CS-Ⅱ型噴嘴在MIP重油催化裂化裝置的工業應用

高 飛，尹 毅，張建國，朱金煒，韓英杰，秦遠中，李欣桐，李曉光

（中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

CS-Ⅱ型噴嘴在MIP重油催化裂化裝置的工業應用

高 飛，尹 毅，張建國，朱金煒，韓英杰，秦遠中，李欣桐，李曉光

（中國石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

介紹了CS-Ⅱ噴嘴在1.7Mt/a重油催化裂化裝置的應用情況。工業試驗結果表明，在原料、催化劑、操作條件不變的情況下，改善了產品分布。使用CS-Ⅱ噴嘴后液化氣收率提高了1.3個百分點；汽油收率提高了1.1個百分點；柴油收率提高了0.3個百分點。干氣收率降低了1.5個百分點；焦炭收率降低了1.2個百分點；對產物性質無不良影響。證明CS-Ⅱ噴嘴能有效地改善產品分布。

CS-Ⅱ噴嘴；重油催化裂化；應用

大慶原油已進入三次采油期，原油中重組分含量越來越多，霧化要求越來越苛刻。撫順石化公司150萬噸/年重油催化裂化裝置以大慶原油減壓蠟油、減壓渣油、焦化蠟油等重質油為原料。由于在進入反應器與高溫再生催化劑接觸之前，重油催化裂化的原料油基本處于液相，而反應是在氣相條件下進行的。原料油進料噴嘴的作用是將混合的重質油霧化成極細小的霧滴，分散在高溫再生催化劑外表面，通過吸收高溫再生催化劑的熱量氣化后，擴散至催化劑微孔內的活性中心上進行氣相催化裂解反應，使大分子重質油轉化為氣體、汽油、柴油、回煉油和油漿等產品。撫順石化公司150萬t/a重油催化裂化裝置（以下簡稱RFCC）進行了CS-Ⅱ噴嘴的工業應用試驗，取得了良好的效果[1-5]。

1 工業試驗

1.1 裝置概述

RFCC于2000年8月建成投產。裝置包括反應—再生系統、分餾系統、吸收和穩定系統、煙氣能量回收機組、氣壓機、一氧化碳焚燒爐等部分。原設計能力150萬t/a。2010年10月RFCC進行MIP改造。設計能力達到170萬t/a。

1.2 CS—Ⅱ噴嘴簡介[6-18]

由于催化裂化的原料油屬于重質餾分油，進入提升管與再生催化劑接觸之前，基本是液態，不易氣化。催化裂化反應是在氣相條件下進行的，原料油若不能盡快汽化，將易形成熱裂化環境，引起焦炭收率升高，產品分布變差。原料油進料噴嘴的作用就是將重質原料油霧化成極細小的霧滴，均勻地分散在催化劑表面上，進行氣相催化裂解反應，以達到提高輕油收率又降低焦炭收率的目標。

圖1 噴嘴結構示意圖Fig.1 CS-Ⅱnozzle diagrammatic drawing

由圖1可知，CS-Ⅱ噴嘴的結構是通過優化喉管結構尺寸，采用低壓降設計，屬于低流速噴嘴，能較好地減小催化劑破損，操作彈性大，不易結焦，運行平穩；CS-Ⅱ噴嘴同時增加二次霧化蒸汽，消除噴頭處氣液分布不均的現象，改善夜霧區狀況，阻隔夜霧，噴嘴內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；該型噴嘴的使用特點是該型噴嘴的改進是在噴頭處增加一圈蒸汽孔，在噴頭球面形成蒸汽幕，用來屏蔽噴嘴射流形成的低壓區，消除原料油的返混。優化進料形式，消除噴嘴振動，降低霧化粒度，使油劑在提升管內接觸更為均勻、迅速和充分，從而使反應進行的更迅速徹底， 而且還可以有效地抑制返混，最終達到提高摻渣率和輕質油收率的目的。

1.3 催化裂化裝置混合原料油性質

CS-Ⅱ噴嘴使用前后均以大慶原油的減壓蠟油、焦化蠟油和減壓渣油等混合重質油為原料。混合原料油性質見表1。由表1可知，增產柴油前后，密度、凝點、殘炭等物性基本相同，說明工業試驗結果具有可比性。

表1 原料性質Table 1 Properties of feedstock oil

1.4 主要操作條件

CS-Ⅱ噴嘴使用前后主要操作參數見表2。從表2可知，使用CS-Ⅱ噴嘴后，提升管出口溫度，原料預熱溫度和分餾塔頂溫度等主要操作參數基本不變。因此，工業試驗結果具有對比性。

1.5 催化劑性質

CS-Ⅱ噴嘴使用前后催化裂化裝置均采用LV-23BC降烯烴催化劑，催化劑性質見表3。從表3可知，使用CS-Ⅱ噴嘴前后催化裝置催化劑的各種測量密度、活性和定碳數據基本一致，因此，工業實驗結果具有可比性。

