催化裂化裝置對CS-Ⅱ型新型噴嘴的應用分析

郭 祥，蔣小亮，馮李楊

（1.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠催化車間，甘肅酒泉 735200；2.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠氣分MTBE車間，甘肅酒泉 735200）

催化裂化裝置對CS-Ⅱ型新型噴嘴的應用分析

郭 祥1，蔣小亮1，馮李楊2

（1.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠催化車間，甘肅酒泉 735200；2.中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠氣分MTBE車間，甘肅酒泉 735200）

催化裂化進料噴嘴，特別是重油催化裂化進料噴嘴，是催化裂化關鍵設備之一。進料噴嘴性能的優(yōu)劣對裂化反應產(chǎn)品分布起著重要作用，性能優(yōu)越的噴嘴可以改善進料噴嘴的霧化性能，減輕設備結(jié)焦，延長裝置運行周期。隨著原油趨于重質(zhì)化，催化裂化原料油趨于劣質(zhì)化，增加了原料油在反應時的裂化難度，可能造成設備結(jié)焦。

催化裂化裝置；CS-Ⅱ型新型噴嘴；應用

1 裝置噴嘴使用過程

玉門煉化二套重油催化裂化裝置建成投產(chǎn)于1994年11月，加工負荷為80萬t/a[1]。2004年9月裝置進行了重油催化裂化改造工程，改造后采用石油大學兩段提升管反應技術（TSRFCC），第一提升管為4組BWJ-III型原料油霧化噴嘴；第二提升管為4組BWJ-II型循環(huán)油霧化噴嘴。2010年9月裝置對第一提升管進料方式進行改造，將分段進料方式改為環(huán)形進料方式，同時更換BWJ-III型噴嘴為KH-5型噴嘴。KH噴嘴使用過程中發(fā)現(xiàn)存在偏流狀況，在2015年4月將裝置的KH-5型噴嘴更換為CS-Ⅱ型噴嘴。由于應用效果較好，2016年7月大檢修時，提升管10個噴嘴全部更換為CS-Ⅱ型噴嘴。目前裝置運行平穩(wěn)，各項經(jīng)濟技術指標改善，裝置的運行水平得到較大幅度的提升。

2 CS噴嘴性能特點

2.1 KH噴嘴存在的不足

重油催化裂化裝置在更換噴嘴前使用的是KH-5噴嘴，KH噴嘴的設計是采用雙喉道，充分利用蒸汽能量來物化油料；采用高流速霧化，射流速度在90m/s左右，壓降在0.6MPa。

2.2 CS噴嘴性能特點

CS噴嘴屬于低速噴嘴，采用二次霧化工藝，改善液霧區(qū)狀況，隔離液霧，噴嘴內(nèi)不同方向多級蒸汽流股沖擊霧化，噴射流覆蓋面積大而薄，增加噴嘴周邊長度。CS噴嘴射流速度50～60m/s，壓力降小于0.4MPa，不出現(xiàn)油氣搶量，運行平穩(wěn)，適應性強，不振動。

CS噴嘴的性能特點主要表現(xiàn)在：

（1）改善液霧區(qū)狀況。CS噴嘴采用兩段霧化，使原料油平均粒度小于60μm，可達到50μm。出口為扇形，覆蓋面更寬，更薄，使油劑接觸更加均勻充分。

（2）低線速進料。該噴嘴屬于低線速噴嘴，不會在噴嘴上方產(chǎn)生負壓區(qū)，減少了邊壁效應及對噴嘴、提升管壁、催化劑的磨損。低線速進料，料端基本在提升管的中心線，與催化劑接觸更加充分，不會對噴嘴對面沖蝕。進料后在噴嘴上方1m左右，與催化劑形成共同的活塞流，不影響流化。

（3）安裝簡單，CS噴嘴的安裝不嚴格要求對中檢測。

總之，CS噴嘴采用二次霧化工藝，覆蓋面積大，可提高原料霧化效果，其低流速特性，可有效降低線速，確保原料油與催化劑的充分接觸，減少對催化劑的破壞，減小噴嘴的振動，促進催化裂化反應的進行。

