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        FCC復(fù)活催化劑在重油催化裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用

        2014-04-04 00:58:45方子來
        精細(xì)石油化工進(jìn)展 2014年3期
        關(guān)鍵詞:比試試用復(fù)活

        方子來

        (大慶石化公司煉油廠,黑龍江大慶 163711)

        催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的二次加工過程。隨著加工原料的日益重質(zhì)化和劣質(zhì)化,因重金屬沉積、磨損和積炭等因素造成的催化劑報廢量也呈增加趨勢。目前對這些廢催化劑處理,除少量用于土壤改良或做水泥和陶瓷生產(chǎn)原料外[1],大多采用地下掩埋的方式廢棄。地下掩埋不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還會因重金屬的存在和較小粒度導(dǎo)致土壤污染和大氣污染[2]。因此,使廢催化劑復(fù)活成為人們關(guān)注和亟待解決的難題。

        1 工業(yè)應(yīng)用實驗

        1.1 工業(yè)應(yīng)用裝置概述

        大慶石化公司二套重油催化裂化裝置由北京石油化工科學(xué)院設(shè)計,設(shè)計能力為1 400 kt/a。裝置主要以減壓渣油和二次加工裝置蠟油為原料,摻渣比為60%。2000年5月裝置一次投料成功,2001年8月第一周期檢修期間進(jìn)行MGD技術(shù)(同時多產(chǎn)液化氣和柴油及降低汽油烯烴含量的工藝技術(shù))改造。2008年公司發(fā)展需要,對裝置采用MIP(多產(chǎn)異構(gòu)烷烴)工藝技術(shù)進(jìn)行改造,以滿足汽油標(biāo)準(zhǔn)升級的要求,裝置生產(chǎn)運行平穩(wěn)。MIP工藝技術(shù)改造后采用配套CGP-C催化劑。CGP-C催化劑的主要作用是配合MIP工藝生產(chǎn)清潔汽油并增產(chǎn)丙烯。

        1.2 FCC復(fù)活催化劑物化指標(biāo)

        FCC復(fù)活催化劑(簡稱復(fù)活劑)為某公司以上述裝置平衡催化劑為全部原料生產(chǎn)的催化劑,主要作用是保證其性能能夠滿足生產(chǎn)需要,各主要產(chǎn)品收率及質(zhì)量指標(biāo)與完全使用新鮮催化劑相差不大,可以部分代替新鮮催化劑使用,以降低新鮮催化劑單耗。FCC復(fù)活催化劑物化指標(biāo)見表1。

        表1 FCC復(fù)活催化劑物化指標(biāo)

        1.3 FCC復(fù)活催化劑工業(yè)試驗過程

        2011年7月25日開始向系統(tǒng)內(nèi)加FCC復(fù)活催化劑,至2011年12月10日共向系統(tǒng)內(nèi)加入50 t復(fù)活催化劑,F(xiàn)CC復(fù)活催化劑占系統(tǒng)催化劑藏量的10.4%,達(dá)到了占系統(tǒng)藏量10%的標(biāo)定要求。FCC復(fù)活催化劑試用期間,各助劑的加入量保持不變。

        2 FCC復(fù)活催化劑工業(yè)應(yīng)用分析

        2.1 原料性質(zhì)保證值

        表2列舉了原料油試用FCC復(fù)活催化劑前后的標(biāo)定值。按協(xié)議要求,混合原料性質(zhì)與空白標(biāo)定應(yīng)基本相同。

        表2 原料油性質(zhì)

        試用復(fù)活劑前后,原料沒有大的變化。受煉油廠渣油平衡影響,摻渣比在66%左右,高于協(xié)議值55%~60%;但由于煉油廠渣油偏輕,實際摻渣比低于66%。試用前再生劑微反活性62.8%,試用后再生劑微反活性為64.0%,說明該FCC復(fù)活催化劑在裝置生產(chǎn)操作中活性比較穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)活性迅速衰減的情況。技術(shù)協(xié)議要求新鮮催化劑與復(fù)活催化劑的當(dāng)量加入比例按1∶1~1.4計算,即每少加入1 t新鮮劑,需補充1~1.4 t復(fù)活劑。實際試用過程中,由于原料中摻煉污油,造成汽油烯烴含量控制困難。為了控制汽油烯烴含量達(dá)到質(zhì)量指標(biāo),實際新鮮催化劑加入量大于復(fù)活劑的加入量。試用前標(biāo)定劑耗以開始向系統(tǒng)加入復(fù)活劑之前的3月至7月累計催化劑單耗為準(zhǔn),為0.630 kg/t;試用后標(biāo)定劑耗以復(fù)活劑開始加入的8月至12月期間的催化劑單耗為準(zhǔn),新鮮催化劑單耗為0.584 kg/t,復(fù)活催化劑單耗為0.091 kg/t,總劑耗0.675 kg/t。

        2.2 主要操作條件

        按協(xié)議要求,主要操作條件保證值為:加工量170~180 t/h,反應(yīng)溫度490~520 ℃,再生溫度660~700 ℃,摻渣比55%~60%。自2011年7月25日向系統(tǒng)加入FCC復(fù)活催化劑以來,操作平穩(wěn),沒有發(fā)生因試用復(fù)活劑而造成的大幅度操作波動。從主要操作條件上看,反應(yīng)溫度試用后標(biāo)定為520 ℃,試用前標(biāo)定為516℃。二再密相溫度試用后標(biāo)定為655 ℃,試用前標(biāo)定為669 ℃,其變化原因是11月25日開始,為了提高汽油辛烷值進(jìn)行了操作調(diào)整;調(diào)整方向為:提高主風(fēng)量,強(qiáng)化一再燒焦;增大外取熱器負(fù)荷,降低二再密相溫度至660 ℃左右;將原料預(yù)熱溫度降低,努力提高劑油比。煙機(jī)振動略有上升,但未影響煙機(jī)正常運行。其他操作條件變化不大,F(xiàn)CC復(fù)活催化劑占藏量10.4%時對操作沒有大的影響,目前操作平穩(wěn)。

