任飛, 費(fèi)伯成

（1. 中油國(guó)際（乍得）煉油有限公司 6550； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008）

催化劑LRC-99在乍得煉廠重油催化裂化裝置的應(yīng)用

任飛1, 費(fèi)伯成2

（1. 中油國(guó)際（乍得）煉油有限公司 6550； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司，遼寧 撫順 113008）

通過(guò)對(duì)乍得煉廠重油催化裂化裝置選用的LRC-99催化劑進(jìn)行前期調(diào)研和后期應(yīng)用，表明該催化劑能具有較好的重油轉(zhuǎn)化能力和抗重金屬污染能力，配合優(yōu)化操作參數(shù)，能顯著提高煉廠柴汽比，很好的滿足了乍得煉廠的產(chǎn)品需求，給煉廠帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益，是一款性能良好的催化劑。

催化劑；平衡劑；液收；收益

重油催化裂化裝置是乍得煉廠生產(chǎn)汽柴油的主要裝置，也是實(shí)施多產(chǎn)柴油方案的重要落腳點(diǎn)。為其選擇匹配催化劑、實(shí)際工業(yè)應(yīng)用并優(yōu)化操作深挖催化劑潛力，是煉廠的重要任務(wù)。

本文主要以乍得煉廠重油催化裂化催化劑LRC-99的調(diào)研選擇、工業(yè)應(yīng)用，以及優(yōu)化操作深挖催化劑潛力等三方面進(jìn)行論述。

1 乍得煉廠催化劑調(diào)研選擇

催化裂化過(guò)程是一種平行順序反應(yīng)，重油烴分子要經(jīng)過(guò)多次裂化反應(yīng)才轉(zhuǎn)化為柴油、汽油、氣體和焦炭等不同形態(tài)的產(chǎn)品。其反應(yīng)機(jī)理是：在催化裂化催化劑表面的酸中心作用下，吸附在催化劑表面上的烴類分子形成正碳離子，隨之發(fā)生一系列反應(yīng)。正碳離子的裂化反應(yīng)主要是β-裂化，生成一個(gè)小烯烴分子和一個(gè)新的小正碳離子。該小正碳離子或經(jīng)過(guò)質(zhì)子化轉(zhuǎn)移后再繼續(xù)裂化，或與另一大烴分子作用生成小的烴分子和新的大正碳離子，使催化裂化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行，生成大量的C3C4和汽油組份［1,2］。

基于相關(guān)反應(yīng)機(jī)理，多產(chǎn)柴油催化劑的相應(yīng)要求：一是控制中間餾分的進(jìn)一步裂化，抑制再裂化；二是具有較強(qiáng)的重油轉(zhuǎn)化能力；三是具有較強(qiáng)的抗金屬污染能力，活性保持能力強(qiáng)［3,4］。

基于催化原理的理論分析及工業(yè)應(yīng)用效果的調(diào)研，由蘭州石化公司催化劑廠生產(chǎn)的多產(chǎn)柴油催化劑LRC-99滿足以上要求。

1.1 理論分析

催化劑LRC-99是以DM超穩(wěn)分子篩為活性組分，以復(fù)合鋁粘結(jié)改性高嶺土為基質(zhì)的催化劑，此催化劑改善了基質(zhì)的孔徑分布和活性組分的酸性分布，在提高中間餾份產(chǎn)率的同時(shí)改進(jìn)了干氣和焦炭的選擇性。催化劑LRC-99主要物化性質(zhì)見(jiàn)表1。

我的畫(huà)：借用我的某個(gè)個(gè)人畫(huà)展的一段文字來(lái)詮釋：“明月伴我，天地之間，煙云無(wú)限，煢煢其間；明月伴我，依然如故，狂醉高歌，不問(wèn)歸期；明月伴我，水流花開(kāi)，似有還無(wú)，似無(wú)還有?！?/p>

表1 LRC-99的主要物化性質(zhì)Table 1 Main properties of LRC-99

1.2 工業(yè)應(yīng)用調(diào)研

哈爾濱煉油廠 3#RFCC裝置處理能力 100萬(wàn)t/a，原料為 100%大慶常壓渣油，應(yīng)用催化劑LRC-99。在標(biāo)定期間，當(dāng)催化劑LRC-99約占系統(tǒng)藏量的 75%、微反活性為 52%時(shí)，輕烴收率提高1.57%，焦炭產(chǎn)率下降0.77%，柴油收率提高4.9%，總液收提高1.02%，催化劑的穩(wěn)定性和選擇性良好。另外，催化劑的抗重金屬污染能力較強(qiáng)。在使用鈍化劑后，平衡劑上鎳含量在8 500 ppm以上時(shí)，仍保持較好的產(chǎn)品分布。

催化劑 LRC-99在洛陽(yáng)石油化工工程公司煉油實(shí)驗(yàn)廠進(jìn)行試用標(biāo)定，結(jié)果表明該催化劑能夠滿足工藝要求，并具有良好的工業(yè)使用性能，平衡劑活性較高，穩(wěn)定性較好，產(chǎn)品分布理想，柴油選擇性高。

