開工汽油技術在廣西石化3.5Mt／a催化裂化的應用

張 磊，田文君，熊新軍，于兆臣，鄒 衡，王 晶，劉華林

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

中國石油廣西石化3.5 Mt／a重油催化裂化裝置為新建裝置，設計采用美國UOP公司提供的工藝包，臺灣中鼎工程公司完成FEED設計，洛陽院完成詳細設計。該裝置于2010年8月28日一次開車成功，已經連續運轉近10個月。裝置首次開工以及事故處理恢復開工，都體現出UOP設計的先進理念，其中，筆者認為開工時瓦斯充壓、開氣壓機、噴入開工汽油，不放或者少放火炬為十分寶貴的開工經驗。其中，瓦斯充壓在國內多套裝置已有成功應用，雖然國內多套裝置設有提升管MGD汽油、急冷油技術［1~2］，但噴開工汽油仍較為少見。筆者就廣西石化開工噴開工汽油的益處和過程進行簡要分析，以便為國內更加理解和熟練應用該技術提供參考。

圖1為提升管噴開工汽油流程圖，從圖中可以看出，開工汽油分兩路進入提升管反應器，一路通過預提升干氣總管進入；一路通過原料環形集合管進入。通過原料環形管進入主要為首次開工或者停工大檢修后原料環形管后部管線和噴嘴脫水升溫；而下部通過預提升干氣進入提升管主要為故障恢復過程中使用。

2 開工汽油的使用方法

2.1 開工汽油的優點

在成功引用開工汽油之前，一般催化裂化裝置都面臨以下困惑，尤其在兩器轉劑和升溫當中。

（1）需要大量的低壓過熱蒸汽作為介質預提升催化劑，以保證催化劑循環。

圖1 提升管開工汽油流程圖Fig.1 The flow Chart of Startup Nathpha

（2）較小的再生滑閥開度，導致催化劑流化不穩定。

（3）沉降器稀相空間升溫困難。

（4）噴油之前，高溫再生催化劑接觸大量蒸汽導致水熱失活。

（5）分餾部分中段回流大量帶水，循環泵容易抽空。

（6）某些狀態下，不穩定的催化劑流化可能造成沉降器部分催化劑跑損。

為了克服以上問題，UOP公司在廣西石化催化裂化裝置引入開工汽油流程。此流程主要優點為：

（1）開工汽油熱容較開工蒸汽大得多，因此噴入開工汽油需要更大的催化劑循環量，這就能使再生滑閥的開度保持在一個更好調節的范圍內控制，也能使催化劑循環和反應溫度得到平穩控制，甚至可以將反應溫度投入“自動”控制。

（2）迅速氣化和部分分解的開工汽油可以提高沉降器旋風分離器和VSS入口線速，提高旋分分離效果。

（3）開工汽油的引入可以降低預提升蒸汽和開工蒸汽用量，減少催化劑水熱失活。

（4）可以平穩、均勻、可控地對提升管、沉降器進行升溫，防止較大的溫差導致內構件受損。

（5）噴入的開工汽油進入分餾塔上部，有利于分餾系統循環回流泵上量，防止帶水抽空。

（6）裂化生成的氣體可以保持氣壓機組平穩運行。

2.2 開工汽油的操作

2.2.1 噴入點的選擇

設計中給出兩種開工汽油進入點，對于首次開工，從噴嘴進入是不二選擇。但是如果為緊急停車恢復，最好的選擇為從預提升干氣引入。主要原因為：

（1）如果從噴嘴引入，開工汽油會把環形管中大量原料油頂入提升管，容易引起結焦。

（2）多數裝置在切斷進料后，會關閉原料噴嘴器壁閥，這樣給引入開工汽油帶來較大的工作量。

（3）為保護原料油噴嘴，230℃以上會引入原料霧化蒸汽，此外，為保證預提升段線速，也必須引入大量的預提升蒸汽和開工蒸汽，所以，選擇從預提升干氣引入，可以適當降低預提升蒸汽用量。

