180萬t·a-1催化裂化裝置急冷油投用總結

摘""""" 要：大慶煉化公司180萬噸/年最初規模按180萬噸/年設計，為了在2010年汽油質量達到國Ⅲ標準要求，二套ARGG裝置于2009年檢修期間實施了MIP-CGP技術改造。裝置包括反應再生、分餾、吸收穩定、余熱鍋爐、煙氣脫硫、氣壓機、能量回收、產品精制幾部分組成，ARGG裝置以減壓渣油等重質油為原料，采用MIP-CGP專用CGP-1DQ催化劑，以生產富含丙烯、異丁烯、異丁烷的液態烴，并生產高辛烷值汽油。本裝置現加工能力238萬噸/年，反應部分采用全提升管反應器，再生部分采用多段供風的管式燒焦加床層完全型式。

關" 鍵" 詞：催化裝置；急冷油；MIP；丙烯收率

中圖分類號：TE624 """""文獻標識碼：B""""" 文章編號：1004-0935（2023）08-1157-04

MIP工藝^[1]：既保留提升管反應器具有高反應強度的特點，同時能進行某些二次反應以多產異構烷烴和芳烴。該反應器具有如下特性：新型提升管反應器是在現有提升管反應器基礎上將反應器分成2個反應區。第一個反應區類似現有提升管反應罐，油氣和催化劑混合后，在該區以一次裂解反應為主，采用較高的反應強度，即較高的反應溫度和劑油比，生成較多的烯烴和處理較重的原料油：經較短的停留時間后進入擴徑的第二反應區下部，該反應區與傳統的提升管反應器的不同之處在于降低油氣和催化劑的流速，可以注入急冷介質和采用其他措施，降低該區反應溫度，以抑制二次裂化反應，增加異構化和氫轉移反應，從而使汽油中的異構烷烴和芳烴含量增加。

1" 裝置原理^［2］

當原料與再生催化劑接觸時，原料汽化，生成一種帶有正電荷的原子，被稱為正碳離子。幾乎大部分催化裂化化學反應都屬于正碳離子化學反應。下面通過正十六烯的催化裂化反應來說明正碳離子學說。

1）正十六烯從催化劑表面或其他正碳離子上獲得一個質子（H⁺）而生成一個新的正碳離子：

2）大的正碳離子不穩定，容易在β鍵位置上斷裂：

3）生成的正碳離子是伯正碳離子，不夠穩定，容易變成仲正碳離子。然后仲正碳離子又接著在β鍵位置上斷裂：

以上所述的伯正碳離子的異構化、大正碳離子在β鍵位置上斷鏈、烯烴分子生成正碳離子等反應可以繼續下去，直至不能再斷裂的小正碳離子（即C₃H₇⁺、C₄H₉⁺）為止。

4）正碳離子的穩定程度依次是叔正碳離子＞仲正碳離子＞伯正碳離子。因此生成的正碳離子趨向于異構成叔正碳離子：

5）正碳離子將質子（H⁺）還給催化劑，本身變成烯烴，反應中止：

C₃H₇⁺—→C₃H₆ + H⁺ （催化劑）

裝置原則流程圖如下。

2" 急冷油投用目的及主要調整過程

2.1" 急冷油投用目的

2022年丙烯收率達標指標9.1%，以裝置目前的原料組成，通過操作參數的調整完成指標難度很大。為提高丙烯收率，裝置嘗試以分餾粗汽油做急冷油進入提升管一反上部，達到增加丙烯收率、提高裝置經濟效益的目的。

2.2" 急冷油投用主要調整過程

空白階段：2022年5月2日-5月5日，未投用急冷油，提升管出口溫度530 ℃，油劑接觸溫度560 ℃，原料預熱溫度210 ℃，密相溫度690 ℃，催化劑活性62%，原料殘炭4.5%。

