催化裂化加工蘇丹高酸原油工業試驗標定

朱偉

摘 要： 對山東石大科技集團有限公司20×104 t/a蠟油催化裂化裝置加工蘇丹高酸原油的工業試驗進行標定。結果表明，高酸原油進催化裂化直接加工是完全可行的，它可起到常壓蒸餾和催化裂化雙重效果；高酸原油中的環烷酸在提升管高溫環境下99%發生分解反應，避免了環烷酸后續加工對設備的腐蝕；原油殘炭高，金屬含量大，裝置必須全開外取熱并采取降處理量操作，催化劑中毒容易出現失活。

關 鍵 詞：催化裂化；高酸原油；工業試驗；標定

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2475-03

Industrial Test Calibration of Catalytic

Cracking Process of Sudan High Acid Crude Oil

ZHU Wei

（Shandong Shtar Science and Technology Group Co.， Ltd.，Shandong Dongying 257061，China）

Abstract： Industrial test of processing Sudan high acid crude oil with 20×104 t/a wax oil catalytic cracking unit in Shtar science and Technology Group Co.， Ltd. was calibrated. The results show that the direct processing of high acid crude oil with catalytic cracking unit is feasible， and it can play a double effect of atmospheric distillation and catalytic cracking； 99% of naphthenic acid in high acid crude oil can decompose in the riser under the environment of high temperature， which can avoid the equipment corrosion caused by the naphthenic acid in subsequent processing； Because crude oil residue and metal content are high， external heat collectors of the device must be fully run， and the amount of treatment need be decreased， catalyst deactivation easily appears after poisoning.

Key words： Catalytic cracking ； High acid crude oil ； Industrial test ； Calibration

隨著我國經濟的快速增長，人們對能源的需求越來越大，我國已發現并開采的石油中絕大部分是高酸原油。為了解決高酸原油中環烷酸對常減壓裝置的腐蝕問題，山東石大科技集團與中國石油大學（華東）化學化工學院合作，于2009年進行了兩段提升管催化裂化裝置直接加工蘇丹達爾高酸原油的工業試驗，開辟一條高酸原油以最短的加工流程生產出汽、柴油的新路線，部分解決了低硫輕質原油短缺問題。

工業試驗標定是在催化裂化裝置一段提升管進料全部為蘇丹達爾高酸原油，二段提升管不回煉油漿和回煉油，只回煉少量石腦油的情況下進行，重點考察加工高酸原油對裝置操作條件、產品分布、催化劑性質的影響，同時對裝置的物料平衡、熱平衡進行分析。

1 工業裝置

1.1 裝置概況

山東石大科技集團有限公司20×104 t/a兩段提升管催化裂化裝置，設計加工原料為蠟油。該裝置于2002年4月進行大規模擴量改造，由華東勘察設計院設計，采用中國石油大學（華東）化學化工學院開發的兩段提升管催化裂化工藝技術。該技術最大的變化是采用了兩根提升管，具有大劑油比、短反應時間和催化劑接力的特點，目的是提高輕質油收率，改善產品質量[1]。設計時一段提升管進料全部為蠟油，二段提升管回煉油漿和回煉油，裝置于2002年6月改造完成后一次開車成功。

1.2 工藝流程

裝置原則工藝流程如圖1所示。標定期間原油罐區來的蘇丹達爾高酸原油經過預熱、簡單處理以后用泵送入催化車間，經管道與蠟油混合進入一段提升管反應。

剛開始時高酸原油摻煉比例為10%～30%，在操作正常的前提下慢慢降低蠟油處理量，提高原油摻煉比。最后一段提升管進料全部更換為高酸原油，一段原油進料量為9 t/h。

由于生焦量大、處理量太低，為了降低再生器溫度和維持分餾塔液位的正常操作，二段回煉石腦油，回煉量根據現場操作靈活進行調整。由于石腦油基本上不參與裂化反應，因此未對石腦油的性質進行單獨分析，在進行收率計算時直接從汽油中減去石腦油回煉量。裝置全部置換為達爾高酸原油經過24 h穩定操作后進行現場標定。