乍得煉廠（設(shè)計(jì)）原料為常壓渣油，密度為905.6 kg/m3，殘?zhí)?.87%，初餾點(diǎn)391 ℃，50%餾出點(diǎn)514℃。

從該催化劑的實(shí)際工業(yè)使用標(biāo)定來(lái)看，催化劑LRC-99能夠應(yīng)用于乍得煉廠催化裂化裝置，尤其是在乍得煉廠催化原料的Ni含量較高的情況下，催化劑LRC-99的較強(qiáng)抗重金屬污染能力更加重要。

因此，乍得煉廠選擇催化劑 LRC-99，并應(yīng)用于重油催化裂化裝置。

2 催化劑LRC-99的應(yīng)用情況

2.1 裝置概況

乍得煉廠60萬(wàn)t/a重油催化裂化裝置是由中石化洛陽(yáng)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。裝置包括重油催化裂化裝置和產(chǎn)品精制裝置。催化裝置加工乍得混合原油常壓渣油，設(shè)計(jì)加工規(guī)模為60萬(wàn)t/a。該套重油催化裂化裝置技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）再生型式采用快速床+湍流床兩端串聯(lián)再生技術(shù)；（2）采用SKH-5高效霧化噴嘴；（3）提升管出口采用效率較高的粗旋風(fēng)分離器；（4）采用高效汽提技術(shù)。

2.2 原料性質(zhì)

中油國(guó)際（乍得）公司H區(qū)塊油田生產(chǎn)的混合原油，經(jīng)乍得煉廠常壓蒸餾裝置得到常渣，作為乍得煉廠催化裝置的原料(表2)。

表2 原料油分析數(shù)據(jù)Table 2 Feed oil analysis data

2012年和2013年的常渣性質(zhì)和設(shè)計(jì)值基本接近。自2014年開(kāi)始，原料開(kāi)始呈現(xiàn)明顯變重趨勢(shì)，2015年殘?zhí)恐蹬噬?.79%。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

在選用催化劑LRC-99后催化兩器操作平穩(wěn)，滿足設(shè)計(jì)操作條件。 2014年至2015年，隨著原料性質(zhì)變重，再生系統(tǒng)再生溫度逐步升高，平衡劑燒焦情況良好，再生劑定碳含量控制較好，均未超過(guò)0.02%（m/m）。

2.4 平衡劑參數(shù)

自2012年開(kāi)始，裝置開(kāi)始對(duì)平衡劑分析進(jìn)行跟蹤，具體變化趨勢(shì)如表3。

2012年至2014年，平衡劑篩分組成分布保持良好。但2015年40 μm以下含量有所上升，＞80 μm組份有所下降；

2012年至2013年，系統(tǒng)平衡劑整體性質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定，從2014年開(kāi)始，比表面積和孔體積逐步下降。

重金屬含量較高，其中Ni含量呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，2015年高達(dá)26 644 ppm。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 平衡劑分析數(shù)據(jù)Table 3 Balance catalyst analysis data

2.5 應(yīng)用效果

2.5.1 產(chǎn)品性質(zhì)

2012年和2013年汽柴油均滿足質(zhì)量要求。為了應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)夭裼偷木薮笮枨螅?013年公司將柴油95%點(diǎn)調(diào)整到372 ℃。

2014年公司又將柴油95%點(diǎn)調(diào)整到不大于385℃。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4、表5。

表4 穩(wěn)定汽油分析數(shù)據(jù)Table 4 Stable gasoline analysis data

表5 柴油分析數(shù)據(jù)Table 5 Diesel analysis data

2.5.2 產(chǎn)品分布

使用催化劑LRC-99后，柴汽比最低為1.01，最高達(dá)到1.14，比設(shè)計(jì)值提高0.2～0.33個(gè)百分點(diǎn)。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 催化裝置主要產(chǎn)品分布Table 6 RFCCU main product distribution

2.6 經(jīng)濟(jì)效益

使用催化劑LRC-99后收益如下：以2012年處理量的35.19萬(wàn)t計(jì)算，汽油收率降低1.07%，汽油價(jià)格5 510元人民幣/t（1元人民幣=87西法），則汽油產(chǎn)量減少3 765 t，汽油收益減少2 075萬(wàn)元；柴油收率提高了7.77%，柴油產(chǎn)量增加27 343 t，柴油價(jià)格5 820元人民幣/t，柴油收益增加15 914萬(wàn)元；液化氣收率下降了0.72%，液化氣產(chǎn)量減少2 534 t，液化氣價(jià)格5 828元人民幣/t，液化氣效益減少1 477萬(wàn)元，由于油漿和干氣作為電站燃料，不計(jì)入產(chǎn)品收益中，所以2012年總體收益為12 362萬(wàn)元。

