加氢渣油作重油催化裂化装置进料工业应用-vip

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1、加氢渣油作重油催化裂化装置进料工业应用谢 涛 冯茂生 李志军 李宇辉 谭国强茂名炼油化工股份有限公司炼油厂(广东省茂名市 525011)摘要: 为适应加工进口含硫原油的需要, 茂名炼油化工股份有限公司先后建成了 1. 2 Mt/ a 重油催化裂化装置和2 Mt/a 渣油加氢装置, 采用了渣油加氢 -催化裂化联合工艺路线。工业应用表明, 加氢渣油硫含量较低, 饱和烃含量较高, 尽管密度、 粘度和重金属含量相对较高, 但仍不失为是一种较好的催化裂化原料。催化裂化装置加工加氢渣油后汽油收率提高了 2.67 个百分点, 干气收率下降 1. 29 个百分点。不足之处是, 柴油收率稍有降低, 油浆产率略有

2、增加。由于加氢渣油含有较多难裂解的重组分,在加工时宜采用较高的反应深度和重油裂解能力较强的催化剂,以充分满足其裂解要求。主题词: 渣油 加氢处理 催化裂化装置 标定 产品质量 收率茂名炼油化工股份有限公司 套催化裂化装置由洛阳石油化工工程公司设计, 为 ROCC - 型重油催化裂化装置, 采用两段再生技术, 处理能力1. 2Mt/ a, 于1996 年10 月投产, 2000年 1月 9日开始掺炼加氢渣油, 从 2000 年 2 月 2 日起全炼加氢渣油。为了较好地了解和掌握催化裂化装置加工加氢渣油时的操作、 产品质量等情况, 以便摸索催化裂化装置在新原料条件下的合理操作条件, 较好地发挥渣油

3、加氢 -催化裂化联合工艺的潜力, 最大限度提高联合工艺的经济效益, 1999 年10 月 28日、 2000年 2 月 22日、 2000 年 8月 28 日、 2001年 2月2 日对套催化裂化装置进行了加工加氢渣油前以及加工加氢渣油装置初期、 中期、 运行 8 000 h( 分别简称空白、 初期、 中期、 末期) 的标定。1 原料油性质原料油性质见表 1。从表 1 可以看出, 加氢渣油的硫含量较低, 一般在 0. 4% 0. 5%; 氢含量不高, 中期标定为 12. 03%; 饱和烃含量较高, 都超过50% ; 但是密度( 20e ) 高达 0. 93 g/ cm3; 重金属含量也相对较高

4、( 特别是钒含量) , ( 镍+ 钒) 含量在17 L g/ g 左右, 钒含量一般超过 10 L g/ g。渣油加氢装置初期标定时, 为了保证装置长周期运行, 因催化剂活性较高, 装置的反应温度较低, 仅为356e , 比设计初期操作温度低 29 e , 加氢深度较低。因此, 初期标定的加氢渣油裂解性能较差, 残炭高, 焦炭产率高, 作 套催化裂化装置进料时, 装置处理量低。渣油加氢装置中期、 末期标定时, 将反应温度提高至 379, 385e , 该反应温 度虽然仍比设计初期温度低, 但加氢深度提高, 加氢渣油质量相对较好, 残炭控制在5. 0%左右。从标定情况看, 渣油加氢装置中期、 末

5、期标定的加氢渣油是较好的催化裂化原料, 而初期标定的加氢渣油总体裂化性能较差。因此为了保证渣油加氢-催化裂化联合工艺的效益, 渣油加氢装置应在相对较高的反应深度下操作, 以保证加氢渣油的质量。2 催化剂性质前三次标定时, 套催化裂化装置都使用 LV -23催化剂, 平衡催化剂活性较高, 保持在 68 左右。平衡催化剂性质见表 2。由于加氢渣油的重金属含量较高, 装置在加工加氢渣油后, 重金属污染较为严重, 钒含量达 8 000 L g/ g, 但催化剂活性保持较好, 说明LV -23 催化剂抗重金属污染能力较强。3 反应再生系统主要操作条件 反应再生系统主要操作条件见表 3。装置在收稿日期:

