姚 日 遠(yuǎn)

(揚(yáng)州石化有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

催化裂化干氣中乙烯回收利用的新途徑

姚 日 遠(yuǎn)

(揚(yáng)州石化有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

介紹了一種催化裂化干氣中乙烯回收利用的新途徑。該技術(shù)在揚(yáng)州石化有限責(zé)任公司工業(yè)應(yīng)用后，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，干氣中乙烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.41%以上，目的產(chǎn)品汽油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為6 μgg、研究法辛烷值高達(dá)114，是較好的汽油調(diào)合組分。該技術(shù)的不足之處是汽油選擇性偏低，僅為37.64%。此外，針對(duì)目前裝置運(yùn)行狀況，提出了改進(jìn)催化劑性能等建議。

催化裂化 干氣 乙烯 芳烴

干氣是煉油廠(chǎng)的副產(chǎn)品，主要包括催化裂化干氣、焦化干氣、重整干氣、加氫裂化干氣以及常減壓蒸餾裝置的不凝氣等。其中，催化裂化干氣產(chǎn)量大，乙烯和輕烴的含量高，極具利用價(jià)值。我國(guó)煉油企業(yè)的干氣絕大部分來(lái)源于催化裂化氣體，全國(guó)已建成投產(chǎn)的催化裂化裝置年加工量超過(guò)150 Mt[1]，按干氣產(chǎn)率(w)4%～6%計(jì)，干氣年產(chǎn)量超過(guò)6.0 Mt，其中乙烯產(chǎn)量0.6～1.0 Mt，這些乙烯是化工廠(chǎng)的寶貴原料。目前干氣的利用途徑大多為提取氫氣[2]、制乙苯[3]、深冷分離回收乙烯[4]等。但對(duì)于小型煉油廠(chǎng)，制乙苯以及深冷分離等均不經(jīng)濟(jì)。所以，通常都送入瓦斯管網(wǎng)作燃料氣用，有些甚至放入火炬燒掉，浪費(fèi)資源。隨著石油資源日益枯竭，其價(jià)格不斷上漲，開(kāi)源節(jié)流變得十分重要，若將干氣中的輕烴加以合理利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

為了在投資不高、流程簡(jiǎn)單、操作費(fèi)用較低的情況下，將干氣中的乙烯等烯烴資源轉(zhuǎn)化為高附加值的石化產(chǎn)品，揚(yáng)州石化有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)揚(yáng)州石化)采用專(zhuān)有技術(shù)將干氣中的乙烯和少量的丙烯、丁烯通過(guò)低聚、環(huán)化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化成以芳烴為主的輕質(zhì)燃料油。該裝置投資920余萬(wàn)元，于2012年4月2日建成并一次開(kāi)車(chē)成功，設(shè)計(jì)處理量20 kt/a，目前裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

1 工藝簡(jiǎn)介

1.1 原 理

裝置使用的催化劑是改性分子篩催化劑，該催化劑是金屬改性的酸性催化劑。原料干氣中的C2，C3，C4等烯烴分子，在酸性催化劑表面的酸中心上依照正碳離子機(jī)理進(jìn)行齊聚、疊合、環(huán)化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化等一系列化學(xué)反應(yīng)，生成富含芳烴等的汽油組分，以及少量燃料油組分，完成乙烯等低碳烯烴的回收利用。該催化劑具有可重復(fù)再生、抗水、抗硫等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 工藝流程

圖1 干氣回收利用工藝原則流程示意1—緩沖罐； 2—吸附器； 3—加熱爐； 4，5—反應(yīng)器； 6—柴油塔； 7—油水分離器；8—捕油器； 9—壓縮機(jī)； 10—緩沖罐

干氣回收利用工藝原則流程示意如圖1所示。原料干氣進(jìn)入緩沖罐，與反應(yīng)后的貧氣一起進(jìn)入吸附器，吸附其中的堿性組分，然后一部分經(jīng)二級(jí)換熱進(jìn)入加熱爐，升溫到200 ℃以上從反應(yīng)器頂部進(jìn)入，另一部分未經(jīng)加熱的干氣從反應(yīng)器中部注入，通過(guò)分段床層進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)與干氣原料換熱，進(jìn)入柴油塔分離出柴油組分，汽油及氣體組分從塔頂出來(lái)，經(jīng)換熱、冷卻進(jìn)入油水分離器，下部和中部分別抽出污水和汽油組分，上部氣體進(jìn)入捕油器，氣相組分經(jīng)壓縮機(jī)壓縮、冷卻后進(jìn)入緩沖罐，少量液相組分定期壓回油水分離器，氣相組分一部分返回?zé)捰蛷S(chǎng)高壓瓦斯管網(wǎng)，一部分循環(huán)進(jìn)入吸附器。

1.3 催化劑參數(shù)

催化劑的主要性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 催化劑的主要性質(zhì)指標(biāo)

2 工業(yè)應(yīng)用與分析

2.1 工業(yè)應(yīng)用情況

該裝置自2012年4月2日建成投產(chǎn)以來(lái)，一直平穩(wěn)運(yùn)行，兩個(gè)反應(yīng)器切換操作，催化劑為器外再生。反應(yīng)周期最短58天，最長(zhǎng)92天。本文所有數(shù)據(jù)為2012年5月15日—7月17日(共63天)的生產(chǎn)記錄。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，催化劑活性逐漸降低，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率主要通過(guò)及時(shí)調(diào)節(jié)加熱爐出口溫度來(lái)控制。主要工藝條件為：加熱爐出口溫度控制在246～298 ℃，反應(yīng)器出口溫度相應(yīng)控制在336～387 ℃，原料干氣平均進(jìn)料流量為1.518 th，反應(yīng)質(zhì)量空速約1.5 h-1。原料干氣的組成見(jiàn)表2。