依次計(jì)算，2013年產(chǎn)生的總體收益為：13 098萬(wàn)元。2014年產(chǎn)生總體效益為：4 378萬(wàn)元。2015年產(chǎn)生總體效益為：1 970萬(wàn)元。

從2012年至2015年，采用催化劑LRC-99后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整累計(jì)產(chǎn)生的效益為：31 808萬(wàn)元。

3 優(yōu)化操作

改變操作參數(shù)，如降低反應(yīng)溫度、提高回?zé)挶?、改變切割點(diǎn)等，能夠一定程度的增產(chǎn)柴油。要實(shí)現(xiàn)催化裝置最大可能地多產(chǎn)柴油，就必須針對(duì)原料的特性，緊密地結(jié)合裝置多產(chǎn)柴油的操作方案，充分發(fā)揮催化劑和工藝操作雙方的優(yōu)勢(shì)，不斷深挖催化劑 LRC-99 的應(yīng)用潛力［5,1,2］。

與2012年相比，2013年乍得煉廠催化原料性質(zhì)密度、殘?zhí)康然酒椒€(wěn)，但是重金屬Ni含量繼續(xù)增加，2014和2015年原料性質(zhì)密度和殘?zhí)客瑫r(shí)持續(xù)攀升，重金屬含量也隨之大幅上升。2013年平衡劑的Ni含量高達(dá)12 690 ppm，2014年上升到16 359 ppm，2015年高達(dá)26 644 ppm。雖然催化劑中毒很深，但產(chǎn)品分布依然比較理想。除了催化劑本身具有較高的抗重金屬污染能力外，這與裝置及時(shí)根據(jù)原料性質(zhì)調(diào)整優(yōu)化操作，深挖催化劑的潛力也是分不開(kāi)的。2013年以后，裝置進(jìn)一步提高劑油比，配合停用油漿回?zé)挕⒓哟笥蜐{外甩等措施，一方面降低重金屬對(duì)催化劑的污染，另一方面為電站提供燃料，實(shí)現(xiàn)煉廠燃料油和重油的平衡。

通過(guò)應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)，雖然催化劑LRC-99具有較好的抗重金屬能力和重油裂解能力，但是從2014年，特別是2015年催化原料性質(zhì)和裝置總體操作情況來(lái)看，如果乍得煉廠催化原料可裂化性能和重金屬含量持續(xù)得不到改善，或同時(shí)進(jìn)一步增加，超過(guò)催化劑能力和工藝優(yōu)化的限制，則會(huì)影響該催化劑的使用。

4 結(jié) 論

（1）催化劑LRC-99使用前調(diào)研的理論分析是有益且可行的；

（2）催化劑 LRC-99具有較好的工業(yè)應(yīng)用效果，主要體現(xiàn)在：較強(qiáng)的重油裂化能力、較高的柴油選擇性和較強(qiáng)的抗重金屬污染能力。

（3）使用催化劑LRC-99后，對(duì)煉廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有比較明顯的改善，滿足了煉廠的產(chǎn)品需求，為乍得煉廠創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)收益。

［1］ 趙晨曦，閻子峰，宋春敏.催化裂化多產(chǎn)柴油催化劑的研究進(jìn)展[J].石油天然氣化工，2005，34(2):114-117.

［2］ 胡勇仁，彭永強(qiáng)，張執(zhí)剛,等．催化裂化多產(chǎn)液化氣和柴油技術(shù)在廣石化的工業(yè)應(yīng)用[J]．石油煉制與化工，2001，32(12)：18-22.

［3］ 梁鳳?。骰呋鸦痆M].第一版.北京：中國(guó)化工出版社，2005.

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Application of Catalyst LRC-99 in RFCCU in Chad Refinery

REN Fei1, FEI Bo-chengi2
（1. N'djamena Refinery Company , B.P:6550，Chad；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China）

Preliminary study about application of catalyst LRC- 99 in N'djamena refinery company RFCC unit was carried out, and actual application status was analyzed. The results show that the catalyst LRC- 99 has good ability of heavy oil conversion, and good resistance to heavy metal pollution, at the same time, optimizing operating parameters can significantly improve diesel-gasoline ratio. The catalyst LRC- 99 not only can meet the production demands of N'djamena refinery company, but also can bring huge economic benefits to this refinery.

Catalyst;Equilibrium catalyst; Liquid yield; Income

TE 624.9

A

1671-0460（2017）11-2327-03

2017-08-30

任飛（1983-），男，江蘇省揚(yáng)州市人，中級(jí)職稱，2005年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院化學(xué)工程與工藝，研究方向：從事煉油生產(chǎn)管理，現(xiàn)任中油國(guó)際（乍得）煉油有限公司重油催化裂化裝置經(jīng)理。E-mail：renfei@tdnrc.com。

費(fèi)伯成（1980-），男，江蘇金湖人，高級(jí)工程師，研究方向：從事石油化工生產(chǎn)技術(shù)管理。E-mail：feibc@petrochina.com.cn。