        2.3 產(chǎn)品性質(zhì)及分布

        表3列舉了試用復(fù)活劑后的產(chǎn)品性質(zhì)。由表3可看出,試用后標(biāo)定汽油烯烴含量(體積分?jǐn)?shù),下同)為38.92%,與試用前標(biāo)定汽油烯烴含量40.10%相比下降了1.18個百分點,滿足汽油烯烴含量不高于空白標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo)。試用后標(biāo)定汽油RON為90.89,與試用前標(biāo)定汽油RON 90.5相比上升了0.39個單位,滿足汽油辛烷值不低于空白標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo)。

        表3 穩(wěn)定汽油和輕柴油性質(zhì)

        試用期間還注意到:(1)7月份汽油烯烴含量質(zhì)量指標(biāo)≤42%,而12月6日以后汽油烯烴含量質(zhì)量指標(biāo)≤40%,控制指標(biāo)不同造成了汽油烯烴含量的下降;(2)由于汽油蒸氣壓11月份開始執(zhí)行冬季指標(biāo)(≤81 kPa),使試用后標(biāo)定汽油蒸氣壓比試用前標(biāo)定汽油蒸氣壓高6.0 kPa,汽油蒸氣壓升高會使汽油RON升高;(3)11月25日開始的提高汽油辛烷值的操作調(diào)整對提高汽油辛烷值起到了效果。因此, FCC復(fù)活催化劑對汽油烯烴含量下降和汽油RON升高的作用還不能確定,但至少可以說明無不良影響。另外,試用后標(biāo)定及試用前標(biāo)定輕柴油的質(zhì)量變化很小,說明FCC復(fù)活催化劑對輕柴油的質(zhì)量沒有不良影響。

        表4列舉了試用復(fù)活劑后的產(chǎn)品分布情況。

        表4 產(chǎn)品分布情況

        從表4可看出,試用后產(chǎn)品分布與試用前相比變化不大,試用后總液收(液態(tài)烴+汽油+柴油收率)為83.99%,與試用前總液收83.86%相比升高0.14%,滿足總液收不低于空白標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo)。試用后干氣產(chǎn)率為2.97%,干氣選擇性為3.98%;試用前干氣產(chǎn)率3.13%,干氣選擇性為4.07%。試用后干氣選擇性比試用前降低0.09%,滿足干氣選擇性不高于空白標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo)。試用后焦炭產(chǎn)率為8.20%,焦炭選擇性為10.98%;試用前焦炭產(chǎn)率7.86%,焦炭選擇性為10.22%。試用后焦炭選擇性比試用前升高0.77%,不滿足焦炭的選擇性不高于試用前標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo)。

        試用期間進(jìn)行了降低汽油烯烴含量、提高汽油辛烷值的操作調(diào)整,對焦炭產(chǎn)率的升高有一定影響。試用后輕柴油收率的上升主要是由于8月17日開始按照分廠要求降低汽油干點,多產(chǎn)輕柴油。此外,5月份處理量低于其他月份,其原因是5月9日至13日備機(jī)生產(chǎn),5月11日汽輪機(jī)進(jìn)行了在線清洗。

        2.4 經(jīng)濟(jì)效益

        裝置日處理量按4 200 t計算,F(xiàn)CC復(fù)活催化劑單耗按0.091 kg/t計算,其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不變,每年可減少固體廢棄物排放139.5 t,節(jié)約新鮮催化劑成本36.3萬元。

        3 結(jié)論

        1)試用FCC復(fù)活催化劑后標(biāo)定總液收(液化氣+汽油+柴油)比試用前上升了0.14%,干氣選擇性比試用前下降了0.09%,汽油烯烴含量比試用前下降了1.18%,試用后汽油RON比試用前上升了0.39個單位,均滿足技術(shù)協(xié)議指標(biāo);但試用后標(biāo)定焦炭選擇性比試用前標(biāo)定升高0.77%,不滿足焦炭的選擇性不高于試用前標(biāo)定的技術(shù)協(xié)議指標(biāo),在試用期間進(jìn)行了降低汽油烯烴含量、提高汽油辛烷值的操作調(diào)整,對焦炭產(chǎn)率的升高有一定影響。

        2)FCC復(fù)活催化劑可以部分替代新催化劑進(jìn)入裝置使用;按照目前操作情況,每年減少固體廢棄物排放139.5 t,節(jié)約新鮮催化劑成本36.3萬元,在減少固體廢棄物排放的同時,提高了行業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。

        [1]劉欣梅,張新功,潘正鴻,等.FCC廢催化劑的復(fù)活效果研究[J].石油煉制與化工,2006,37(11):44-48.

        [2]吳聿,張國靜,張新功,等. 化學(xué)法FCC廢催化劑復(fù)活工藝及工業(yè)應(yīng)用[J]. 煉油技術(shù)與工程,2011,26(11):60-62.

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