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        FCC油漿與煤共煉在懸浮床技術(shù)中的應(yīng)用研究

        2021-12-23 00:39:00方玉虎郭彥新康徐偉李生鵬
        煉油與化工 2021年6期
        關(guān)鍵詞:催化劑

        方玉虎,郭彥新,康徐偉,李 琦,李生鵬

        (陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司碳?xì)涓咝Ю眉夹g(shù)研究中心,陜西 西安 710075)

        懸浮床加氫裂化技術(shù)在重劣質(zhì)油輕質(zhì)化和油品清潔化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,已成為世界煉油技術(shù)發(fā)展的主要研究方向[1]。該技術(shù)具有原料范圍廣,適合于金屬含量高、殘?zhí)己扛?、高硫含量的重質(zhì)渣油的深加工,所產(chǎn)的產(chǎn)品中瀝青和煤的轉(zhuǎn)化率高,汽柴油等輕組分產(chǎn)率高,成本低,設(shè)備少,流程簡單,產(chǎn)品可調(diào)節(jié)性強等優(yōu)點[2]。

        2010年,某石油集團(tuán)著手開發(fā)煤油共煉技術(shù),煤油共煉技術(shù)不僅能單獨加工煤、重劣質(zhì)油(常減壓渣油、催化油漿、煤焦油等)也可以將煤與重劣質(zhì)油混合加工,并在反應(yīng)中添加新的催化劑、添加劑,使轉(zhuǎn)化率和液體收率進(jìn)一步提高[3]。

        1 裝置介紹

        1.1 裝置概況

        碳?xì)溲芯恐行膽腋〈布託淞鸦性囇b置加工量為150 kg/d,具有煤—油共煉、重劣質(zhì)油(煤焦油、渣油、FCC油漿)輕質(zhì)化、煤的直接液化等3種加工模式。裝置采用2段加氫裂化流程,懸浮床加氫裂化裝置、固定床加氫裂化裝置。

        1.2 懸浮床加氫單元

        煤油共煉工藝的核心為懸浮床液相加氫裂化單元,由以下幾部分組成:進(jìn)料罐;高壓進(jìn)料泵;預(yù)熱器;含加熱系統(tǒng)的懸浮床反應(yīng)器;熱高壓分離器;冷卻系統(tǒng)和冷高壓分離器;低壓分離器。

        混合好的油煤漿原料與催化劑進(jìn)行攪拌混合均勻進(jìn)行脫水處理后,加入原料罐大約在160℃,通過低壓油煤漿泵,1部分進(jìn)行循環(huán),防止油煤分層;另1部分送入高壓進(jìn)料泵入口,高壓進(jìn)料泵采用柱塞泵將壓力升到系統(tǒng)壓力22 MPa后,與加熱后的循環(huán)氫、新氫一同進(jìn)入加熱爐進(jìn)一步加熱至340℃后進(jìn)入懸浮床反應(yīng)器,進(jìn)行反應(yīng),大約在反應(yīng)器中的停留反應(yīng)時間為2 h,經(jīng)懸浮床反應(yīng)器反應(yīng)后的產(chǎn)物被推入熱高壓分離器,進(jìn)行固體、重組分與氣相的分離。其中熱高分底部固、液相經(jīng)間減壓后進(jìn)入低壓分離罐,經(jīng)過停留降溫后排至取樣罐,為熱高分產(chǎn)物,主要為重組分產(chǎn)品和部分汽柴油等烴類產(chǎn)品,經(jīng)過減壓可分離出殘渣和525℃以下產(chǎn)品,可進(jìn)入固定床進(jìn)行加氫裂化,精制為汽柴油。熱高壓分離器頂部的氣相經(jīng)冷卻器冷卻至45℃與脫鹽水混合防止鹽結(jié)晶進(jìn)入冷高壓分離器分離出氫氣和油水混合物。冷高壓分器中進(jìn)行氣體與油水分離,頂部分離出的氣相1部分放空回收保證循環(huán)氫純度在85%以上,1部分送至循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓到22 MPa與新氫并入進(jìn)料系統(tǒng);冷高壓分離器底部液相油水物經(jīng)過限流孔板和限流閥減壓,后進(jìn)入油水分離罐,并保持一定停留時間進(jìn)行分離,建立油水分離界位,油水分離罐中部分離出輕組分排至取樣罐,底部分離出的酸性水排至酸性水系統(tǒng)進(jìn)行處理。懸浮床液相加氫裂化單元中試裝置工藝流程見圖1。

        圖1 懸浮床加氫裂化單元工藝流程

        2 試驗?zāi)康?/h2>

        (1)驗證FCC油漿與煤共煉裝置運行的穩(wěn)定性和可靠性;(2)進(jìn)行某石化所自主研發(fā)的A型催化劑與赤泥催化劑的對比試驗研究;(3)為工業(yè)化FCC油漿與煤共煉提供數(shù)據(jù)。

