qianlian催化装置技术改造

前郭石化前郭石化 100100 万吨万吨 年重油催化装置年重油催化装置 MIP CGPMIP CGP 技术应用技术应用 1 1 原装置概况 原装置概况 中国石油天然气股份有限公司前郭石化分公司重油催化裂化装置由洛阳石 化工程公司设计 1990 年建成投产 装置设计进料量 80 万吨 年 原料为吉林 原油的常压渣油 两器采用高低并列布置 第一再生器和沉降器同轴布置 第 二再生器和第一再生器并列布置 第一再生器为湍流床常规再生 第二再生器 为完全再生 半再生催化剂通过密相输送管送至第二再生器 主风机组采用四 机组配置 烟气进入 CO 焚烧炉和余热锅炉回收热能后排空 1995 年由洛阳石 化工程公司对该装置进行改造 一 二再烟气分流 一再烟气维持原有流程 二再烟气在烟机后和一再烟气混合进 CO 焚烧炉 同时对余热锅炉进行了改造 2004 年对该装置进行技术改造 设计处理能力达到 100 万吨 年 再生部 分维持原有两器的基本形式 一再维持壳体不变 改造内构件 二再底部增加 烧焦罐和新增一台外取热器 二再稀相增加了内取热盘管 更换了分馏塔 改 造了气压机 新增一台二再余热锅炉 由于受到改造投资的限制 主风机组利 旧 主风不足部分由原一催化 2 主风机提供 2 2 催化装置技术改造原因 催化装置技术改造原因 催化装置 04 年技术改造后 最初阶段装置运行效果不好 主要是生焦率高 达 9 0 以上 加工量低 经过一段时间的优化调整 由于受再生系统烧焦能 力制约 装置加工量始终无法达到设计处理能力要求 并且由于余热回收系统 主风机组没有进行彻底改造 导致装置运行能耗增加 从运行情况看 装置主 要存在以下问题 2 1 产品质量不能满足新标准的要求产品质量不能满足新标准的要求 催化装置汽油降烯烃的措施为回炼部分粗汽油并应用降烯烃催化剂 催化 汽油烯烃含量仅仅能够降到 40 左右 进一步降低汽油烯烃需要增加汽油回炼 量 这就会导致干气和焦炭增加较多 轻质油品收率受到较大影响 要进一步 使全厂汽油达到欧 规定的汽油质量标准 质量标准 烯烃 18v 当前工 艺很难满足要求 2 22 2 装置运行能耗较高装置运行能耗较高 2004 年装置改造设计能耗为 2980MJ t 原料 71 17 104kcal t 原料 装 置实际运行能耗高达 4055MJ t 原料 96 85 104kcal t 原料 远远高于设计 数据 也远高于国内同类装置的能耗水平 主要原因分析如下 1 机组部分耗电量大 由于装置现有主风机组能力不足 装置烧焦用风由两台主风机并联运行供 给 装置现有四机组和原一催化 2 风机 该四机组实际运行效率较低 耗汽量 大 同时为了二再运行平稳 启用一台备用增压机为二再单独供风 几台机组 都超过最佳设计点运行 运行效率低 装置电耗高 标定装置实际耗电比设计 耗电量高出 1466Kw 折合能耗 145 8 MJ t 原料 3 48 104kcal t 原料 2 装置实际生焦率大 装置生产运行中 生焦率一直偏高 即使经过装置的不断摸索和调整 实际生 焦率也达到 9 2 高于设计值的 8 5 而由于后部余热锅炉的问题 使得所增 加的生焦的能量几乎没有回收 导致装置能耗增加 278 3MJ t 原料 6 65 104kcal t 原料 3 余热锅炉系统能量回收效果差 装置原有的一台余热锅炉为串联布置 过热段 蒸发段 过热段 蒸发段 省煤段 流程复杂 压力降大 并且 CO 焚烧炉偏小 使得一再烟气不能全部 进入余热锅炉 有 5 10 走旁路 并且 CO 焚烧炉出口烟气中 CO 含量高达 3 6 4 2vol 大量化学能没有回收 装置原设计外供中压蒸汽 11 1t h 外输 低压蒸汽 56 3t h 实际外供中压蒸汽 15 9t h 外输低压蒸汽 24 8t h 装置 能耗增加 669MJ t 原料 15 98 104kcal t 原料 2 32 3 装置原料适应性差 操作弹性小装置原料适应性差 操作弹性小 受到装置两器设备尺寸所限 两器部分总的烧焦能力已基本达到上限 处 理量主要受到烧焦能力的限制 当原料稍差时 装置生焦率增加 装置的处理 量偏低 造成上下游装置都不能满负荷运行 对全厂经济效益有较大影响 针对催化装置运行中存在的上述问题 分公司决定对该装置进行技术改造 改造要采用成熟可靠的技术 首先要降低装置生焦 降低装置能耗 同时要考 虑下一步产品质量换代升级的需要 因此结合我公司生产装置实际情况 确定 本次改造采用 MIP CGP 技术 3 3 MIP CGPMIP CGP 工艺技术特点简介工艺技术特点简介 MIP CGP 技术是由中国石化北京石油化工科学研究院 RIPP 开发 该工艺 在改善汽油质量的同时 还能够提高丙稀产量 该工艺的主要特点是将提升管 反应器分为两个串联的反应区 