6、2001- 05- 11。作者简介: 谢 涛,高级工程师, 1986 年毕业于华南理工大学基本有机化工专业, 获学士学位, 2001 年毕业于华东理工大学有机化工专业, 获硕士学位。一直从事炼油工艺技术管理工作, 现任茂名炼油化工股份有限公司炼油厂副总工程师兼技术处处长。炼 油 设 计 2001 年 11月 PETROLEUM REFINERY ENGINEERING 第 31 卷第 11期四次标定时, 反应温度都在 510e 以上, 反应深度较高。空白和初期标定时, 由于终止剂喷嘴堵塞,装置不注终止剂; 中期和末期标定时, 投用了终止剂加注系统, 并且用水作为终止剂, 加入量分别为4. 9,

7、 2. 9 t/ h。其它操作条件基本相当。表 1 原料油性质项 目空白初期中期末期馏程/ e初馏点19922030110%38637639550%550350e 馏出率, %76500e 馏出率, %4536密度(20e ) /g#cm- 30. 905 30. 929 40. 930 30.931 1凝点/ e417614运动粘度( 100e ) / mm2#s- 124. 1127.5434. 0234. 35残炭, %3. 8375. 035.034.72硫含量, %0. 630. 470.490.48氮含量/ Lg#g- 11 3942 3161308金属含量 /Lg#g- 1Ni5

8、. 646. 856.166.83V6. 8910. 811. 412. 6Na2. 490. 680.150.15Fe78.66. 248.903.63Cu0. 140. 08 80Lm2333.3537. 6437. 53 孔体积/ mL#g- 10. 330. 230.240.24 沉降密度/ g#mL- 10. 840. 826 20. 834 90.797 5 微反活性( 800e , 4h)69686760 金属含量/ Lg#g- 1Ni4 6113 6114 0874 131V3 1373 6117 8406 975Cu45453020Sb270Fe4 8003 9704 960

9、3 702Na4 9002 2001 8702 117表 3 反应再生系统主要操作条件项 目空白初期中期末期新鲜原料量/ t#h- 1147132162164提升管出口温度/ e511520510513原料预热温度/ e196192200219一再密相温度/ e681. 4696.9675676一再稀相温度/ e679695.1683. 2670二再密相温度/ e702727.4697. 6716二再稀相温度/ e715. 7723.6705. 1716沉降器顶压力/ kPa255252263263一再顶压力/ kPa302299302303二再顶压力/ kPa284287287283回炼比0

10、. 070. 110. 090. 15一再主风量/m3#min- 11 683. 3 1 545.1 1 799.0 1 674. 5二再主风量/m3#min- 1586. 7553.3561. 0589. 6一再烟气过剩氧, %1. 271. 2761. 28二再烟气过剩氧, %11. 7811. 4811. 3再生催化剂碳含量, %0. 030. 040. 020. 01雾化蒸汽量/ kg#h- 113 40015 38512 9989 947预提升蒸汽量/ kg#h- 12 4503 8253 3566 008预提升干气量/ kg#h- 12 5005 4365 6800剂油比5. 80

11、5. 695. 765. 89终止剂量/ t#h- 1004. 92. 9一再烧焦比例, %94. 6587. 4984. 36一再烧焦强度/ kg#(t#h)- 1101. 76104.85 105. 62二再烧焦强度/ kg#(t#h)- 199. 6086. 60101. 043. 1 处理量 套催化裂化装置中期、 末期标定时, 由于原料质量相对较好, 处理量较大, 分别达 3. 90, 3. 94 kt/ d, 已超过设计负荷, 三器温度等操作参数都能控制较好, 说明该原料较适合作催化裂化原料, 装 置加工能力较加工加氢渣油前空白标定提高了10%; 装置初期标定时, 由于加氢渣油残炭高