表2 主要操作條件Table 2 Main operation parameters

表3 催化劑性質對比表Table 3 Properties of catalyst

2 試驗結果與討論

2.1 對產品分布的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后RFCC裝置產品分布見表4。從表4可知，汽油收率由38.14%上升到39.01%，提高了0.87個百分點；柴油收率由28.30%上升到28.96%，提高了0.66個百分點；油漿收率由4.82%下降到4.05%，降低了0.77個百分點；干氣收率由5.27%下降到4.48%，降低了0.79個百分點；液化氣收率由15.57%上升到16.30%，提高了0.73個百分點；生焦由7.60%下降到6.90%，降低了0.70個百分點；油漿收率由4.82%下降到4.05%，降低了0.77個百分點；輕收由66.44%上升到67.27%，提高了1.53個百分點；總液收（汽油+柴油+液化氣）由81.93%上升到84.73%，提高了2.26個百分點。說明CS-Ⅱ噴嘴使用后汽油、柴油、液化氣收率上升，干氣、油漿和生焦收率下降，輕收上升，總液收上升，證明了CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，有效地減少大液滴，抑制原料油在催化劑外表面生焦熱裂化反應，有利于減少氣體和焦炭收率同時保持催化劑活性。霧化后的微小液滴與高溫再生催化劑充分接觸后，迅速氣化擴散到催化劑活性中心，進行氣相催化裂化反應，從而改善了RFCC裝置的產品分布。

表4 產品收率對比Table 4 Product distribution w,%

2.2 對汽油性質的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后汽油性質見表5。

表5 汽油性質Table 5 Properties of gasoline

從表5可知，使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油的辛烷值略有上升，由88.7上升到89.1（研究法），汽油誘導期由647min下降到737min，說明使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油的二烯烴含量下降。誘導期的降低提高了汽油的穩定性，有利于汽油的儲運。原因是CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，有效地減少大液滴，抑制催化劑外表面生焦熱裂化反應，有利于保持催化劑活性。催化劑活性保持有助于氫轉移和異構化反應，進而辛烷值略有提高。

2.3 對柴油性質的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后柴油性質見表6。從表6可知，使用使用CS-Ⅱ噴嘴后柴油的十六烷值由33.3上升到32.9，其他性質基本不變。原因是CS-Ⅱ噴嘴能有效地減少進入反應器的大液滴，減少生焦后對催化劑活性中心的覆蓋，導致異構化反應增多，柴油的十六烷值（異構烴、芳烴＜正構烴）略有下降。

表6 柴油性質Table 6 Properties of diesel

2.4 對液化氣性質的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后液化氣性質見表7。

表7 液態烴性質Table 7 Properties of LPG φ,%

從表7可知，液化氣組成中丙烯體積由使用前的39.64%上升到40.71%，其它組成基本不變。原因是在原料和主要操作條件基本不變的前提下，丙烯等小分子烯烴主要來自催化裂化一次反應生成的輕質油繼續滯留在催化劑活性中心發生的二次反應，小分子烯烴含量的上升說明CS-Ⅱ噴嘴后，重質原料油霧化效果好，有效地減少大液滴在高溫催化劑表面上的生焦反應，從而保持催化劑活性。

2.5 對干氣性質的影響

CS-Ⅱ噴嘴使用后干氣性質見表8。從表8可知，使用使用CS-Ⅱ噴嘴前后組成基本不變。說明使用CS-Ⅱ噴嘴后對干氣性質無不良影響。

表8 干氣性質Table 8 Properties of dry gas φ,%

3 結 論

（1）使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油、柴油、液化氣收率上升，干氣和生焦收率下降，輕收上升，液收上升，證明了CS-Ⅱ噴嘴良好的霧化性能，抑制催化劑外表面生焦熱裂化反應，改善了催化裂化裝置產品分布。

（2）使用CS-Ⅱ噴嘴后汽油、柴油、液化氣、干氣性質無不良影響，汽油辛烷值略有上升。

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Application of CS-ⅡType Feed Nozzle in MIP RFCC Unit

GAO Fei，YIN Yi，ZHANG Jian-guo，ZHU Jin-wei，HAN Ying-jie，QIN Yuan-zhong，LI Xin-tong，LI Xiao-guang
（Fushun Petrochemical Company No.2 Refinery，Liaoning Fushun 113006，China）

Application of CS-Ⅱ type feed nozzle in 1.7Mt/a RFCC unit was introduced. The application results show that, after application of CS-Ⅱ type feed nozzle, the product distribution can be improved with the same raw materials, catalyst, operation conditions; the yields of LPG, gasoline and diesel oil can be increased by 1.3%, 1.1% and 0.3%, respectively; the yields of gas and petroleum coke can be reduced 1.5% and 1.2%, respectively; the quality of products is not affected.

CS-Ⅱnozzle；RFCC；Application

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）02-0379-04

2014-12-20

高飛（1975-），男，遼寧撫順人，高級工程師，碩士，1994年畢業于撫順石油學院：從事石油化工生產、技術、管理工作。E-mail：gf-ye@petrochina.com.cn。