內(nèi)外發(fā)表論文10余篇，江蘇省“333”科技帶頭人。

姚日遠，E-mail：yaory.jsyt@sinopec.com。