第一階段：2022年5月7日-8日，急冷油回煉量10 t/h，提升管出口溫度530 ℃，油劑接觸溫度565 ℃，其他參數與空白階段一致。

第二階段：2022年5月9日-13日，急冷油回煉量10 t/h，提升管出口溫度526 ℃，油劑接觸溫度560 ℃，其他參數與空白階段一致。

第三階段：2022年5月14日-18日，急冷油回煉量15 t/h，提升管出口溫度524 ℃，油劑接觸溫度560 ℃，其他參數與空白階段一致。

第四階段：2022年5月19日-22日，急冷油回煉量15 t/h，提升管出口溫度527℃，油劑接觸溫度563 ℃，受汽輪機轉速影響，反應壓力0.145 MPa較空白階段0.137 MPa高8 kPa，其他參數與空白階段一致。

第五階段：2022年5月23日-26日，停急冷油回煉，提升管出口溫度530 ℃，油劑接觸溫度559 ℃，受汽輪機轉速影響，反應壓力0.145 MPa較空白階段0.137 MPa高8 kPa，其他參數與空白階段一致。

2.3" 不同階段效益與產品分布對比

2.3.1" 第一階段與空白對比

效益變化：原料成本增加2.77元/t，產品利潤減少26.46元/t，動力消耗減少使利潤增加0.34元/t，利潤共減少28.89元/t。

產品分布變化：丙烯收率9.19%較調整前8.93%增加0.26個百分點，提升明顯，液態烴收率增加0.79個百分點，汽油收率減少0.76個百分點，柴油收率減少0.50個百分點，干氣收率增加0.12個百分點，燒焦增加0.35個百分點，干氣+燒焦增加0.47個百分點。

2.3.2" 第二階段與空白對比

效益變化：原料成本增加6.65元/t，產品利潤增加1.52元/t，動力消耗增加使利潤減少6.77元/t，利潤共計減少11.89元/t。

產品分布變化：丙烯收率8.79%較調整前8.93%降低0.14個百分點，液態烴收率減少0.34個百分點，汽油收率減少0.11個百分點，柴油收率增加0.64個百分點，干氣收率減少0.20個百分點，燒焦增加0.01個百分點，干氣+燒焦減少0.19個百分點。

2.3.3" 第三階段與空白對比

效益變化：原料成本減少8.14元/t，產品利潤減少14.53元/t，動力消耗增加使利潤減少1.23元/噸，利潤共計減少7.63元/t。

產品分布變化：丙烯收率8.87%較調整前8.93%降低0.05個百分點，液態烴收率減少0.24個百分點，汽油收率減少0.57個百分點，柴油收率增加0.78個百分點，干氣收率減少0.24個百分點，燒焦增加0.27個百分點，干氣+燒焦減少0.03個百分點。

2.3.4" 第四階段與空白對比

效益變化：原料成本減少5.35元/噸，產品利潤減少27.85元/t，動力消耗減少使利潤增加8.05元/噸，利潤共計減少14.45元/t。

產品分布變化：丙烯收率8.95%較調整前8.93%增加0.02個百分點，液態烴收率增加0.28個百分點，汽油收率減少0.83個百分點，柴油收率增加0.17個百分點，干氣收率增加0.05個百分點，燒焦增加0.32個百分點，干氣+燒焦增加0.37個百分點。

2.3.5" 第五階段與空白對比

效益變化：原料成本減少0.45元/噸，產品利潤減少11.88元/噸，動力消耗減少使利潤增加7.34元/噸，利潤共計減少4.08元/噸。

產品分布變化：丙烯收率8.73%較調整前8.93%減少0.20個百分點，液態烴收率減少0.49個百分點，汽油收率增加0.26個百分點，柴油收率減少0.01個百分點，干氣收率4.43%與調整前持平，燒焦增加0.24個百分點。

2.3.6" 投用急冷油的效益分析總結

第一階段在保持提升管出口溫度不變的情況下，投用急冷油回煉后油劑接觸溫度增加5 ℃，原料裂化深度增加，一反時間基本不變，二反時間5.87 s較調整前縮短0.11 s，二反溫度增加1.6 ℃，使氫轉移反應減弱，丙烯收率增加。

第二、第三階段在保持油劑接觸溫度不變情況下，投用急冷油后二反時間僅縮短不足0.1 s，減少異構化和氫轉移反應效果有限，并且投用急冷油后使二反溫度降低3.2 ℃，放熱的異構化和氫轉移反應得到強化，液化氣中異丁烷/異丁烯比例由2.21升高到2.42，第二、第三階段丙烯收率較調整前降低，從產品組成上與之吻合。

