朱 偉

（山東石大科技集團(tuán)有限公司， 山東 東營 257061）

催化裂化加工蘇丹高酸原油工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定

朱 偉

（山東石大科技集團(tuán)有限公司， 山東 東營 257061）

對(duì)山東石大科技集團(tuán)有限公司20×104t/a蠟油催化裂化裝置加工蘇丹高酸原油的工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定。結(jié)果表明，高酸原油進(jìn)催化裂化直接加工是完全可行的，它可起到常壓蒸餾和催化裂化雙重效果；高酸原油中的環(huán)烷酸在提升管高溫環(huán)境下99%發(fā)生分解反應(yīng)，避免了環(huán)烷酸后續(xù)加工對(duì)設(shè)備的腐蝕；原油殘?zhí)扛?，金屬含量大，裝置必須全開外取熱并采取降處理量操作，催化劑中毒容易出現(xiàn)失活。

催化裂化；高酸原油；工業(yè)試驗(yàn)；標(biāo)定

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對(duì)能源的需求越來越大，我國已發(fā)現(xiàn)并開采的石油中絕大部分是高酸原油。為了解決高酸原油中環(huán)烷酸對(duì)常減壓裝置的腐蝕問題，山東石大科技集團(tuán)與中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院合作，于2009年進(jìn)行了兩段提升管催化裂化裝置直接加工蘇丹達(dá)爾高酸原油的工業(yè)試驗(yàn)，開辟一條高酸原油以最短的加工流程生產(chǎn)出汽、柴油的新路線，部分解決了低硫輕質(zhì)原油短缺問題。

工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定是在催化裂化裝置一段提升管進(jìn)料全部為蘇丹達(dá)爾高酸原油，二段提升管不回?zé)捰蜐{和回?zé)捰停换責(zé)捝倭渴X油的情況下進(jìn)行，重點(diǎn)考察加工高酸原油對(duì)裝置操作條件、產(chǎn)品分布、催化劑性質(zhì)的影響，同時(shí)對(duì)裝置的物料平衡、熱平衡進(jìn)行分析。

1 工業(yè)裝置

1.1 裝置概況

山東石大科技集團(tuán)有限公司20×104t/a兩段提升管催化裂化裝置，設(shè)計(jì)加工原料為蠟油。該裝置于2002年4月進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)量改造，由華東勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院開發(fā)的兩段提升管催化裂化工藝技術(shù)。該技術(shù)最大的變化是采用了兩根提升管，具有大劑油比、短反應(yīng)時(shí)間和催化劑接力的特點(diǎn)，目的是提高輕質(zhì)油收率，改善產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)時(shí)一段提升管進(jìn)料全部為蠟油，二段提升管回?zé)捰蜐{和回?zé)捰?，裝置于2002年6月改造完成后一次開車成功。

1.2 工藝流程

圖1 裝置原則工藝流程圖Fig.1 Device principle process flow chart

裝置原則工藝流程如圖1所示。標(biāo)定期間原油罐區(qū)來的蘇丹達(dá)爾高酸原油經(jīng)過預(yù)熱、簡單處理以后用泵送入催化車間，經(jīng)管道與蠟油混合進(jìn)入一段提升管反應(yīng)。

剛開始時(shí)高酸原油摻煉比例為10%～30%，在操作正常的前提下慢慢降低蠟油處理量，提高原油摻煉比。最后一段提升管進(jìn)料全部更換為高酸原油，一段原油進(jìn)料量為9 t/h。

由于生焦量大、處理量太低，為了降低再生器溫度和維持分餾塔液位的正常操作，二段回?zé)捠X油，回?zé)捔扛鶕?jù)現(xiàn)場操作靈活進(jìn)行調(diào)整。由于石腦油基本上不參與裂化反應(yīng)，因此未對(duì)石腦油的性質(zhì)進(jìn)行單獨(dú)分析，在進(jìn)行收率計(jì)算時(shí)直接從汽油中減去石腦油回?zé)捔俊Ｑb置全部置換為達(dá)爾高酸原油經(jīng)過24 h穩(wěn)定操作后進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。

