催化劑LRC-99在乍得煉廠重油催化裂化裝置的應用

任飛, 費伯成

（1. 中油國際（乍得）煉油有限公司 6550； 2. 中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008）

催化劑LRC-99在乍得煉廠重油催化裂化裝置的應用

任飛1, 費伯成2

（1. 中油國際（乍得）煉油有限公司 6550； 2. 中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008）

通過對乍得煉廠重油催化裂化裝置選用的LRC-99催化劑進行前期調研和后期應用，表明該催化劑能具有較好的重油轉化能力和抗重金屬污染能力，配合優化操作參數，能顯著提高煉廠柴汽比，很好的滿足了乍得煉廠的產品需求，給煉廠帶來了較好的經濟效益，是一款性能良好的催化劑。

催化劑；平衡劑；液收；收益

重油催化裂化裝置是乍得煉廠生產汽柴油的主要裝置，也是實施多產柴油方案的重要落腳點。為其選擇匹配催化劑、實際工業應用并優化操作深挖催化劑潛力，是煉廠的重要任務。

本文主要以乍得煉廠重油催化裂化催化劑LRC-99的調研選擇、工業應用，以及優化操作深挖催化劑潛力等三方面進行論述。

1 乍得煉廠催化劑調研選擇

催化裂化過程是一種平行順序反應，重油烴分子要經過多次裂化反應才轉化為柴油、汽油、氣體和焦炭等不同形態的產品。其反應機理是：在催化裂化催化劑表面的酸中心作用下，吸附在催化劑表面上的烴類分子形成正碳離子，隨之發生一系列反應。正碳離子的裂化反應主要是β-裂化，生成一個小烯烴分子和一個新的小正碳離子。該小正碳離子或經過質子化轉移后再繼續裂化，或與另一大烴分子作用生成小的烴分子和新的大正碳離子，使催化裂化的鏈式反應進行，生成大量的C3C4和汽油組份［1,2］。

基于相關反應機理，多產柴油催化劑的相應要求：一是控制中間餾分的進一步裂化，抑制再裂化；二是具有較強的重油轉化能力；三是具有較強的抗金屬污染能力，活性保持能力強［3,4］。

基于催化原理的理論分析及工業應用效果的調研，由蘭州石化公司催化劑廠生產的多產柴油催化劑LRC-99滿足以上要求。

1.1 理論分析

催化劑LRC-99是以DM超穩分子篩為活性組分，以復合鋁粘結改性高嶺土為基質的催化劑，此催化劑改善了基質的孔徑分布和活性組分的酸性分布，在提高中間餾份產率的同時改進了干氣和焦炭的選擇性。催化劑LRC-99主要物化性質見表1。

我的畫：借用我的某個個人畫展的一段文字來詮釋：“明月伴我，天地之間，煙云無限，煢煢其間；明月伴我，依然如故，狂醉高歌，不問歸期；明月伴我，水流花開，似有還無，似無還有。”

表1 LRC-99的主要物化性質Table 1 Main properties of LRC-99

1.2 工業應用調研

哈爾濱煉油廠 3#RFCC裝置處理能力 100萬t/a，原料為 100%大慶常壓渣油，應用催化劑LRC-99。在標定期間，當催化劑LRC-99約占系統藏量的 75%、微反活性為 52%時，輕烴收率提高1.57%，焦炭產率下降0.77%，柴油收率提高4.9%，總液收提高1.02%，催化劑的穩定性和選擇性良好。另外，催化劑的抗重金屬污染能力較強。在使用鈍化劑后，平衡劑上鎳含量在8 500 ppm以上時，仍保持較好的產品分布。

催化劑 LRC-99在洛陽石油化工工程公司煉油實驗廠進行試用標定，結果表明該催化劑能夠滿足工藝要求，并具有良好的工業使用性能，平衡劑活性較高，穩定性較好，產品分布理想，柴油選擇性高。