        3 原料性質(zhì)

        3.1 榆煉催化裂化FCC油漿

        試驗用油漿為榆煉催化裂化裝置的FCC油漿,其基本性質(zhì)見表1。

        表1 原料FCC油漿基本性質(zhì)

        由表1可以看出,F(xiàn)CC油漿所含芳烴含量在44.27%,芳烴含量高對于溶解和分散煤裂解生產(chǎn)碎片起到關(guān)鍵性作用,提高煤的轉(zhuǎn)化率[4]。

        3.2 榆樹灣煤

        試驗選用榆樹灣煤作為原料煤,其基本性質(zhì)見表2,結(jié)果反映該煤是較理想的可液化煤種。

        表2 原料煤基本性質(zhì)

        4 試驗過程

        將原料煤碾磨、篩分,選取小于75μm的煤粉,置于80℃烘箱內(nèi)干燥6 h以上,水含量小于1.0%后便可用于配制油煤漿。FCC油漿加熱至100℃左右,具有良好的流動性之后進(jìn)行原料的配置,配置比例為60% FCC油漿+40%榆樹灣煤+催化劑2%(以煤為基準(zhǔn))+添加劑0.50%(以原料量為基準(zhǔn))+注硫劑1%,可根據(jù)反應(yīng)氣體中硫化氫的含量改變硫化劑的加入量,配置后的原料在電加熱原料轉(zhuǎn)運罐160℃的條件下攪拌4~6 h均勻后加入原料罐,為避免油煤漿中煤粉溶脹加大油煤漿粘度,保證配制的油煤漿在15 h內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)[5]。

        在FCC油漿與煤共煉過程中,反應(yīng)器入口溫度預(yù)熱至340℃,平均溫度保持在468℃,熱高分溫度380℃,進(jìn)料量穩(wěn)定在2.2 kg/h,系統(tǒng)壓力為22 MPa,純度99.5%以上的氫氣補入量為400 g/h,循環(huán)氣中氫氣純度保持在90%以上,滿足液化加氫過程中氫油比為3 000 L/kg,硫化氫含量維持在(1 500~5 000)×10-6。工藝參數(shù)調(diào)整平穩(wěn)后,循環(huán)氫純度在90%以上,穩(wěn)定運行12 h以后,開始4 h的取樣。取樣開始時對進(jìn)料流量、各管路補入氫氣流量、循環(huán)氣流量、循環(huán)氣排放量、熱低分氣、冷低分氣分別累計;取樣結(jié)束時對將熱低分產(chǎn)品、冷低分產(chǎn)品收集稱重。主要分析產(chǎn)品為熱低分產(chǎn)物、冷低分產(chǎn)物和循環(huán)氣。

        計時取樣開始后,取樣計時結(jié)束后進(jìn)行物料平衡計算,損失小于5%算為合格樣。在取樣開始2 h后對所有氣相產(chǎn)物進(jìn)行取樣,氣體產(chǎn)物在線取樣時,需將取樣器置換3次。

        5 結(jié)果分析

        試驗催化劑分別是赤泥催化劑和某石化所研究的A型催化劑,每種催化劑分別取樣2次,熱高分模擬流程數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表3,冷高分產(chǎn)物模擬餾程數(shù)據(jù)見表4。

        表3 熱高分產(chǎn)物模擬餾程數(shù)據(jù)

        表4 冷高分產(chǎn)物模擬餾程數(shù)據(jù)

        由表3可見,熱高分產(chǎn)物在455℃的餾程,A型催化劑參與反應(yīng)的液收最高達(dá)到99%,赤泥催化劑參與反應(yīng)的條件下液收最高達(dá)到93%,則說明相同反應(yīng)條件下A型催化劑比赤泥催化劑活性高,裂解反應(yīng)強,碳的轉(zhuǎn)化率高。

        在比例為60%FCC油漿+40%榆樹灣煤+催化劑2%+添加劑0.50%+注硫劑X%(注硫劑加入比例視現(xiàn)場循環(huán)氫中硫化氫濃度而定,硫化氫濃度控制在(1 500~5000)×10-6)),進(jìn)料量為2.2 kg/h,反應(yīng)器溫度在468℃,22 MPa壓力,氫油比3 000 L/kg的反應(yīng)條件下,煤的轉(zhuǎn)化率在77%以上,液體收率在72%以上,氫耗在8%以下,說明FCC油漿與煤共煉的方案可行。

        6 結(jié)論

        60%FCC油漿與40%濃度的榆樹灣煤共煉過程中,原料循環(huán)泵和高壓進(jìn)料泵運行平穩(wěn),反應(yīng)器溫度穩(wěn)定,說明FCC油漿與煤具有良好的成漿性,F(xiàn)CC油漿與煤共煉的方案可行。A型催化劑適合FCC油漿與煤工業(yè)化使用,轉(zhuǎn)化率更高。

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