350萬t/a重油催化裂化裝置的設計與標定

劉艷蘋，龍 鈺

（中國石油工程建設公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

石油化工

350萬t/a重油催化裂化裝置的設計與標定

劉艷蘋，龍 鈺

（中國石油工程建設公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

介紹了國內某新建千萬噸級大型煉廠350萬 t/a重油催化裂化裝置設計及開工運行情況。裝置采用美國UOP公司的RFCC工藝包，加工加氫裂化尾油、減壓蠟油和減壓渣油的混合原料。主要介紹了主要技術特點、開工運行及標定情況。

催化裂化; 開工運行; 標定; UOP

國內某新建千萬噸級大型煉廠350萬t/a重油催化裂化裝置采用美國UOP公司的RFCC工藝包，加工加氫裂化尾油、減壓蠟油和減壓渣油的混合原料。

裝置包括反應-再生部分、主風機-煙機部分、分餾部分、氣壓機部分、吸收穩定部分、產汽系統和CO鍋爐部分。主要生產干氣、液化石油氣、汽油、重石腦油、輕柴油組分；副產油漿。

裝置于2010年8月開工并生產出合格產品，2010年12月進行了首次標定。標定從2010年 12 月14 日 9 時開始， 12 月 15 日 9 時結束，共計48 h。

1 工藝技術方案及特點

1.1 反應-再生系統

（1）兩器系統采用并列型式，即重疊布置的兩個再生器與包含VSSSM快速分離器的反應沉降器并列布置，形成高低并列的兩器結構。

（2）從沉降器來的待生催化劑由第一再生器中部進入，然后依靠重力通過半再生立管流入第二再生器底部，再從第二再生器下部通過再生斜管進入提升管反應器。主風分兩路，大部分進入第一再生器，在第一再生器內與含炭量較高的待生催化劑接觸，進行催化劑的貧氧再生，另一部分主風進入第二再生器，在這里與來自第一再生器的半再生催化劑接觸進行富氧再生，富氧的二再煙氣通過煙氣分配器進入一再催化劑床層以充分利用煙氣中的過剩氧。

這種一再在上、二再在下的再生器布置形式中，一段再生器采用了待生劑和主風逆流接觸的不完全再生，在一定程度上提高了一段再生器燒焦的均勻性。二段采用過氧完全再生，保證了最終的燒焦效果，可使再生催化劑定碳質量分數＜0.05%。二再的過剩氧氣進入一再進一步利用，主風利用率高，耗風指標低，煙氣流程較為簡單。

（3）反應部分采用全平推流的垂直提升管反應器，末端配置UOP專利技術的VSSSM渦流分離器和采用AFTM環形檔板設計的汽提段[1,2]，整個提升管出口快速分離結構和汽提段用筒式容器與沉降器上部內腔分隔開，容器頂部設置的油氣出口直接與沉降器單級旋風分離器入口連接。該結構可實現反應油氣與催化劑的快速分離，同時減少反應油氣和汽提出來的油氣在反應器內的停留時間，有效降低過裂化和熱裂化反應。

（4）采用預提升技術[3]。預提升介質使催化劑在油滴接觸前，以環狀流形式向上運動，為催化劑和油滴均勻接觸創造條件。以干氣和蒸汽作為提升介質，可以減輕催化劑水熱失活、降低蒸汽消耗。

（5）采用UOP專利技術的OptimixTM進料霧化噴嘴。該噴嘴特點是蒸汽耗量低，霧化效果好，有利于改善產品分布并防止結焦[4,5]。

（6）采用UOP專利外取熱器。該外取熱器為催化劑全重力、下流式結構，汽水循環系統采用泵增壓強制循環方式，取熱負荷可靈活調整。

1.2 機組部分

設置主風機和備用主風機組。為了回收再生煙氣的壓力能，主風機采用帶煙氣輪機的三機組配置。主風機組采用備機輔助啟動方式，備用主風機的啟動采用變頻軟啟動。機組啟動時，先開備機，待煙氣合格后，引入煙氣，由煙機啟動主風機，待主風機組轉速被拖動到預先設定的轉速時，啟動主電機，由煙機和主電機合力將主風機組拖動到正常轉速。

流化風機組為外取熱器提供流化風，入口為常壓，用電機驅動。流化風機共設兩臺，其中1臺操作，1臺備用。

富氣壓縮機采用離心式壓縮機，由中壓背壓蒸汽輪機驅動。

1.3 分餾部分

分餾塔采用常規控制，塔頂為汽油和氣體產品，中部出重石腦油和輕循環油。塔頂產品采用冷回流控制，中部和下部設重石腦油循環回流、輕循環油回流、重循環油回流和塔底油漿回流取熱以控制產品質量。正常情況下，重石腦油產品和輕循環油產品混合作為輕柴油餾分去加氫精制裝置，產品油漿作為燃料進入工廠燃料油系統。

1.4 吸收穩定部分

吸收穩定部分包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩定塔和相應的冷換設備等。主要目的是將產品汽油、液化氣和干氣分開，控制液化氣和汽油產品質量，同時確保丙烯產品的回收率。

吸收穩定部分根據解吸塔和穩定塔塔底溫度不同采用了不同的熱源，分別設置了兩臺重沸器，在合理利用分餾塔過剩熱量的同時，也保證了塔底供熱的可調節性。穩定汽油除一部分去吸收塔做補充吸收劑外，大部分送至汽油精制分餾裝置。

2 裝置標定

2010年12月，裝置連續運行滿3個月后進行了首次標定，主要考核裝置滿負荷運行下的物料平衡、產品質量、能耗以及工藝包專利商的性能保證值。性能考核的時間為連續48 h，期間裝置的進料流量為418.98 t/h，設計進料流量為418 t/h。