表2 原料干氣的組成 φ，%

2.2 運(yùn)行分析

2012年5月15日-7月17日運(yùn)行期間的物料平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)表3；主要目的產(chǎn)品為汽油，其主要性質(zhì)見(jiàn)表4；燃料油的主要性質(zhì)見(jiàn)表5；貧氣的組成見(jiàn)表6。

表3 裝置的物料平衡數(shù)據(jù)

表4 汽油的主要性質(zhì)

表5 燃料油的主要性質(zhì)

表6 貧氣的組成 φ，%

由表2、表3以及表6的數(shù)據(jù)，以原料干氣中的乙烯為基數(shù)，可以計(jì)算得到產(chǎn)品汽油及燃料油對(duì)乙烯的選擇性，亦可計(jì)算得到原料中乙烯的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù) %

從表7可以看出，該工藝技術(shù)的乙烯轉(zhuǎn)化率較高，達(dá)到95.41%，但目的產(chǎn)品汽油的選擇性較低，僅為37.64%，汽油及燃料油合計(jì)對(duì)乙烯的選擇性也只有42.76%。

由表6可以看出，貧氣中C3及以上組分較多，體積分?jǐn)?shù)為5.57%，換算成質(zhì)量分?jǐn)?shù)則高達(dá)16.03%。由于該裝置未配套相應(yīng)的吸收-解吸系統(tǒng)，該部分液化氣組分仍然在貧氣中作為燃料氣使用。

2.3 目前存在的問(wèn)題及建議

裝置運(yùn)行兩年多來(lái)，總體平穩(wěn)，基本達(dá)到回收利用乙烯的目的，但從運(yùn)行結(jié)果看，該裝置仍然存在如下問(wèn)題：①液體產(chǎn)品(特別是目的產(chǎn)品高辛烷值汽油組分)的選擇性較低；②貧氣中的C3及以上液化氣組分未進(jìn)行回收，存在一定的經(jīng)濟(jì)損失；③催化劑實(shí)行器外再生方式，裝卸時(shí)對(duì)催化劑的損耗較大，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是再生過(guò)程受制于催化劑再生單位，時(shí)間得不到保證。

針對(duì)上述問(wèn)題，建議從催化劑的改進(jìn)和工藝流程的優(yōu)化入手，提高目的產(chǎn)品汽油組分的選擇性，以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益；并適時(shí)進(jìn)行催化劑器內(nèi)再生系統(tǒng)建設(shè)，以減少催化劑損耗，同時(shí)降低外送再生費(fèi)用。

3 結(jié) 論

(1) 揚(yáng)州石化采用專(zhuān)有技術(shù)，投資920余萬(wàn)元，建成一套20 kt/a的催化裂化干氣制汽油裝置，對(duì)催化裂化干氣中的乙烯等低碳烯烴進(jìn)行了回收利用，年增效550余萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(2) 該工藝技術(shù)流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。所產(chǎn)汽油組分硫含量低，僅6 μgg，研究法辛烷值高達(dá)114，是較好的汽油調(diào)合組分。

(3) 該工藝技術(shù)乙烯轉(zhuǎn)化率高，達(dá)95.41%；但汽油組分的選擇性較低，僅37.64%。

[1] 許友好.我國(guó)催化裂化工藝技術(shù)進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué)：化學(xué)，2014，44(1)：13-24

[2] 殷樹(shù)青.催化裂化干氣的綜合利用[J].齊魯石油化工，2008，36(4)：320-326

[3] 江波，解洪海.第三代催化裂化干氣制乙苯技術(shù)的應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程，2010，40(3)：18-22

[4] 吳茨萍，孫利.煉油廠(chǎng)干氣的分離回收和綜合利用[J].現(xiàn)代化工，2001，21(5)：20-23

NEW PROCESS FOR RECOVERING ETHYLENE FROM FCC DRY GAS

Yao Riyuan

(YangzhouPetrochemicalCo.Ltd.，SINOPEC，Yangzhou，Jiangsu225000)

A novel process was introduced about ethylene recovery from FCC dry gas. The commercial application in Yangzhou Petrochemical Co. Ltd.， SINOPEC was disclosed. The results show that the conversion of ethylene is over 95.41%. The sulfur in gasoline fraction is about 6 μgg and RON is as high as 114. The deficiency of this technology is that the gasoline selectivity is on the low side， only about 37.64%. In view of the present operation status， some proposals for improving the performance of catalyst are suggested.

catalytic cracking； dry gas； ethylene； aromatic hydrocarbon

2014-05-27； 修改稿收到日期： 2014-07-18。

姚日遠(yuǎn)，碩士，高級(jí)工程師，從事石油化工生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。獲中國(guó)石化科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，江蘇省科技成果1項(xiàng)，揚(yáng)州市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文10余篇，江蘇省“333”科技帶頭人。

姚日遠(yuǎn)，E-mail：yaory.jsyt@sinopec.com。