2.2.2 噴入時間的選擇

類似開工燃燒油一樣，只要提升管底部溫度大于汽油在該壓力下的終餾點，便可以噴入開工汽油，但是為保險起見，推薦的噴入溫度為315℃或者更高，最高不建議超過350℃。當然也可以根據自己裝置實際情況合理選擇噴油溫度，如果選擇太高溫度，可能存在隨著溫度的升高而開工汽油并未全部引入，VSS或者VQS線速已經超過最低不穩定線速。建議依據以下公式（1）、（2）算出汽提段和沉降器旋風分離器入口線速，在全部噴入開工汽油后，不超過VSS或者VQS最低不穩定線速；伴隨溫度升高，通過調整蒸汽量，快速跨越VSS或者VQS最高不穩定線速。具體線速因不同工藝專利商而不同。

沉降器旋風分離器線速計算公式如公式（1）所示，加速段線速計算如公式（2）所示。

備注：公式（2）中5為再生斜管底部至預提升段溫降。

對于不同的噴原料油方法，可以使用不同的切出開工汽油方法。如果選用貧氧再生，而且使用快速噴油一再轉貧氧的方法，建議剛引入原料便關閉開工汽油，防止反應溫度快速下降。如果使用緩慢噴入原料的方法，可以根據沉降器旋風分離器線速關閉開工汽油。

3 現有裝置的改造使用

3.1 現有技術的使用

如果裝置已經設置MGD汽油回煉流程或者急冷油流程，那么在噴原料油之前從這些噴嘴引入開工汽油也是一個明智的選擇。然而，比起從預提升干氣處引入，還有一些缺點，主要是不能防止催化劑水熱失活。

3.2 現有裝置的改造方法

如圖2所示，如果沒有MGD汽油回煉流程或者急冷油流程，那么擇機增設一條開工石腦油流程（改造流程3）。如果有MGD汽油回煉流程或者急冷油流程，僅需擇機在控制閥后部增設一條至預提升干氣的跨線（改造流程1、2），便可實現使用開工噴汽油技術。

圖2 開工汽油改造流程圖Fig.2 The modification process flow chart of Startup Nathpha

4 結論

通過開工汽油技術在廣西石化3.5Mt／a重油催化裂化裝置的成功應用，得出如下結論：

（1）合理使用開工汽油，可以實現提前開氣壓機組，減少開工損失。

（2）可以合理控制開工過程中沉降器旋分線速。

（3）沉降器、提升管、分餾塔可以平穩、可控地進行升溫。

（4）分餾頂部回流不易帶水，循環泵不易抽空。

（5）現有裝置可以不用改造或者僅簡單改造，便可實現開工噴汽油。

（6）該技術值得在業內進行推行。

符號說明：

V1—沉降器旋分線速，m·s－1；

V2—預提升段線速，m·s－1；

R—常數，8.314；

W1—沉降器蒸汽總量，t·h－1；

W2—再生催化劑循環量，t·h－1；

W3—開工石腦油質量 t·h－1；

W4—預提升干氣質量，t·h－1；

W5—回煉油質量，t·h－1；

W6—原料油質量，t·h－1；

M1—水蒸汽摩爾質量；

M2—夾帶煙氣摩爾質量；

M3—開工石腦油摩爾質量；

M4—預提升干氣摩爾質量；

M5—回煉油摩爾質量；

M6—反應油氣平均摩爾質量；

CWF—原料殘炭；

I1—再生催化劑夾帶系數，0.00135；

I2—待生催化劑夾帶系數，0.00085；

Tb—標準溫度，273.15K；

Pb—當地標準大氣壓，MPa；

Tf—反應溫度，℃；

Pf—反應壓力，MPa；

Tf1—再生斜管溫度，℃；

Pf1—再生滑閥后壓力，MPa；

At—沉降器旋風分離器截面積，m2；

A—預提升段截面積，m2。

［1］ 王劍， 祈興國.MGD技術在3.5Mt／a重油催化裂化裝置的應用［J］.中外能源，2007，12（5）：79-81.

［1］ 李波，柴中良，董國森.催化裂化裝置采用MGD工藝的擴能改造［J］.煉油技術與工程，2009，39（10）：14-18.