12、, 裂解性能差, 生焦率高, 因此装置采取较高的苛刻度 操作, 但是油浆外排和回炼比还较大, 导致装置处理量较低, 仅为 3. 17 kt/ d。 3. 2 反应温度由于加氢渣油密度大, 馏程偏高, 为提高加氢渣油的裂解能力, 装置初期标定时, 反应温度提高 至 520e , 比加工加氢渣油前的反应温度提高了9e 。装置加工加氢渣油中期、 末期时, 原料总体 裂化性能改善, 而且投用了终止剂, 提升管出口温度分别为 510e 和 513e , 与加工加氢渣油前的提升管出口温度基本持平, 但实际的反应温度提高 了约10e 。)26)炼 油 设 计 2001 年第 31卷3. 3 剂油比套催化裂化

13、装置设计剂油比为 6. 0, 在使用加氢渣油前后的四次标定时都采取尽可能提高剂 油比的方法, 原料油预热温度控制在 200e 左右,初期标定由于二再温度较高, 所以剂油比相对较低, 仅为 5. 69, 另外三次标定在 5. 8左右。 3. 4 油浆外排和回炼比由于原料油较重, 套催化裂化装置标定时 油浆都采取不回炼、 全外排的操作。装置初期、 中期和末期标定时, 虽然在较高反应苛刻度下操作,但回炼比还是相对较高, 分别为 0. 11, 0. 09 和 0. 15, 油浆外排量较大, 四次标定时的油浆密度较为接近, 说明加氢渣油原料重组分较难裂解。4 产品分布和性质4. 1 产品分布 空白和初期

14、标定时, 套催化裂化装置按汽油方案进行生产, 中期和末期标定时, 装置按柴油方案进行生产, 但是四次标定的汽油 90% 馏出温 度基本相当。从表 4 物料平衡可以看出, 加工加氢渣油后汽油收率提高, 柴油收率下降。表 4 物料平衡项 目空白初期中期末期1999 年 累计2000年 累计原料, %馏分油48. 7739.2156. 29减压渣油39. 5156.9174. 81劣质渣油11. 733. 8680. 07加氢渣油100.00 100. 00100. 0088. 83 处理量/ kt#d- 13. 523. 173. 903. 941. 02Mt 1. 25Mt 产品分布, %汽油4

15、5. 68 46. 12 41. 901 43.0942. 0844. 75柴油24. 17 19. 03 28. 423 26.4626. 6924. 41液化石油气11. 50 13. 64 11. 159 9. 4012. 2111. 65油浆3. 616. 576. 2307. 564.886. 35焦炭8. 768. 797. 8158. 437.487. 74干气4. 974. 653. 2723. 865.173. 88酸性气+ 损失1. 311. 201. 201. 201.491. 22合计100. 00 100.00 100. 00100. 00 100. 00100. 0

16、0 转化率, %72. 22 74. 40 65.35 65.98从 1999年和 2000 年的累计物料平衡情况可以看出, 加工加氢渣油后, 汽油产率提高了 2. 67个百分点, 柴油产率降低 2. 28 个百分点, 液化石 油气产率降低 0. 56 个百分点。干气产率降低了1. 29 个百分点, 油浆产率上升了 1. 47 个百分点, 焦炭产率稍有提高。出现以上产品选择性变化的原因主要是, 经加氢后的渣油, 其饱和烃含量较高, 从而表现出转化率较高, 但由于加氢渣油的加氢深度不够, 较易加氢的轻组分已全部加氢饱和, 而低环芳烃等较难加氢的组分不能加氢开环, 从而导致加氢渣油的性质呈两极分化, 轻组分裂化性能好, 重组分裂解性能较差, 从而决定了加氢渣油的汽油产率较高, 柴油产率低, 油浆产率高的结果。 4. 2 产品性质表 5 6 分别给出了装置标定的汽油和柴油的组成和性质分析数据。表 5 汽油性质项 目空白初期中期末期馏程/ e初馏点4843433910%6157555330%7674