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炼油中的催化裂化工艺分析

周加强 曲艳琳
  
安家(建筑与工程)
2022年21期
中国石化青岛石油化工有限责任公司

摘要:催化裂化是炼油工业中一个非常重要的环节,能够促进石油利用率的显著提升。原料油和催化剂在高温条件下发生催化裂化反应,生成汽油、柴油、液化气等较小分子产品。新技术不断地更新换代、再生方案及反应系统,促进炼油效率和产量的提高,为我国炼油工业的发展提供良好的推动力,以使其实现健康发展。

关键词:催化裂化;炼油;工艺流程;再生方案;反应系统

在可持续发展背景下,炼油工业开始注重环境保护和能源清洁问题,为了尽可能地降低石油资源在使用过程中引发的环境污染,可以借助催化裂化工艺来实现轻汽油产量的提高,以满足人民绿色出行的需求。催化裂化反应过程是在500度左右和1公斤的压力前提下,混合原料在预热后有高温催化剂的条件下,发生一系列化学反应,生成气体,汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。催化裂化的原料一般是常减压直供料,例如常压蜡油和减压渣油油等,随着催化裂化技术和催化剂工艺的不断发展,进一步扩大了催化裂化原料范围,部分焦化蜡油也能作催化原料。

一、 催化裂化工艺流程

催化裂化的基本原理,是将催化裂化高温催化剂与原料混合加热,使得油品发生相应的裂化反应,反应为汽油、柴油和液化气等的反应过程,属于一种二次加工的方法。对比热裂化工艺,技术优势明显[1]。从目前来看,可以将催化裂化工艺流程分为四个步骤,分别是反应再生、产品分馏、吸收稳定、产品精制,具体来讲,需要先在原料中混入回炼油,做好预热处理,再将其导入到反应装置和催化剂中,进行裂化反应,相关产物会进入到沉降器内,实现对于催化剂的有效分离,留下的仅有中间产物。然后,将中间产物放入到分馏塔内,借助分馏工艺将其分离成粗汽油、轻柴油、油浆及富气等,通过借助稳定装置处理,粗汽油能够形成理想的汽油产品,压缩后的富气同样可以在保证稳定的同时,实现有效分离。在实际生产环节,通过对加工工艺的合理选择,还可以得到液化石油气、汽油、干气等副产品,进一步提高工艺技术的应用效益。最后,需要做好产品精制,例如,通过碱洗或预氨洗的方式,提高汽油和液化石油气的纯净度,保证其使用效果。催化裂化工艺在应用过程中,为了能够进一步提高效果,通常还需要针对各个具体环节及反应机制进行调整优化,以前期反应装置为例,设备必须满足强度、压力等方面的要求,还必须保证配套的节能烟机组同步运行正常,确保其能够具备更好的节能效果,同时也必须对生产过程的再生温度、反应温度等进行严格控制,防止因温度不适宜对于催化裂化工艺应用效果产生影响。

二、催化裂化工艺在炼油工业中的应用要点

在炼油工业发展中,提升工艺技术的适应性,这样才能够有效避免炼油过程中出现缺陷和问题。从炼油厂的生产过程出发,催化裂化工艺在生产中的应用应该把握好几个要点:

(一)优化设备应用

炼油工业生产中,催化裂化工艺的应用必须强调对于各类仪器设备的合理使用,而从整体工艺流程来看,沉降器和再生器在其中发挥着非常重要的作用,必须得到足够的重视。技术人员应该做好沉降器和再生器的优化设计,结合催化裂化工艺的特点,对相应的设备型号及特点进行全面细致分析,对整体结构的布置进行重点把控,同时也应该优化和明确设备的安装固定位置。以沉降器和再生器的安装应用为例,确保结构体系能够呈现出理想化的同轴式特征。这样的布置方式能够提高生产环节的设备运行效率,也可以帮助工作人员实现对于沉降器和再生器压力差的有效控制,即便因为特殊原因导致压力差较大,也依然能够保证设备的稳定可靠运行。对照催化裂化工艺的具体反应,上述设备应用方式能够保证生产运行的便捷性和灵活性,从整体架构层面能够取得较为理想的安全效果。再生催化剂冷剂循环工艺改造,改造后标定结果表明该工艺操作稳定,在产品分布方面优势明显。冷剂循环工艺是近年来开发研究的一项改善产品分布的先进工艺,该技术突破传统催化裂化工艺要求,采用了“低温接触、大剂油比”的高效操作理念,通过降低进入预提升段催化剂温度达到增大剂油比、增加反应深度,最大限度提高目的产品轻质油的产出率,以期达到效益最大化的生产目标。