乍得煉廠（設計）原料為常壓渣油，密度為905.6 kg/m3，殘碳4.87%，初餾點391 ℃，50%餾出點514℃。

從該催化劑的實際工業使用標定來看，催化劑LRC-99能夠應用于乍得煉廠催化裂化裝置，尤其是在乍得煉廠催化原料的Ni含量較高的情況下，催化劑LRC-99的較強抗重金屬污染能力更加重要。

因此，乍得煉廠選擇催化劑 LRC-99，并應用于重油催化裂化裝置。

2 催化劑LRC-99的應用情況

2.1 裝置概況

乍得煉廠60萬t/a重油催化裂化裝置是由中石化洛陽設計院設計。裝置包括重油催化裂化裝置和產品精制裝置。催化裝置加工乍得混合原油常壓渣油，設計加工規模為60萬t/a。該套重油催化裂化裝置技術特點主要體現在：（1）再生型式采用快速床+湍流床兩端串聯再生技術；（2）采用SKH-5高效霧化噴嘴；（3）提升管出口采用效率較高的粗旋風分離器；（4）采用高效汽提技術。

2.2 原料性質

中油國際（乍得）公司H區塊油田生產的混合原油，經乍得煉廠常壓蒸餾裝置得到常渣，作為乍得煉廠催化裝置的原料(表2)。

表2 原料油分析數據Table 2 Feed oil analysis data

2012年和2013年的常渣性質和設計值基本接近。自2014年開始，原料開始呈現明顯變重趨勢，2015年殘炭值攀升至7.79%。具體數據見表2。

在選用催化劑LRC-99后催化兩器操作平穩，滿足設計操作條件。 2014年至2015年，隨著原料性質變重，再生系統再生溫度逐步升高，平衡劑燒焦情況良好，再生劑定碳含量控制較好，均未超過0.02%（m/m）。

2.4 平衡劑參數

自2012年開始，裝置開始對平衡劑分析進行跟蹤，具體變化趨勢如表3。

2012年至2014年，平衡劑篩分組成分布保持良好。但2015年40 μm以下含量有所上升，＞80 μm組份有所下降；

2012年至2013年，系統平衡劑整體性質持續穩定，從2014年開始，比表面積和孔體積逐步下降。

重金屬含量較高，其中Ni含量呈現逐步上升趨勢，2015年高達26 644 ppm。具體數據見表3。

表3 平衡劑分析數據Table 3 Balance catalyst analysis data

2.5 應用效果

2.5.1 產品性質

2012年和2013年汽柴油均滿足質量要求。為了應對當地柴油的巨大需求，2013年公司將柴油95%點調整到372 ℃。

2014年公司又將柴油95%點調整到不大于385℃。具體數據見表4、表5。

表4 穩定汽油分析數據Table 4 Stable gasoline analysis data

表5 柴油分析數據Table 5 Diesel analysis data

2.5.2 產品分布

使用催化劑LRC-99后，柴汽比最低為1.01，最高達到1.14，比設計值提高0.2～0.33個百分點。具體數據見表6。

表6 催化裝置主要產品分布Table 6 RFCCU main product distribution

2.6 經濟效益

使用催化劑LRC-99后收益如下：以2012年處理量的35.19萬t計算，汽油收率降低1.07%，汽油價格5 510元人民幣/t（1元人民幣=87西法），則汽油產量減少3 765 t，汽油收益減少2 075萬元；柴油收率提高了7.77%，柴油產量增加27 343 t，柴油價格5 820元人民幣/t，柴油收益增加15 914萬元；液化氣收率下降了0.72%，液化氣產量減少2 534 t，液化氣價格5 828元人民幣/t，液化氣效益減少1 477萬元，由于油漿和干氣作為電站燃料，不計入產品收益中，所以2012年總體收益為12 362萬元。

