渣油催化裂化反應再生系統過程優化

袁曉宇

（黑龍江省招標有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

0.引言

進入21世紀以來，我國石油產業的發展進入到了一個新的階段，多種生產加工技術都已經達到了國際化水平，這也使得我國石油化工行業今后的發展空間更為廣闊。目前，人們對渣油水化裂化反應再生系統優化的重視程度不斷提升，從現階段我國最新數據統計可以看出，我國當前的催化裂化工藝水平正在不斷提升，并且已經開始逐漸向國際水平靠攏，其中，反應動力學的研究一直是人們所關注的重要問題之一。當催化裂化反應發生之后，再生系統應用過程中所面臨的最大難點是對大分子的低揮發性以及瀝青質膠質分子團進行聚集，這一操作存在較大難度。通常情況下，這些物質主要是以液態的形式附著在催化劑表面，然后被帶入到反應器中，這會在反應器中產生金屬沉積。將渣油與餾分油進行比較可以看出，渣油的密度以及沸點更高，并且二者在氮含量以及重金屬含量方面有較為明顯的差異，渣油的氮以及重金屬含量更高。從渣油的催化裂化反應實際情況來看，其對整個反應過程有較為嚴格的要求，需要相關工作人員對水化裂化反應再生系統進行持續優化。

1.反應動力學模型以及驗證

1.1 反應動力學模型

想要使模擬計算的結構更為可靠，應該注意對催化裂化反應再生系統裝置進行模擬，需要對原材料的性質進行明確，主要包括原材料的密度、流出體積、殘碳百分比等，還應該注意對反應溫度、一再溫度、二再溫度以及反應壓力等情況進行確定。在進行模擬計算的時候，應該意識到實際產品分布情況會與最終的計算結果存在一定差異。對于“集總”來說，其主要是指復雜系統的一種動力學處理方法，其基本原理是將一個復雜的系統反應過程通過合理的簡化方式來對其反應過程進行展示，本次研究選擇應用十三集中動力模型，對于這一模型來說，在實際應用過程中需要將原料分為兩個餾分，這樣可以使反應相對恒定，同時也使得回煉油以及油漿被區別對待。對于此種操作模型來說，在實際應用的過程中會涉及到企氣體加焦炭、汽油以及柴油三層[1]。其中，氣體加焦炭是裂化氣以及焦炭的集總，汽油層是單獨一個集總，而柴油結構則是為了形成環烷基團、芳環基團。將產品分為三層與現階段所應用的分餾塔切割方案較為符合，有利于進一步提高力模型計算精度。

1.2 模型驗證

當模型計算完成之后，應該注意進行模型驗證，通過這種方式可以確定渣油催化裂化反應再生系統裝置進行在線模擬，從而明確相應的參數標準。本文以某企業60萬噸/年渣油催化裂化反應再生系統裝置進行了在線模擬計算，選取了4組樣本，其實際產品分布以及模擬計算結構如表1所示。

表1 實際產品分布與模擬計算（%）對比

經過對表格中的數據進行對比分析之后可以看出，雖然原材料的性質以及操作條件存在較大差異，但是往往最終結果與實際產品分布情況的差異并不明顯，一般情況下，最大誤差不會超過0.5%，這也表明模擬計算結果是真實可靠的。

2.模擬計算以及優化路徑

2.1 摻渣比對產品分布的影響

摻渣比勢必會對產品的分布情況產生一定影響，一般情況下，會隨著摻渣比例不斷提升，產品分布質量越來越差，并且會導致焦炭率增加的情況出現。這與再生器自身能夠承受的燒焦能力有限有直接關系，另一方面，還要充分考慮到石油和工廠的經濟效益情況，這兩種因素會互相作用，因此，在進行摻渣比設計的時候，應該注意將這兩種因素作為主要依據。當摻渣比達到一定數值之后，經濟效益就會出現逐漸下降的情況，同時也會導致原料中殘炭值以及金屬含量明顯提升，這可以使高沸點化合物在原料表面的附著體系不斷增加，進而會對催化效率產生一定影響，同時也在一定程度上增加了生產成本。因此，在進行摻渣比選擇的時候，應該綜合多個因素，并非是比例越高反應效果越好[2]。提高反應溫度可以使何磊反應的反應速度明顯提高，但是其提高程度存在較大差異性。通常情況下，分解反應速度較快，并且其反應常數較大，在實際反應的過程中不容易受到外界因素的影響。汽油中所含有的烯烴以及芳烴在反應過程中含量會逐漸增加，這也使得其改善汽化以及汽提的效果更為理想。但是應該注意，反應溫度不能太高，尤其對于熱裂化反應以及二次反應來說，如果反應速度過快，很可能會導致氣體產率快速增加的情況出現，這也直接降低了柴油的產率。

2.2 反應溫度對產品分布的影響

隨著反應溫度的不斷升高，企業會對產品分布情況產生一定影響，這時候汽油以及氣體產率會逐漸增加，并且焦炭產生率也會替身。當反應溫度過高的時候，會致使反應速率明顯提升，這是因為汽油中的烯烴以及芳烴含量在持續升高，從而使得汽油中的辛烷值不斷上升。此外，反應溫度超過其極值之后便會出現消極作用，因此應該注意將其控制在一定范圍之內，通過這種方式來促進其發生熱裂化反應，從而使反應速率得到有效控制。當發生熱裂化反應以及二次反應的時候，如果溫度過高，會使反應速度在短時間之內加快，這也會增加焦炭產生率，并且降低了輕柴油的產率。因此可以看出，反應溫度對于產品的影響很大，應該根據實際需求情況來對反應溫度進行確定[3]。

2.3 霧化蒸汽用量對產品分布的影響

霧化蒸汽用量對產品分布也會產生較大影響，通常情況下，適當增大霧化蒸汽量可以有效提高進料最的線速，同時也可以是噴嘴壓力下降，起到了改善進料霧化的效果，也有利于提高重油的轉化率。但是與此同時，霧化蒸汽量過度增加也會導致裝置的能耗能加，從而加大了冷卻系統的整體負荷。因此，要注意根據加工原料的重油含量情況來相應增加孵化蒸汽量，通過這種方式可以使其對產品分布產生更為積極的影響[4]。

3.結語

十三集總動力學模型在渣油催化裂化反應再生系統中有較為廣泛的應用，應用這一模型來對裝置進行模擬計算，可以使最終計算結果準確性得到保障，雖然所得到的結果往往與實際情況存在一定偏差，但是偏差都在允許范圍之內，這也證明了模型的可靠性以及科學性。經過長時間的實踐研究表明，在進行渣油催化裂化反應的過程中，如果渣油量增加，產品分布會發生較為明顯的變化，其分布情況變差。如果反應溫度升高了，汽油以及焦炭的產生率都會增加，同時還可以在很大程度上促進膠質裂化。因此，在實際應用這一動力學模型的時候，應該注意對計算過程進行不斷優化，通過這種方式來實現對反應溫度以及反應壓力的有效控制，這樣才能使汽提效果更為理想，同時也使得渣油催化裂化反應再生系統過程得到了優化。