从标定结果中可以看出,100万吨催化裂化装置在原料性质完全相同的条件下,两个标定阶段比较使用冷剂循环技术比未使用冷剂循环技术轻油收率增加1.82%。表明在使用催化剂冷剂循环技术后装置轻质油收率上升.改造后由于催化剂与原料接触时混合温度由原来的690-695度降低至645—650度,在一定程度上降低了由于再生剂温度过高原料热裂化过度而生成的干气,其次由于催化剂与原料接触时温度的降低,在提升管出口温度不变的情况下,剂油比会出现大幅度上升,剂油比的上升会显著强化催化裂化的正碳离子的反应,弱化热裂化的自由基反应,干气是热裂化反应的产物,所以相应的干起的产率得到抑制出现下降,在改造过程中由于终止剂喷嘴的下移,降低了油气在沉降器内的二次停留时间,减少了二次反应,从设备的角度也减少了干起的产率,虽然干气中的氢含量远高于其他产品,但干气的附加值最低,只能当原料烧掉,因此降低干气的收率有着非常显著的经济效益,对氢在产品中的分布和优化起到积极地作用,从这个角度看在产品分布改善方面,这次的催化剂冷剂循环工艺的改造还是比较成功的。

(二)优化再生方案

再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭,使催化剂的活性得以恢复。再生用空气由主风机增压后供给,空气通过再生器下面的辅助燃烧室及主风分布板或管进入再生器流化床层。辅助燃烧室只是在装置开工升温时才使用,正常运转时生焦量满足热量平衡时不需要单独再喷烧燃烧油维持床层温度。再生后的催化剂(称再生催化剂)落入淹流口,经再生斜管送回提升管参加催化裂化反应器反应循环使用。再生烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后,大部分烟气走烟机进行能量回收极少部分经双动滑阀走余热锅炉回收热量再经烟气脱硫脱销达标后在装置正常生产运行中,应该重视对于再生方案的优化,在保证方案实施效果的同时,要使其能够体现出更强的经济效益,推动企业生产得到整体优化。再生方案的选择不能随意进行,工作人员要将催化剂的性质和要求考虑在内,在保证催化效果的基础上,应确保催化剂在生产中的应用能够发挥出更强的整体效益,减少和规避再生方案的选择使用对催化剂产生不良的影响,保持催化剂的活性[4]。另外,再生方案的选择还必须对再生剂中的碳含量进行分析,确保其在充分满足生产需求的前提下,尽可能降低碳含量,保证再生产品的质量。

三、结论

总而言之,在不断的发展过程中,炼油工业对于炼油效率和炼油质量提出了更加严格的要求,催化裂化工艺在其中发挥着不容忽视的作用,需要技术人员加强对于催化裂化工艺的深入研究,推动工艺技术的优化,将先进技术引入到催化裂化工艺中,配合先进的设备和材料,提升工艺的有效性。

参考文献

[1]王瑜杰.对炼油催化裂化装置长周期运行的技术分析[J].化工管理,2019,(16):172-173.

[2]隋志国,孙立权,王乐.MIP技术及专用催化剂在装置的应用[J].化工科技,2018,(1):45-48.

[3]许友好,徐莉,王新,等.我国车用汽油质量升级关键技术及其深度开发[J].石油炼制与化工,2019,(2):1-11.

[4]施俊林,侯玉宝.总流程协同优化下的催化裂化装置高效运行实践[J].石油炼制与化工,2019,(1):42-46.

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