依次計算，2013年產生的總體收益為：13 098萬元。2014年產生總體效益為：4 378萬元。2015年產生總體效益為：1 970萬元。

從2012年至2015年，采用催化劑LRC-99后產品結構調整累計產生的效益為：31 808萬元。

3 優化操作

改變操作參數，如降低反應溫度、提高回煉比、改變切割點等，能夠一定程度的增產柴油。要實現催化裝置最大可能地多產柴油，就必須針對原料的特性，緊密地結合裝置多產柴油的操作方案，充分發揮催化劑和工藝操作雙方的優勢，不斷深挖催化劑 LRC-99 的應用潛力［5,1,2］。

與2012年相比，2013年乍得煉廠催化原料性質密度、殘炭等基本平穩，但是重金屬Ni含量繼續增加，2014和2015年原料性質密度和殘炭同時持續攀升，重金屬含量也隨之大幅上升。2013年平衡劑的Ni含量高達12 690 ppm，2014年上升到16 359 ppm，2015年高達26 644 ppm。雖然催化劑中毒很深，但產品分布依然比較理想。除了催化劑本身具有較高的抗重金屬污染能力外，這與裝置及時根據原料性質調整優化操作，深挖催化劑的潛力也是分不開的。2013年以后，裝置進一步提高劑油比，配合停用油漿回煉、加大油漿外甩等措施，一方面降低重金屬對催化劑的污染，另一方面為電站提供燃料，實現煉廠燃料油和重油的平衡。

通過應用我們發現，雖然催化劑LRC-99具有較好的抗重金屬能力和重油裂解能力，但是從2014年，特別是2015年催化原料性質和裝置總體操作情況來看，如果乍得煉廠催化原料可裂化性能和重金屬含量持續得不到改善，或同時進一步增加，超過催化劑能力和工藝優化的限制，則會影響該催化劑的使用。

4 結 論

（1）催化劑LRC-99使用前調研的理論分析是有益且可行的；

（2）催化劑 LRC-99具有較好的工業應用效果，主要體現在：較強的重油裂化能力、較高的柴油選擇性和較強的抗重金屬污染能力。

（3）使用催化劑LRC-99后，對煉廠的產品結構有比較明顯的改善，滿足了煉廠的產品需求，為乍得煉廠創造了較好的經濟收益。

［1］ 趙晨曦，閻子峰，宋春敏.催化裂化多產柴油催化劑的研究進展[J].石油天然氣化工，2005，34(2):114-117.

［2］ 胡勇仁，彭永強，張執剛,等．催化裂化多產液化氣和柴油技術在廣石化的工業應用[J]．石油煉制與化工，2001，32(12)：18-22.

［3］ 梁鳳印．流化催化裂化[M].第一版.北京：中國化工出版社，2005.

［4］ 陳俊武，等.催化裂化工藝與工程[M]. 第二版.北京：中國化工出版社，2005.

［5］葉曉東，劉靜翔，徐武清.重油催化裂化增產柴油的技術分析[J] .煉油技術與工程，2003，3(4):15-18.

Application of Catalyst LRC-99 in RFCCU in Chad Refinery

REN Fei1, FEI Bo-chengi2
（1. N'djamena Refinery Company , B.P:6550，Chad；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China）

Preliminary study about application of catalyst LRC- 99 in N'djamena refinery company RFCC unit was carried out, and actual application status was analyzed. The results show that the catalyst LRC- 99 has good ability of heavy oil conversion, and good resistance to heavy metal pollution, at the same time, optimizing operating parameters can significantly improve diesel-gasoline ratio. The catalyst LRC- 99 not only can meet the production demands of N'djamena refinery company, but also can bring huge economic benefits to this refinery.

Catalyst;Equilibrium catalyst; Liquid yield; Income

TE 624.9

A

1671-0460（2017）11-2327-03

2017-08-30

任飛（1983-），男，江蘇省揚州市人，中級職稱，2005年畢業于江漢石油學院化學工程與工藝，研究方向：從事煉油生產管理，現任中油國際（乍得）煉油有限公司重油催化裂化裝置經理。E-mail：renfei@tdnrc.com。

費伯成（1980-），男，江蘇金湖人，高級工程師，研究方向：從事石油化工生產技術管理。E-mail：feibc@petrochina.com.cn。