加工俄羅斯原油常壓渣油對催化裂化裝置的影響及應對措施

周貴仁，許 昀，朱根權

(1.中國化工集團大慶中藍石化有限公司，黑龍江 大慶 163713；2.中國石化石油化工科學研究院)

中國化工集團大慶中藍石化有限公司(簡稱大慶中藍石化)有兩套催化裂化裝置，一套為400 kta的MIP[1-2]裝置，另一套為500 kta的DCC[3-4]聯合裝置，其中500 kta DCC裝置反應-再生系統為高低并列式排列，自2012年開始基本按DCC-Ⅱ型運行，加工原料主要以大慶渣油為主。2015年底開始摻煉20%左右的俄羅斯混合原油(簡稱俄油，ESPO)的常壓渣油(簡稱常渣)，2017年1月開始全部加工俄油常渣。趙建國等[5]考察了近幾年俄油性質的變化，認為俄油的變化趨勢如下：①總體呈變重的趨勢，密度、黏度等明顯提高，蠟含量，膠質、瀝青質等含量逐漸降低；②從餾程上看，2013 年小于300 ℃餾分質量分數為36.0%，遠低于2008 年的48.92%，輕組分的量減少明顯，常壓操作負荷降低，減壓蒸餾單元負荷增大；③某些金屬含量波動較大，如 Ca，Fe，Na 等，對后續加工裝置催化劑的活性產生影響；④酸值降低，2013 年酸值為0.04 mgKOHg，較2008 年的0.2 mgKOHg 低，對裝置產生腐蝕的風險減小；⑤°API比較平穩，在35～37 之間，屬于輕質原油。雖然原油的某些性質變化較大，但仍屬于含硫中間基原油。本文主要介紹大慶中藍石化催化裂化裝置加工俄油常渣的情況，以期為俄油原料多產低碳烯烴裝置的靈活操作提供參考。

1 俄油加工技術

1.1 裝置工藝特點

圖1 裝置反應-再生部分結構示意

1.2 俄油特點

大慶中藍石化DCC裝置原料為俄油常渣，與大慶常渣的性質對比見表1。由表1可見，俄油常渣的飽和分含量比大慶常渣高，但瀝青質質量分數達到1.3%，明顯高于常規催化裂化原料，硫含量及殘炭偏高。初步判斷產物油漿及焦炭產率會增加，催化劑耗量也會增加。

2 結果與討論

2.1 操作參數對比

表2為加工俄油常渣和加工大慶常渣期間裝置的操作參數對比。由表2可見，原料變化期間除提高了進料溫度外，其它操作參數變化不大。

2.2 平衡催化劑性質對比

原料變更前后裝置沒有更換新的催化劑品種。表3為裝置加工兩種原料時平衡劑的性質對比，圖2和圖3分別為平衡劑上鎳、釩含量變化情況。由圖2和圖3可見：裝置全部改為加工俄油常渣后，催化劑上鎳質量分數均值降低了1 500 μgg左右，釩質量分數均值提高了1 000 μgg以上，而且還有繼續上漲的趨勢。與此同時催化劑的單耗由1.65 kgt原料升至2.48 kgt原料。

圖2 平衡催化劑上鎳含量變化情況

圖3 平衡催化劑上釩含量變化情況

2.3 產品分布對比

表4為加工俄油常渣和加工大慶常渣期間的物料平衡和產品收率對比。由表4可見：加工大慶常渣期間，汽油收率為45.58%，加工俄油常渣后汽油收率為42.48%，降低3.10百分點；加工俄油常渣后，油漿產率上升3.05百分點，液化氣收率上升3.55百分點。原料油改為俄油常渣后，對產品分布的影響較為顯著。

2.4 產物性質對比

表5為產物中干氣組成對比。由表5可見，加工俄油常渣時干氣中硫化氫含量增加近1倍，乙烯體積分數降低3.62百分點。

表6為產物中液化氣組成對比。由表6可見，加工俄油常渣時液化氣中丙烯含量明顯降低，異丁烯含量略有降低，硫化氫含量增加1倍以上。

表7為穩定汽油性質對比。由表7可見，加工俄油后汽油的密度和餾程無明顯變化，RON降低1.6個單位，烯烴質量分數降低4.9百分點。隨汽油標準的不斷提高，汽油辛烷值降低會給汽油調合出廠帶來一定的困難。2017年1月原油改變后，大慶中藍石化催化裂化汽油辛烷值降低，經過汽油加氫后，RON損失2個單位，雖有重整汽油調合，但仍無法使全部汽油達標出廠，還需外購混苯調合出廠，重整汽油全部用于調合92號汽油，無法生產95號汽油。

1)單位為μLL。

1)單位為μLL。

表8為柴油性質對比。由表8可見，原料變化后柴油密度大幅升高，十六烷值指數降低7.6個單位，為保證柴油滿足國Ⅴ排放標準出廠，催化裂化裝置必須嚴格控制柴油密度，以犧牲汽油收率來保證催化裂化柴油質量。

