FCC復活催化劑在重油催化裂化裝置的工業應用

方子來

(大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163711)

催化裂化是煉油工業中最重要的二次加工過程。隨著加工原料的日益重質化和劣質化，因重金屬沉積、磨損和積炭等因素造成的催化劑報廢量也呈增加趨勢。目前對這些廢催化劑處理，除少量用于土壤改良或做水泥和陶瓷生產原料外[1]，大多采用地下掩埋的方式廢棄。地下掩埋不僅造成巨大的經濟損失，還會因重金屬的存在和較小粒度導致土壤污染和大氣污染[2]。因此，使廢催化劑復活成為人們關注和亟待解決的難題。

1　工業應用實驗

1.1　工業應用裝置概述

大慶石化公司二套重油催化裂化裝置由北京石油化工科學院設計，設計能力為1 400 kt/a。裝置主要以減壓渣油和二次加工裝置蠟油為原料，摻渣比為60%。2000年5月裝置一次投料成功，2001年8月第一周期檢修期間進行MGD技術(同時多產液化氣和柴油及降低汽油烯烴含量的工藝技術)改造。2008年公司發展需要，對裝置采用MIP(多產異構烷烴)工藝技術進行改造，以滿足汽油標準升級的要求，裝置生產運行平穩。MIP工藝技術改造后采用配套CGP-C催化劑。CGP-C催化劑的主要作用是配合MIP工藝生產清潔汽油并增產丙烯。

1.2　FCC復活催化劑物化指標

FCC復活催化劑(簡稱復活劑)為某公司以上述裝置平衡催化劑為全部原料生產的催化劑，主要作用是保證其性能能夠滿足生產需要，各主要產品收率及質量指標與完全使用新鮮催化劑相差不大，可以部分代替新鮮催化劑使用，以降低新鮮催化劑單耗。FCC復活催化劑物化指標見表1。

表1　FCC復活催化劑物化指標

1.3　FCC復活催化劑工業試驗過程

2011年7月25日開始向系統內加FCC復活催化劑，至2011年12月10日共向系統內加入50 t復活催化劑，FCC復活催化劑占系統催化劑藏量的10.4%，達到了占系統藏量10%的標定要求。FCC復活催化劑試用期間，各助劑的加入量保持不變。

2　FCC復活催化劑工業應用分析

2.1　原料性質保證值

表2列舉了原料油試用FCC復活催化劑前后的標定值。按協議要求，混合原料性質與空白標定應基本相同。

表2　原料油性質

試用復活劑前后，原料沒有大的變化。受煉油廠渣油平衡影響，摻渣比在66%左右，高于協議值55%～60%；但由于煉油廠渣油偏輕，實際摻渣比低于66%。試用前再生劑微反活性62.8%，試用后再生劑微反活性為64.0%，說明該FCC復活催化劑在裝置生產操作中活性比較穩定，沒有出現活性迅速衰減的情況。技術協議要求新鮮催化劑與復活催化劑的當量加入比例按1∶1～1.4計算，即每少加入1 t新鮮劑，需補充1～1.4 t復活劑。實際試用過程中，由于原料中摻煉污油，造成汽油烯烴含量控制困難。為了控制汽油烯烴含量達到質量指標，實際新鮮催化劑加入量大于復活劑的加入量。試用前標定劑耗以開始向系統加入復活劑之前的3月至7月累計催化劑單耗為準，為0.630 kg/t；試用后標定劑耗以復活劑開始加入的8月至12月期間的催化劑單耗為準，新鮮催化劑單耗為0.584 kg/t，復活催化劑單耗為0.091 kg/t，總劑耗0.675 kg/t。

2.2　主要操作條件

按協議要求，主要操作條件保證值為：加工量170～180 t/h，反應溫度490～520 ℃，再生溫度660～700 ℃，摻渣比55%～60%。自2011年7月25日向系統加入FCC復活催化劑以來，操作平穩，沒有發生因試用復活劑而造成的大幅度操作波動。從主要操作條件上看，反應溫度試用后標定為520 ℃，試用前標定為516℃。二再密相溫度試用后標定為655 ℃，試用前標定為669 ℃，其變化原因是11月25日開始，為了提高汽油辛烷值進行了操作調整；調整方向為：提高主風量，強化一再燒焦；增大外取熱器負荷，降低二再密相溫度至660 ℃左右；將原料預熱溫度降低，努力提高劑油比。煙機振動略有上升，但未影響煙機正常運行。其他操作條件變化不大，FCC復活催化劑占藏量10.4%時對操作沒有大的影響，目前操作平穩。