2.1 標定期間主要操作參數

裝置標定期間主要工藝操作參數見表1。

表1 主要操作參數Table 1 Main operating conditions

2.2 標定結果

原料及主要產品分析數據見表2-4。

表2 原料及回煉油漿分析數據Table 2 Analysis data of feed and recycle slurry

表3 汽油分析數據Table 3 Analysis data of gasoline

表4 柴油分析數據Table 4 Analysis data of diesel

物料平衡見表5。

表5 物料平衡Table 5 Material balance

裝置能耗見表6。

2.3 標定結果分析

（1）處理能力：裝置標定期間，持續滿負荷運行達48小時，設備運行良好，產品質量穩定，說明裝置的處理量達到了設計負荷。

（2）原料：標定期間,混合原料的密度比設計值偏大較多，原料偏重且屬中間基原料，其中多環烷烴和多環芳香烴比例高，較難裂解，操作中采用增大劑油比等方法，以最大限度的將重油裂解為目的產品。

表6 裝置能耗Table 6 Energy consumption of the unit

（3）產品分布：汽油收率為39.42%，超過設計7.12個百分點，液態烴收率為17.17%，比設計高0.61個百分點，柴油收率為22.95%，比設計低9.91個百分點，總液收達到79.53%，比設計低了2.19個百分點，這主要是加工原料與設計原料性質存在差別，為保證原料裂化，提高了反應深度，汽油收率上升，柴油收率有所下降，焦炭和干氣收率有所上升，從而導致裝置總液收率比設計值略低。

汽油干點設計值為162 ℃，裝置實際生產根據市場經濟效益來控制汽油和柴油的切割點，所以穩定汽油的干點為176 ℃，這導致穩定汽油辛烷值較設計值偏低兩個點，同時也是柴油收率偏低的一個原因。

柴油能滿足公司規定的柴油95%點不大于363℃的指標。

液態烴中丙烯體積分數達到47.85%，遠遠高于43.398%的設計指標，證明添加的ZSM-5多產丙烯助劑發揮了很好的作用。

（4）燒焦能力：標定中，第一再生器和第二再生器的燒焦比例約為75：25，與設計至一致；再生催化劑定炭分析僅為0.02%，完全達到設計要求。

（5）關鍵設備運行情況：原料油高效霧化噴嘴霧化性能良好，保證了重油與催化劑的接觸效果。

提升管反應器末端設置的VSSSM渦流分離器使催化劑與反應油氣實現了快速分離，減少了二次反應，同時分離效果良好，油漿固含量為5.03 g/L。采用AFTM環形檔板設計的汽提段設有多段汽提蒸汽，汽提后待生劑上焦炭的氫含量為6.547%，說明汽提效果很好。

（6）能耗：裝置設計能耗為2447.73 MJ/t原料（合58.46 kg標油/t原料），標定能耗為2 479.2 MJ/t原料（合59.22 kg標油/t原料），略高于設計值。這主要是由兩個原因造成的，第一，裝置生焦率高于設計值0.2%；第二，原設計中煙機的旁路蝶閥全部關閉，而根據國內的操作習慣，標定中是使用旁路蝶閥自動控制兩器差壓，這導致少量煙氣沒有進入煙機做功，煙機入口流量低于設計值，三機組主電機多耗電約1 000 kW。

3 結 論

裝置自開工后運行穩定，主要設備包括UOP專利設備及國產大型設備順利通過檢驗，標定結果顯示設備運行可靠，可操控性強。由于原料性質較差，導致裝置總液收比設計值略低，而總的產品分布較合理，丙烯收率也高于設計值。裝置的能耗比國內同等規模裝置高出約15 kg標油/t原料，主要是由于主風機-煙機系統壓降大，煙機回收能量低；反再系統操作壓力低，導致分餾系統操作壓力低，使分餾系統回收的低溫熱減少；另外，余熱鍋爐的排煙溫度高達260 ℃，也是能耗增加的另一個原因。

［1］高建國，徐占定，等．120萬t/a催化裂化裝置沉降器改造施工技術[J].石油工程建設，2001，27(2)：33-35．

［2］肖佐華，夏銀厚．催化裂化裝置UOP技術改造[J].煉油設計，2001，31(6)：19-22．

［3］郭毅葳，王玉林，張劍波．采用UOP催化裂化技術加工大港常壓重油 [J].石油煉制與化工，2002，33(12)：9-13．

［4］趙海軍，趙峰，王玉林．UOP催化裂化反應技術的應用[J].石油與天然氣化工，2006，65(3)：211-216．

［5］朱維軍，徐占定，等．催化裂化裝置UOP技術改造中原料油噴嘴的安裝[J].石油工程建設，2001，27(6)：31-32．

Design and Performance Test of 3.5 Mt/a RFCC Unit

LIU Yan-ping，LONG Yu
（CPECC East China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

The design and operation of 3.5 Mt/a RFCC unit in a new refinery was introduced. The unit adopts the basic engineering design package of UOP, and the feedstock includes hydrocracking tail oil, vacuum gas oil and vacuum residue. The technical characteristics, operation and performance test of this unit were mainly discussed.

RFCC; Start-up; Performance test; UOP

TE 624

A

1671-0460（2011）12-1241-04

2011-10-15

劉艷蘋（1980-），女，山東青島人，工程師，碩士研究生，2005年畢業于中國石油大學（華東）工業催化專業，研究方向：從事催化裂化裝置設計工作。E-mail：liuyanping@cnpccei.cn。