圖4為油漿密度統計結果。全部加工俄油渣油后，油漿密度(20 ℃)均值由1 043.52 kgm3升至1 069.72 kgm3，油漿100 ℃黏度由14.71 mm2s變為24.86 mm2s，黏度增加明顯，結焦傾向增加。2015年裝置采用油漿部分回煉、部分外甩的加工方式，2017年油漿全部外甩，從表2可以看出裝置主風量變化不大，足以證明俄油常渣瀝青質含量高，生焦量高。

圖4 油漿密度統計結果

3 俄油加工帶來的問題及應對措施

通過數據對比可見，催化裂化裝置加工俄油常渣對裝置的運行主要有以下幾方面影響：①生焦量大，油漿產率高，油漿性質變差，結焦風險增大；②硫含量增加，各產品及煙氣中硫含量上升，加快設備腐蝕，增加下游裝置脫硫壓力；③汽油產率下降，汽油辛烷值降低；④催化劑重金屬含量增加，劑耗增加。

針對油漿品質變差、生焦傾向增加的問題，采取的措施主要有：①適當提高霧化蒸汽量；②提高原料預熱溫度；③加大油漿產率，由2%逐步提高到5%；④油漿全部外甩，不回煉；⑤控制油漿的密度(20 ℃)小于1.07 kgL；⑥監控油漿黏度、固含量，如有超標及時提高外甩量(出現過油漿內焦粉突然達到50 gL的現象)；⑦適當加大油漿阻垢劑的加注量，由最初的70 μgg提高到120 μgg；⑧控制較大的油漿循環量；⑨嚴格控制分餾塔塔底溫度小于350 ℃；⑩監控油漿泵電流，如有突然上升，馬上采取相應措施。

針對原料中硫含量增加，腐蝕風險加劇的問題，主要采取如下措施：①分餾塔頂部注水和中和緩蝕劑，從工藝防腐上入手；②對關鍵部位的管線設備進行定期測厚，做好記錄和分析比對，重點關注如柴油系統，富氣、粗汽油及吸收穩定系統，干氣線等；③加強設備防腐，對富氣液化氣系統換熱器芯子進行材質升級，管束做防腐處理，螺栓材質進行升級等；④加強含硫污水中鐵含量和硫含量監測頻次；⑤加強動設備計劃性維修，對關鍵部位的機泵定期打開檢查，對腐蝕嚴重的葉輪及泵體進行材質升級。

針對原料釩含量增加，影響催化劑活性和選擇性的問題，采取的措施有：①調整鈍化劑的配方，添加瀾系元素，提高鈍釩效果；②調整催化劑配方，添加抗釩組分，適當增加稀土含量，降低催化劑失活速率；③主動將催化劑單耗由1.8 kgt提高至2.4 kgt，保證催化劑的催化裂化活性。

針對汽油產品辛烷值低的問題，采取的主要措施為：

(1)從操作參數及原料方面調整。提升管出口反應溫度由500 ℃提高至505 ℃；控制反應深度，反應進料預熱溫度由180 ℃提高至210 ℃，適當調整霧化蒸汽量為進料量的4%，改善霧化效果；提高進料的密度，通過常壓裝置的深拔，密度提高8 kgm3；由于汽油重組分辛烷值較低，汽油終餾點由205 ℃降至195 ℃。通過操作上的調整后汽油RON達到88.90，提高0.57個單位。

(2)從催化劑配方上調整。針對催化裂化裝置加工俄油常渣的特點，中國石化石油化工科學研究院對裝置使用的HSC-1ZL催化劑進行優化，新的HSC-1ZL催化劑基質具有高比表面積及良好的分散性能，其傳熱效率高，針對高瀝青質俄油常渣可以在較高的油劑接觸溫度下得到芳香單片，達到捕捉芳香單片，提高其它孔的利用率，最大量保留直鏈烴，減少生焦的目的[6]。表9為催化劑配方調整后的汽油辛烷值和組分含量對比。由表9可見，HSC-1ZL型催化劑通過降低稀土含量、增加擇形分子篩含量等一系列配方的調整，增加異構化、芳構化反應活性，在適當控制烯烴含量的同時，最大限度地提高汽油辛烷值，減少后續汽油

加氫裝置加氫后辛烷值的損失。催化劑更換后，汽油烯烴體積分數增加1.0百分點，異構烷烴體積分數增加4.0百分點，芳烴體積分數增加1.0百分點，苯體積分數增加0.23百分點，RON提高1.62個單位，滿足了企業對汽油辛烷值的需求。

4 結束語

俄油常渣進催化裂化裝置加工帶來的影響是多方面的，無論裝置的腐蝕、硫平衡、產品分布以及能耗都會發生較大的改變，要想裝置能夠安全優化地加工俄油常渣，必須做出相應的改造，接受成本增加的現實。大慶中藍石化在加工俄油常渣上取得了一些經驗，達到了裝置的安全環保優質運行，以及效益最大化。