2.3　產品性質及分布

表3列舉了試用復活劑后的產品性質。由表3可看出，試用后標定汽油烯烴含量(體積分數，下同)為38.92%，與試用前標定汽油烯烴含量40.10%相比下降了1.18個百分點，滿足汽油烯烴含量不高于空白標定的技術協議指標。試用后標定汽油RON為90.89，與試用前標定汽油RON 90.5相比上升了0.39個單位，滿足汽油辛烷值不低于空白標定的技術協議指標。

表3　穩定汽油和輕柴油性質

試用期間還注意到：(1)7月份汽油烯烴含量質量指標≤42%，而12月6日以后汽油烯烴含量質量指標≤40%，控制指標不同造成了汽油烯烴含量的下降；(2)由于汽油蒸氣壓11月份開始執行冬季指標(≤81 kPa)，使試用后標定汽油蒸氣壓比試用前標定汽油蒸氣壓高6.0 kPa，汽油蒸氣壓升高會使汽油RON升高；(3)11月25日開始的提高汽油辛烷值的操作調整對提高汽油辛烷值起到了效果。因此， FCC復活催化劑對汽油烯烴含量下降和汽油RON升高的作用還不能確定，但至少可以說明無不良影響。另外，試用后標定及試用前標定輕柴油的質量變化很小，說明FCC復活催化劑對輕柴油的質量沒有不良影響。

表4列舉了試用復活劑后的產品分布情況。

表4　產品分布情況

從表4可看出，試用后產品分布與試用前相比變化不大，試用后總液收(液態烴+汽油+柴油收率)為83.99%，與試用前總液收83.86%相比升高0.14%，滿足總液收不低于空白標定的技術協議指標。試用后干氣產率為2.97%，干氣選擇性為3.98%；試用前干氣產率3.13%，干氣選擇性為4.07%。試用后干氣選擇性比試用前降低0.09%，滿足干氣選擇性不高于空白標定的技術協議指標。試用后焦炭產率為8.20%，焦炭選擇性為10.98%；試用前焦炭產率7.86%，焦炭選擇性為10.22%。試用后焦炭選擇性比試用前升高0.77%，不滿足焦炭的選擇性不高于試用前標定的技術協議指標。

試用期間進行了降低汽油烯烴含量、提高汽油辛烷值的操作調整，對焦炭產率的升高有一定影響。試用后輕柴油收率的上升主要是由于8月17日開始按照分廠要求降低汽油干點，多產輕柴油。此外，5月份處理量低于其他月份，其原因是5月9日至13日備機生產，5月11日汽輪機進行了在線清洗。

2.4　經濟效益

裝置日處理量按4 200 t計算，FCC復活催化劑單耗按0.091 kg/t計算，其他技術經濟指標不變，每年可減少固體廢棄物排放139.5 t，節約新鮮催化劑成本36.3萬元。

3　結論

1)試用FCC復活催化劑后標定總液收(液化氣+汽油+柴油)比試用前上升了0.14%，干氣選擇性比試用前下降了0.09%，汽油烯烴含量比試用前下降了1.18%，試用后汽油RON比試用前上升了0.39個單位，均滿足技術協議指標；但試用后標定焦炭選擇性比試用前標定升高0.77%，不滿足焦炭的選擇性不高于試用前標定的技術協議指標，在試用期間進行了降低汽油烯烴含量、提高汽油辛烷值的操作調整，對焦炭產率的升高有一定影響。

2)FCC復活催化劑可以部分替代新催化劑進入裝置使用；按照目前操作情況，每年減少固體廢棄物排放139.5 t，節約新鮮催化劑成本36.3萬元，在減少固體廢棄物排放的同時，提高了行業整體經濟效益。

[1]劉欣梅，張新功，潘正鴻,等.FCC廢催化劑的復活效果研究[J].石油煉制與化工，2006，37(11)：44-48.

[2]吳聿，張國靜，張新功，等. 化學法FCC廢催化劑復活工藝及工業應用[J]. 煉油技術與工程，2011，26(11)：60-62.