1.3 原料性質

蘇丹達爾高酸原油的基本性質如表1所示。從表1可以看出，蘇丹達爾原油與常規原油相比具有粘度大，酸值高的特點，其殘碳也很高，是常規原油的兩倍，與減渣的殘碳相當。

1.4 催化劑基本性質

裝置生產過程中使用中石化長嶺催化劑分公司生產的CORH催化劑（占85%）和中國石油大學研發的多產丙烯助劑LTB-2（占15%），催化劑的各項質量指標如表2所示。

2 裝置標定結果

2.1 操作參數

由表3可知，達爾原油直接進催化裂化的處理量比設計值低一半左右，主要是因為原油的殘碳高達8.11%，在提升管反應的過程中焦炭產率很高，燒焦負荷大，需要全開外取熱或降低處理量才能維持正常操作。高酸原油進噴嘴進料預熱溫度盡量≯210 ℃，這是因為高酸原油的腐蝕主要是由環烷酸引起的，而環烷酸在270～280 ℃以及350～400 ℃兩個溫度區間很強的腐蝕性，所以進提升管反應之前應避開強腐蝕溫度范圍[2]。

2.2 產品性質

從表4可以看出，蘇丹達爾原油的單程轉化率比常規蠟油催化的要高，轉化能力更強，說明原油直接進催化裂化不但可行，而且環烷酸的存在可以促進催化裂化反應。

達爾原油裂化的輕油收率低于常規蠟油催化，但LPG收率很高，原油直接裂化以后柴油的酸度明顯好于常規蠟油催化柴油，主要原因是環烷酸在500～540 ℃高溫條件下發生分解脫羥基反應，脫酸率達到99%以上，因此不但柴油的品質變好，而且對分餾塔等設備的腐蝕也大大降低了。

2.3 高酸原油對催化劑的影響

由表5可以看出，由于達爾高酸原油中的金屬含量比較高，尤其是Ni的含量非常高，在催化裂化反應過程中大部分金屬沉積在了催化劑上，工業試驗證明原油直接裂化反應脫金屬效果明顯，分析發現輕油和重油中的金屬含量比正常要低很多。但金屬大量沉積在催化劑表面會造成催化劑的失活加快，嚴重時導致催化劑中毒，長期加工會使催化劑耗量增加[3]。

2.4 全裝置物料平衡

全裝置物料平衡是工藝設計或工藝核算的基礎。在工業試驗標定期間，石腦油進二段提升管回煉的主要目的是降低再生器溫度、維持正常操作，基本不發生裂解反應，因此計算物料平衡時入方只計算一段提升管的達爾原油，出方從汽油直接扣除石腦油的量。由表6可知，高酸原油直接裂化與常規催化裂化相比較，液化氣和焦炭產率較高，輕油收率更低一些。

2.5 反-再系統熱量平衡

受工業試驗裝置規模的限制原料加工量小，原料升溫熱不大；由于蘇丹達爾原油的殘碳高，因此生焦量較大，燒焦所用的濕空氣用量（即主風量）很大，濕空氣升溫熱所占比例高達31.18%。由再生器熱平衡可計算出裝置催化劑循環量約為76.06 t/h，其中一段提升管催化劑循環量約59.58 t/h，二段提升管催化劑循環量約16.48 t/h，由此可得到裝置劑油比為8.41，一段劑油比為6.58，二段劑油比為10.19。

3 結 論

（1）催化裂化裝置直接加工高酸原油是完全可行的，同時起到了常壓蒸餾和催化裂化雙重效果，但蘇丹達爾原油的殘炭太高，生焦量很大，為了防止再生器超溫，裝置必須全開外取熱并采取降處理量操作。

（2）達爾原油進催化裂化與常規催化裂化相比單程轉化率更高，液化氣和焦炭產率高，但輕油收率較低。

（3）高酸原油進催化裂化裝置加工時金屬大量沉積在催化劑表面會造成催化劑失活較快，嚴重時導致催化劑中毒，使催化劑耗量增加。由于催化劑脫金屬效果明顯，輕油和重油中的金屬含量很低，對油品的后續加工有利。

（4）高酸原油在高溫環境下環烷酸幾乎完全發生分解脫羥基反應，避免了環烷酸后續加工對設備的腐蝕。

參考文獻：

[1]楊朝合， 山紅紅， 張建芳. 兩段提升管催化裂化系列技術[J]. 煉油技術與工程， 2005， 30（3）： 28-33.

[2]高延敏， 陳家堅， 雷良才， 等. 環烷酸腐蝕研究現狀和防護對策[J].石油腐蝕與防護， 2000， 17（2）： 6-11.

[3]劉同華. 加工多巴原油的問題與對策[J]. 煉油技術與工程， 2005， 2（10）： 9-14.