重油催化裂化裝置提升管內反應歷程研究

高保虎

摘 要：文章應用自行研發的工業提升管在線取樣系統對某石油化工企業 重油催化裂化裝置提升管進行在線取樣分析，在對取樣結果進行處理分析之后得到了 重油催化裂化裝置提升管中下部液體產品分布情況和一些物質的變化規律，總結出重油催化裂化裝置提升管反應主要集中在提升管的中下部的結論，旨在為提升重油催化裂化裝置管內反應的工藝技術提供重要支持。

關鍵詞：重油催化裂化裝置；管內反應；歷程；提升

管內反應是重油催化裂化裝置的重要組成，且關乎重油催化裂化裝置產品分布和產品質量情況。從發展實際情況來看，重油催化裂化裝置新技術、新工藝的開放利用始終圍繞提升管及逆行，比如密閉旋分、出口快分等。但是從應用情況來看，重油催化裂化裝置提升管內反應變化規律研究處于一種基礎階段，在具體研究中所應用的技術較少，缺乏對重油催化裂化裝置提升管內反應歷程的詳細研究。為此，文章結合實際就重油催化裂化裝置提升管內反應歷程問題展開探究。

一、重油催化裂化過程的物理化學模型

重油催化裂化反應過程復雜，相關學者理論聯系實際打造了重油催化裂化過程的物理化學模型。模型的獲得是學者對某石油廠常壓渣油催化裂化過程進行詳盡考察得到的。通過重油催化裂化過程的物理化學模型發現，重油進料 時候擁有較大比例的重組分存在，這些重組分在噴嘴出口上不能夠全部得到汽化，會有一部分比例的未汽化組分存在。對已經汽化的部分進行常規催化裂反應，沒有被汽化的部分分為兩個部分，一個是在混合區內通過吸收周圍的熱量來發生汽化反應，在汽化反應的作用下發生常規催化裂化。沒有得到汽化的部分進入到催化劑的內部，之后發生催化裂化反應。從重油催化裂化過程的物理化學模型的應用實際情況來看，將重油中重組分熱裂化分為常規形式和重組分熱裂化和催化裂化兩種，模型操作較為簡單，方便人們的操作和理解。

二、重油催化裂化裝置提升管內反應實驗方案和實驗方法

（一）取樣系統和過程

重油催化裂化裝置提升管內反應最高溫度在500攝氏度到700攝氏度之間，之后結合催化劑和油接觸反應速度快點特點設計了重油催化裂化裝置提升管在線取樣系統，根據某石油化工廠重油催化裂化裝置提升管的實際情況、取樣點數量和分布情況得到提升管的取樣示意圖如圖一所示。

（二）實驗方法

考慮到重油催化裂化裝置提升管中的液體樣品包含大量催化劑粉末，為此在取樣操作的時候需要對液體樣品進行過濾操作，通過過濾去除掉其中的催化劑粉末，將得到的過濾液體樣品進行元素分析和模擬蒸餾，由此得到重油催化裂化裝置提升管不同高度的不同液體組成信息。實驗操作中最終獲取的結焦催化劑樣品中包含大量的油氣元素，為此，在實驗操作的時候需要對結焦催化劑進行水蒸氣提處理。在汽提之后的油樣進行模擬蒸餾操作和元素分析操作，最終得到由未汽化組分及吸附油氣組成的催化劑。

三、重油催化裂化裝置提升管內反應實驗結果和結論

（一）提升管不同位置液體油樣元素分析和基本模擬結果

從某石油廠管理局的石化總廠催化裂化提升管不同位置現場取樣分析發現，所獲得的油樣經過過濾處理和氣相色譜儀模擬蒸餾操作之后能夠了解到油樣中的各個元素含量，具體測定結果如表一所示。根據表一發現在提升管噴管區域中的油劑混合汽化原料中有46%的成本能夠轉化為汽油和柴油，且反應速度較快，特別是反應到1s的時候，有70%的原料能夠轉變為氣體，由此可以認定為在重油催化裂化裝置提升管中的中下部是催化裂化的主要反應區域。

（二）催化劑中汽提油樣元素分析和模擬蒸餾結果

催化劑中汽提油樣元素分析和模擬蒸餾結果分析情況如表二所示，在將催化劑中汽提油樣元素分析和模擬蒸餾結果和同一個層面的液體油樣分析結果比較分析發現，催化劑中的吸附油氣碳元素含量比提升管同一位置上的液體油樣多，但是氫氣的含量要比同一位置上的液體油樣少，由此判斷催化劑中的液體油樣HC質量要比反應油氣中的液體油樣低。

催化劑的使用不僅能夠吸附一部分的反映油氣，而且還能夠將沒有汽化的液相組分送入到催化劑的孔內，這部分未汽化的液相組分在上升過程逐漸脫氫縮合，最后產生液焦。

（三）沿提升管高度催化劑活性變化規律

沿提升管高度催化劑活性變化規律如圖二所示，根據圖二發現，渣油催化裂化過程找你受一些高沸點液相的影響，組分操作比汽化難，催化劑的活性變化也和蠟油催化裂化反應存在較大的差異。沿提升管高度催化劑活性變化規律可以從渣油沒有汽化的組分在催化劑上的吸附得到解釋，從而實現對催化劑和原料油接觸中催化劑暫時失活現象的有效緩解。另外，從圖二中還可以發現，重油催化裂化裝置催化劑的活性一直處在較低的水平，在一定程度上限制了催化劑裂化性能的發揮。為此，在渣油催化裂化反應過程中，需要相關人員應用先進科學技術和合理的操作方式來提升管進料段的霧化效果和汽化率。

結束語

綜上所述，提升管反應器是重油催化裂化裝置的關鍵，對合理分布催化裂化反應產品、提升管反應器的操作情況起著十分重要的作用。結合現有技術情況，對某石化廠重油催化裂化裝置的提升管反應器進行取樣操作，得到提升管在不同位置上的液化樣品和催化樣品，在對這些樣品進行研究的情況下得到工業提升管反應器內催化劑性能變化規律和原料油裂化規律，旨在為重油催化裂化裝置提升管反應器的實施效率提供重要支持。

參考文獻

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（作者單位：中國石油撫順石化分公司乙烯化工廠技術發展部）