第四階段在保持急冷油回煉量15 t/h不變情況下，提高提升管出口溫度至527 ℃，油劑接觸溫度563 ℃，原料裂化深度增加，但受分餾塔頂油氣冷卻器負荷限制，汽輪機達到最大轉速，反應壓力0.145 MPa較空白階段0.137 MPa高8 kPa，二反時間6.10 s較調整前縮短0.06 s，氫轉移反應減弱，丙烯收率略有增加。

第五階段停用急冷油回煉，提升管出口溫度530 ℃，油劑接觸溫度559 ℃，反應壓力0.145 MPa較空白階段高8 kPa，一反時間0.98 s較調整前高0.03 s，二反時間6.32 s較調整前高0.16 s，氫轉移反應增加，丙烯收率較調整前降低。

3" 裝置下一步調整方向

1）降低反應壓力，縮短二反時間，減少氫轉移反應，觀察產品分布及效益變化。

2）新催化劑目前置換比例20%，與齊魯催化劑公司及許明德教授交流認為置換30%即可看出新劑對增加丙烯收率的效果，6月10日可達到30%的置換比例。

4 "結語

綜合五個階段產品分布與效益變化來看，投用急冷油未達到預期效果，各個階段的效益均較空白階段下降，在丙烯收率提高的第一、第四階段，干氣加燒焦無下降趨勢，與提高反應溫度帶來的效果基本一致。

第一階段在保持提升管出口溫度不變的情況下，投用急冷油回煉后丙烯收率9.19%可以完成板塊達標指標，其余階段調整丙烯收率均未能超過9%，單從丙烯收率方面考慮第一階段是最好的；但產品分布較差，效益與空白階段相比下降較多。

第二、第三階段與空白階段相比，雖然干氣+生焦略有下降，但丙烯、液態烴、汽油收率均有所降低，噸油效益與空白階段相比略有降低，單從效益方面考慮空白階段是最好的。

第五階段與空白階段相比，反應壓力0.145 MPa較空白階段高8 kPa，其他操作參數一致，反應壓力升高使二反時間6.32 s較調整前高0.16 s，氫轉移反應增加，丙烯收率較調整前降低，燒焦較調整前升高，基于此階段對比，反應壓力對丙烯收率影響效果明顯，低壓操作有利于丙烯收率達標。

投用急冷油回煉提升管出口摩爾流率提高，但受分餾塔頂油氣冷卻器負荷限制，反應壓力較空白階段高8 kPa，實際反應時間并未明顯縮短，影響丙烯收率沒有達到預期效果。投用急冷油后部分汽油烯烴裂化為液態烴組分，穩定汽油烯烴體積分數由27.5%降至24.0%。

參考文獻：

［1］陶旭海．催化裂化裝置技術問答[M]. 北京：中國石化出版社2020.

［2］梁鳳?。呋鸦b置技術手冊[M]. 北京：中國石化出版社2017.

Summary of Quench Oil Application in 1.8 Mt·a^-1 Catalytic Cracking Unit

GU Hao， ZHANG Si-wei

（PetroChina Daqing Refining and Chemical Company， Daqing Heilongjiang 163000，China）

Abstract：" The production unit of Daqing Refining amp; Chemical Company was originally designed according to "1.8 Mt·a^-1 scale. In order to meet the requirements of national III standard for gasoline quality in 2010， MIP-CGP technical transformation was implemented during the overhaul of two ARGG units in 2009. The device consists of reaction-regeneration， fractionation， absorption stabilization， waste heat boiler， flue gas desulfurization， air compressor， energy recovery and product refining. The ARGG device uses heavy oil such as vacuum residue as raw material and CGP-1DQ catalyst special for MIP-CGP to produce liquid hydrocarbons rich in propylene， isobutylene and isobutane， and to produce high octane gasoline. The current processing capacity of this unit is 2.38 Mt·a^-1. The reaction part adopts the full riser tube reactor， and the regeneration part adopts the full tubular scorch bed with multi-stage air supply.

Key words：" Catalytic device; Quench oil; MIP; Propylene yield