1.3 原料性質(zhì)

蘇丹達(dá)爾高酸原油的基本性質(zhì)如表1所示。從表1可以看出，蘇丹達(dá)爾原油與常規(guī)原油相比具有粘度大，酸值高的特點(diǎn)，其殘?zhí)家埠芨?，是常?guī)原油的兩倍，與減渣的殘?zhí)枷喈?dāng)。

表1 蘇丹高酸原油基本性質(zhì)Table 1 Basic properties of Sudan high acid crude oil

1.4 催化劑基本性質(zhì)

裝置生產(chǎn)過程中使用中石化長嶺催化劑分公司生產(chǎn)的CORH催化劑（占85%）和中國石油大學(xué)研發(fā)的多產(chǎn)丙烯助劑LTB-2（占15%），催化劑的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)如表2所示。

表2 新鮮催化劑的質(zhì)量指標(biāo)Table 2 Quality index of fresh catalyst

2 裝置標(biāo)定結(jié)果

2.1 操作參數(shù)

表 3 裝置操作參數(shù)標(biāo)定表表Table 3 Operation parameter calibration of device

由表3可知，達(dá)爾原油直接進(jìn)催化裂化的處理量比設(shè)計(jì)值低一半左右，主要是因?yàn)樵偷臍執(zhí)几哌_(dá)8.11%，在提升管反應(yīng)的過程中焦炭產(chǎn)率很高，燒焦負(fù)荷大，需要全開外取熱或降低處理量才能維持正常操作。高酸原油進(jìn)噴嘴進(jìn)料預(yù)熱溫度盡量≯210 ℃，這是因?yàn)楦咚嵩偷母g主要是由環(huán)烷酸引起的，而環(huán)烷酸在270～280 ℃以及350～400 ℃兩個(gè)溫度區(qū)間很強(qiáng)的腐蝕性，所以進(jìn)提升管反應(yīng)之前應(yīng)避開強(qiáng)腐蝕溫度范圍［2］。

2.2 產(chǎn)品性質(zhì)

表4 產(chǎn)物分布對(duì)比Table 4 Product distribution contrast

從表4可以看出，蘇丹達(dá)爾原油的單程轉(zhuǎn)化率比常規(guī)蠟油催化的要高，轉(zhuǎn)化能力更強(qiáng)，說明原油直接進(jìn)催化裂化不但可行，而且環(huán)烷酸的存在可以促進(jìn)催化裂化反應(yīng)。

達(dá)爾原油裂化的輕油收率低于常規(guī)蠟油催化，但LPG收率很高，原油直接裂化以后柴油的酸度明顯好于常規(guī)蠟油催化柴油，主要原因是環(huán)烷酸在500～540 ℃高溫條件下發(fā)生分解脫羥基反應(yīng)，脫酸率達(dá)到99%以上，因此不但柴油的品質(zhì)變好，而且對(duì)分餾塔等設(shè)備的腐蝕也大大降低了。

2.3 高酸原油對(duì)催化劑的影響

由表5可以看出，由于達(dá)爾高酸原油中的金屬含量比較高，尤其是Ni的含量非常高，在催化裂化反應(yīng)過程中大部分金屬沉積在了催化劑上，工業(yè)試驗(yàn)證明原油直接裂化反應(yīng)脫金屬效果明顯，分析發(fā)現(xiàn)輕油和重油中的金屬含量比正常要低很多。但金屬大量沉積在催化劑表面會(huì)造成催化劑的失活加快，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致催化劑中毒，長期加工會(huì)使催化劑耗量增加［3］。

