催化裂化油漿捕獲沉降劑的工業(yè)試驗(yàn)應(yīng)用

陳允璽，吳云鵬，聞敬飛

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司煉油廠，甘肅　蘭州　730060）

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催化裂化油漿捕獲沉降劑的工業(yè)試驗(yàn)應(yīng)用

陳允璽，吳云鵬，聞敬飛

（中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司煉油廠，甘肅蘭州730060）

摘要：論述了“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”加速沉降油漿中催化劑顆粒的理論，及其在蘭州石化重油催化裂化裝置油漿系統(tǒng)工業(yè)試驗(yàn)的應(yīng)用研究。試驗(yàn)表明，加劑處理后的催化油漿灰分脫除率達(dá)到89%左右，含量在500～800 ppm，可以作為原料進(jìn)入延遲焦化裝置進(jìn)行加工。

關(guān)鍵詞：催化裂化油漿；沉降劑；灰分

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.01.004

據(jù)統(tǒng)計(jì)，催化油漿產(chǎn)量一般占催化裂化處理量的5%～10%，在催化原料日益重質(zhì)化和劣質(zhì)化的大背景之下，油漿的產(chǎn)量必然增加。在當(dāng)前煉油的利潤越來越薄的情況下，催化油漿作為剩下的為數(shù)不多的潛力股，探索其高附加值利用，對(duì)提高催化裝置的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義[1]。

目前，蘭州石化公司的催化油漿年產(chǎn)油漿約20萬噸，催化劑固體含量在2 000～8 000 ppm之間。由于油漿中催化劑固體含量高，主要作為燃料油出廠，這種方案雖然可以有效解決油漿的出路問題，但它對(duì)油漿這一寶貴資源的利用率低，不是油漿利用的最佳方案。

根據(jù)蘭州石化公司的加工流程，催化油漿進(jìn)入延遲焦化裝置加工，是最優(yōu)化的加工方案。但是由于催化油漿中含有大量催化劑粉末，這些固體顆粒物會(huì)對(duì)油漿深加工產(chǎn)品和下游設(shè)備造成嚴(yán)重的影響，不利于油漿的綜合利用。

目前脫除催化油漿中催化劑粉末的方法主要有五種：自然沉降法、離心分離法、靜電分離法、過濾分離法和沉降助劑法[2]。

自然沉降法是最早使用的方法，僅靠重力沉降，但是由于催化劑粉末的顆粒細(xì)小（直徑在1～80 μm之間），油漿的粘度和比重都較大，加之雙電層的存在，所以分離時(shí)間長、效率低、凈化效果不高，難以在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。

離心分離法雖然可獲得良好的分離效果，但不便于操作維護(hù)，處理量不大，尚無工業(yè)應(yīng)用實(shí)例。

靜電分離法在國外用的很多，分離效率高，處理量大；缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，操作費(fèi)用高。

過濾分離法凈化效果穩(wěn)定，在工業(yè)應(yīng)用中比較成功，但對(duì)設(shè)備的要求很高,過濾裝置要求濾孔的尺寸很小，因而容易堵塞，需要頻繁地反沖洗。因而存在裝置投資較高等缺點(diǎn)。

沉降助劑法分離效率高，成本低，經(jīng)濟(jì)效益可觀，目前國內(nèi)正積極進(jìn)行該法的研究。本次工業(yè)試驗(yàn)使用的就是沉降助劑法。

1　油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑的作用機(jī)理

油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑（以下簡(jiǎn)稱油漿沉降劑）的作用機(jī)理包括凝聚和絮凝兩種作用過程。凝聚即是將油漿中的固體顆粒脫穩(wěn)并形成細(xì)小的凝聚體，而絮凝則是在絮凝劑的作用下將細(xì)小的凝聚體連接成大體積的絮凝物，然后利用自然沉降的方法使油漿中的固體顆粒脫除。

2　工業(yè)試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原料

本次試驗(yàn)使用的原料為重油催化裂化裝置生產(chǎn)的油漿和深圳市科拉達(dá)精細(xì)化工有限公司研發(fā)的新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”。催化油漿性質(zhì)和油漿沉降劑性質(zhì)詳見表1、表2所示。

表1　催化油漿性質(zhì)

表2　油漿沉降劑性質(zhì)

2.2試驗(yàn)過程

本次試驗(yàn)的目的是考察加入油漿沉降劑后的催化油漿中的灰分能否降至800 ppm以下，使油漿可以作為延遲焦化的優(yōu)質(zhì)原料，以進(jìn)一步提高原油加工的輕質(zhì)化率，增加煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益，減少黑色產(chǎn)品。

2013年11月9日至11月30日催化裂化裝置油漿系統(tǒng)進(jìn)行了油漿沉降劑的工業(yè)試驗(yàn)。本次試驗(yàn)分別進(jìn)行了空白樣自然沉降試驗(yàn)和加沉降劑試驗(yàn)。空白試驗(yàn)?zāi)康氖强疾煊蜐{在自然沉降條件下的灰分沉降效果，與加劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為對(duì)比說明沉降劑的效果。

本次試驗(yàn)沉降劑加注系統(tǒng)流程見圖1，油漿沉降劑與油漿混合至注入油漿沉降罐中管線距離約2 000 m，沉降劑在輸送過程中完全可以混合均勻。

圖1　沉降劑加注系統(tǒng)流程

本次工業(yè)試驗(yàn)根據(jù)生產(chǎn)裝置的實(shí)際生產(chǎn)情況，規(guī)定了嚴(yán)格的操作條件，詳見表3所示。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的一致性，同時(shí)規(guī)定了加劑后油漿的采樣位置，沉降罐上部采樣位置在滿罐液面下0.6~0.7 m；中部采樣位置在沉降罐幾何中間位置；下部采樣位置在沉降罐出料口界面以上0.6~0.75 m。