3 CS噴嘴應用效果

3.1 裝置操作參數(shù)變化情況

噴嘴更換前后裝置的操作參數(shù)沒有進行較大的調(diào)整，原料霧化蒸汽控制在5%左右，一提一次蒸汽控制在3.6t/h，一提二次蒸汽控制在0.6t/h，二提的霧化蒸汽控制在2.8t/h。通過霧化蒸汽的用量可以看出，更換CS噴嘴后，蒸汽用量有所上升。

3.2 裝置產(chǎn)品分布變化情況

重油催化裂化裝置的原料較改造前原料性質(zhì)有一定改善，原料殘?zhí)肯陆?.313 %（w）、密度下降17.3 kg/m3，但原料鹽含量，終餾點都較改造前有所提高，總體上原料性質(zhì)改善，為CS噴嘴良好運行打下了基礎，也為降低裝置結(jié)焦營造了良好條件。

使用CS-Ⅱ型噴嘴后，汽油收率上升4.08%，柴油收率下降3.1%，液態(tài)烴收率下降0.65%，干氣+燒焦下降3.89%，油漿收率上升3.58%，總液收上升0.33%。汽油、柴油收率變化大主要是由于裝置加工方案發(fā)生變化，由柴油方案變?yōu)槠头桨浮?/p>

3.3 平衡催化劑變化情況

裝置使用CS-Ⅱ型噴嘴后，平衡劑細粉含量降低，20～40μm粒徑分布減少25%，40～110μm的有效組分增加了46%，111μm以上含量下降60%，催化劑細粉含量和大顆粒含量明顯下降。同時我們從催化劑跑損情況可以看出，裝置的催化劑跑損單耗在逐步降低。從煙機入口催化劑顆粒濃度可以知道，煙機入口催化劑顆粒濃度下降了30%～50%。這充分說明反再系統(tǒng)的催化劑破損情況較以前有了很大改觀，煙氣中攜帶催化劑細粉含量減少。裝置催化劑單耗在持續(xù)下降，催化劑活性在持續(xù)上升，從側(cè)面可以反映出CS-CS-Ⅱ型噴對保護催化劑性能起到了很大的作用。

4 結(jié)束語

重油催化裂化裝置在更換為CS噴嘴運行后，在當前原料性質(zhì)情況下，噴嘴對原料的適應性強，目的產(chǎn)品分布得到改善，促進了裝置的安全平穩(wěn)運行。主要表現(xiàn)在：原料性質(zhì)改善的基礎上，裝置干氣+燒焦量下降3.89%，液收上升0.33%，同時噴嘴的壓降變小，催化劑破碎狀況得到改善，能夠在維持催化劑性能、控制油漿固含量等方面發(fā)揮一定的促進作用。

[1] 王雷.重油催化裂化技術的研究進展[J].廣東化工，2011，（4）.

Application of Catalytic Cracking Unit to CS-Ⅱ New Type Nozzle

Guo Xiang，Jiang Xiao-liang，F(xiàn)eng Li-yang

Catalytic cracking feed nozzles，especially heavy oil catalytic cracking feed nozzles，are one of the key equipment for catalytic cracking.The performance of the feed nozzle plays an important role in the distribution of the cracking reaction product.The superior performance of the nozzle can improve the atomization performance of the feed nozzle，reduce the coking of the equipment and prolong the operation cycle of the device.As the crude oil tends to be heavy，the catalytic cracking feedstock tends to be inferior，increasing the diff i culty of cracking of the feedstock in the reaction，which may cause the equipment to coke.

catalytic cracking unit；CS-Ⅱ new type nozzle；application

TE624.4

：B

：1003–6490（2017）04–0075–01

2017–03–28

郭祥（1992—），男，甘肅酒泉人，助理工程師，主要從事煉油化工工作。