表5 催化劑金屬含量對(duì)比Table 5 Metal content contrast of catalyst

2.4 全裝置物料平衡

全裝置物料平衡是工藝設(shè)計(jì)或工藝核算的基礎(chǔ)。在工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定期間，石腦油進(jìn)二段提升管回?zé)挼闹饕康氖墙档驮偕鳒囟?、維持正常操作，基本不發(fā)生裂解反應(yīng)，因此計(jì)算物料平衡時(shí)入方只計(jì)算一段提升管的達(dá)爾原油，出方從汽油直接扣除石腦油的量。由表6可知，高酸原油直接裂化與常規(guī)催化裂化相比較，液化氣和焦炭產(chǎn)率較高，輕油收率更低一些。

2.5 反-再系統(tǒng)熱量平衡

受工業(yè)試驗(yàn)裝置規(guī)模的限制原料加工量小，原料升溫?zé)岵淮?；由于蘇丹達(dá)爾原油的殘?zhí)几撸虼松沽枯^大，燒焦所用的濕空氣用量（即主風(fēng)量）很大，濕空氣升溫?zé)崴急壤哌_(dá)31.18%。由再生器熱平衡可計(jì)算出裝置催化劑循環(huán)量約為76.06 t/h，其中一段提升管催化劑循環(huán)量約59.58 t/h，二段提升管催化劑循環(huán)量約16.48 t/h，由此可得到裝置劑油比為8.41，一段劑油比為6.58，二段劑油比為10.19。

表6 全裝置物料衡算結(jié)果Table 6 The whole device material balance results

3 結(jié) 論

（1）催化裂化裝置直接加工高酸原油是完全可行的，同時(shí)起到了常壓蒸餾和催化裂化雙重效果，但蘇丹達(dá)爾原油的殘?zhí)刻?，生焦量很大，為了防止再生器超溫，裝置必須全開外取熱并采取降處理量操作。

（2）達(dá)爾原油進(jìn)催化裂化與常規(guī)催化裂化相比單程轉(zhuǎn)化率更高，液化氣和焦炭產(chǎn)率高，但輕油收率較低。

（3）高酸原油進(jìn)催化裂化裝置加工時(shí)金屬大量沉積在催化劑表面會(huì)造成催化劑失活較快，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致催化劑中毒，使催化劑耗量增加。由于催化劑脫金屬效果明顯，輕油和重油中的金屬含量很低，對(duì)油品的后續(xù)加工有利。

（4）高酸原油在高溫環(huán)境下環(huán)烷酸幾乎完全發(fā)生分解脫羥基反應(yīng)，避免了環(huán)烷酸后續(xù)加工對(duì)設(shè)備的腐蝕。

［1］楊朝合, 山紅紅, 張建芳. 兩段提升管催化裂化系列技術(shù)[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2005, 30(3): 28-33.

［2］高延敏, 陳家堅(jiān), 雷良才, 等. 環(huán)烷酸腐蝕研究現(xiàn)狀和防護(hù)對(duì)策[J].石油腐蝕與防護(hù), 2000, 17(2): 6-11.

［3］劉同華. 加工多巴原油的問題與對(duì)策[J]. 煉油技術(shù)與工程, 2005, 2(10): 9-14.

Industrial Test Calibration of Catalytic Cracking Process of Sudan High Acid Crude Oil

ZHU Wei
（Shandong Shtar Science and Technology Group Co., Ltd.,Shandong Dongying 257061，China）

Industrial test of processing Sudan high acid crude oil with 20×104t/a wax oil catalytic cracking unit in Shtar science and Technology Group Co., Ltd. was calibrated. The results show that the direct processing of high acid crude oil with catalytic cracking unit is feasible, and it can play a double effect of atmospheric distillation and catalytic cracking; 99% of naphthenic acid in high acid crude oil can decompose in the riser under the environment of high temperature, which can avoid the equipment corrosion caused by the naphthenic acid in subsequent processing; Because crude oil residue and metal content are high, external heat collectors of the device must be fully run, and the amount of treatment need be decreased, catalyst deactivation easily appears after poisoning.

Catalytic cracking ; High acid crude oil ; Industrial test ; Calibration

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）10-2475-03

2015-08-05

朱偉（1979-），男，四川人，工程師，在職研究生，研究方向：石油化工設(shè)備。