表3　主要操作條件

2.3試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共進(jìn)行了兩次加劑量不同的試驗(yàn)，注劑量分別為800 ppm和500 ppm。同時(shí)由于油漿產(chǎn)品生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)等條件的限制，本次試驗(yàn)選取靜止時(shí)間最長為72 h。試驗(yàn)期間的油漿樣品灰分分析數(shù)據(jù)及油漿灰分脫除率見表4、5、6所示。

灰分脫除率計(jì)算公式為：

脫除率%=（油漿加劑前灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%-油漿沉降一定時(shí)間后灰分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）/油漿加劑前灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3.1空白試驗(yàn)

表4　加劑前空白樣數(shù)據(jù)

從表4可以看出，不加油漿沉降劑的油漿，在自然沉降條件下，24 h、48 h、72 h灰分?jǐn)?shù)據(jù)為與剛滿罐時(shí)的數(shù)據(jù)基本沒有發(fā)生多大的變化。由此說明，自然沉降對(duì)油漿中的灰分脫除作用不大。

2.3.2第一次加劑試驗(yàn)

根據(jù)油漿沉降劑實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，本次工業(yè)試驗(yàn)將加劑量定為800 ppm，試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表5所示。

表5　第一次加劑試驗(yàn)結(jié)果

從上表可以看出在催化油漿中加入800 ppm的油漿沉降劑，經(jīng)過在油漿沉降罐中靜止72 h后，催化油漿中的灰分降至0.067%，灰分脫除率達(dá)到89.69%，達(dá)到了進(jìn)入延遲焦化裝置進(jìn)行加工的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3第二次加劑試驗(yàn)

為了驗(yàn)證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和降低加工成本，在第一次加注800 ppm油漿沉降劑試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，第二次試驗(yàn)將油漿沉降劑加注量降至500 ppm。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表6。

表6　第二次加劑試驗(yàn)結(jié)果

從上表可以看出加入沉降劑后的油漿在沉降罐中靜止72 h后，油漿中的灰分降至0.073%，灰分脫除率為89.10%，也達(dá)到了進(jìn)入延遲焦化裝置加工的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4兩次試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

從圖2可以看出，加入油漿沉降劑后的油漿經(jīng)過管道的混合，當(dāng)在罐中開始靜止沉降時(shí)，灰分的脫除率已到達(dá)70%。且隨著靜止時(shí)間的增加，灰分脫除率顯著變大。當(dāng)靜止時(shí)間為72 h時(shí)，油漿中的灰分脫除率達(dá)到89%左右。

同時(shí)從圖2可以看出，分別加注油漿沉降劑800 ppm 和500 ppm時(shí)，油漿中灰分的脫除率隨時(shí)間的變化基本一致。

圖2　灰分脫除率隨時(shí)間的變化

2.3.5小結(jié)

通過本次工業(yè)試驗(yàn)可以看出，當(dāng)油漿與油漿沉降劑的混合溫度保持在110℃左右，加劑量在500 ppm～800 ppm，油漿在沉降罐中沉降時(shí)溫度控制在90℃左右，沉降72 h后，油漿中的灰分可降至800 ppm以下，脫除率為89%左右。

3　經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

催化油漿經(jīng)脫除其中的催化劑固體粉末后可作為延遲焦化裝置的原料，進(jìn)入延遲焦化裝置加工，轉(zhuǎn)化為干氣、汽油、柴油等產(chǎn)品，進(jìn)入焦化裝置摻煉后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算如下所示。

（1）催化油漿進(jìn)延遲焦化裝置加工產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益：（油漿進(jìn)延遲焦化裝置摻煉比例按10%計(jì)算）

催化油漿進(jìn)延遲焦化裝置可產(chǎn)生效益1814.02元/t，1 814.02元/t×1 200 000 t/a×10%=21 768.24萬元/a；

（2）催化油漿做燃油外賣，價(jià)格為3 558元/t，則這部分效益為（3 558-1 914）元/t×1 200 000t/a×10%=19 728萬元/a；

（3）實(shí)際可產(chǎn)生效益

21768.24萬元/a-19 728萬元/年=2 040.24萬元/a。

4　結(jié)論

（1）通過本次工業(yè)試驗(yàn)，可以看出新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”對(duì)蘭州石化公司催化油漿中的灰分脫除率十分明顯，具有良好的使用效果。

（2）使用新型“油漿催化劑固體粉末捕獲沉降劑”處理過的催化油漿中的灰分可以降至800 ppm以下，使催化油漿可以進(jìn)入延遲焦化裝置進(jìn)行再次加工，取

得良好的經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)可增加效益2040.24萬元/年。

參考文獻(xiàn)：

［1］林秀麗，盧春燕，馬誨桐，等.催化裂化油漿綜合利用的發(fā)展趨勢(shì)［J］，廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,21（3）：8-11.

［2］楊瑩，張?zhí)m波.催化裂化油漿沉降劑的研究及應(yīng)用［J］，石化技術(shù)與應(yīng)用，2006,24（3）：238-240.

作者簡(jiǎn)介：陳允璽（1964-），男，漢族，山東菏澤人，大學(xué)專科，主要從事石化生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-10-30

中圖分類號(hào)：TE624

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A