通过控制各反应区适宜的操作条件 并充分利 用催化剂的活性组员 使烃类进行选择性的裂化反应 生成富含异构烷烃的汽 油和丙稀 在生产清洁汽油的同时 为化工装置提供更多的丙稀原料 4 4 主要改造内容 主要改造内容 主要改造内容有 新增串联式提升管反应器及框架 新设计待生催化剂循环线路 待生循环催化剂自预汽提段下方引出 通 过待生滑阀进入现有沉降器 二再抽出口结构优化 增加溢流斗 并对原大孔分布板开孔位置进行调 整改造 余热锅炉系统改造 一二再余热锅炉省媒器更换 并对过热系统进行相 应技术改造 分馏塔塔体利旧 但上部由于液化气量的增加 需要适当调整开孔率 即 17 30 层更换塔板 固定件利旧 分馏及吸收稳定系统部分冷换设备相应改造 5 5 改造后装置运行情况 改造后装置运行情况 装置应用 MIP CGP 技术改造后于 2007 年 9 月 29 日一次开车成功 装置进 油后生产运行比较平稳 经过短时间优化调整 技术指标基本达到了预期要求 产品分布稳定 生焦率降低 产品质量也得到改善 汽油烯烃控制 38 左右 辛烷值达到 91 液化气中丙稀含量也达到 32 左右 可以调整汽油中烯烃含量 装置开工后催化剂自然跑损量下降 运行初期催化剂单耗在 0 7 以下 主要是 改造中采取了相应措施 对再生器内构件进行改造 一再采用主风分布板代替 分布环 并更换了旋分器 增加了床层的稳定性 催化剂单耗降低 装置运行到 11 月初临时停工 11 月份 13 日开工后 系统不稳定 再生器 有跑剂现象 一再藏量最低降到 43 吨 因此这期间加快补充新鲜催化剂量 催 化剂单耗较高 系统平衡剂活性较高 分析达到 67 为保证适宜的反应深度 操作上只好降低反应温度 为降低系统平衡剂活性 于 12 月 21 日向系统加入 平衡剂 停止加新鲜剂 系统平衡剂活性下降到 64 反应温度也可以提高到 495 左右 调整操作后产品质量略有改善 烯烃含量有小量上升 辛烷值也略 有上升 6 6 装置标定情况 装置标定情况 装置采用 MIP CGP 技术改造后经过两个月的运行 生产比较稳定 为检验 改造后装置生产运行效果 主要是物料平衡和产品质量 我们于 2007 年 12 月 26 日 28 日对装置进行标定 标定结果如下 6 1 原料性质原料性质 装置原料为吉林原油常压渣油 性质比较稳定 改造前后标定原料残炭值 变化不大 密度略有下降 详见表 2 改造前标定改造后标定 2005 92007 12 催 化 剂DOCOCGP C 密度 20 g cm30 89580 8911 粘度 mm2 s 100 17 813 6 110 13 912 4 凝点 4036 残炭 m 3 73 7 水分0 060 24 元素组成 m S0 12 族组成 m 饱和烃57 0165 3 芳 烃30 3626 0 胶 质12 258 41 沥青质0 380 29 重金属含量 ppm Fe0 750 91 Ni0 520 38 V0 340 07 Ca2 1 k0 39 Mg0 18 Cu0 250 12 Na0 610 74 馏程 初馏点265274 10 366380 30 434440 50 504 300 馏出 v 21 350 馏出 v 63 500 馏出 v 4943 550 馏出 v 5348 日 期 6 2 操作参数 见表操作参数 见表 3 改造前标定改造后标定 2005 92007 12 催 化 剂DOCOCGP C 生产方案0 柴油0 柴油 新鲜原料量 t h120 87125 02 回炼油量 t h122 8 油浆量 t h5 6 一反出口温度 TRC101497 498492 二反出口温度 457 原料预热温度 210200 一再密相温度 668680 二再密相温度 715698 沉降器顶压力 kpa G 170175 一再顶压力 kpa G 240232 二再顶压力 kpa G 220227 回炼比 m m0 150 02 雾化蒸汽量 t h6 2 56 2 汽提蒸汽量 kg h4 54508 预提升蒸汽量 kg h2 5 1 53040 终止剂 粗汽油 流量 kg h9 11 外循环滑阀阀位4 一再烧焦比例 82 96 一再烧焦强度 kg h t158 5 一再耗风指标 Nm3 kg8 99 二再耗风指标 Nm4 kg17 91 备注两段提升管MIP CGP 日 期 6 3 物料平衡 物料平衡 改造后装置原料性质基本没有变化 但产品分布明显改善 从改造前后标 定数据看 主要表现在液化气产率高 轻质石油产品 汽油 柴油 液化气 收 率有较大提高 生焦率降低 干气产率降低 装置处理能力提高 可以满足 100 万吨 年加工量要求 详见表 1 表 1 改造前后物料平衡 表表 1 1 物料平衡物料平衡 日 期改造前标定改造后标定 物 料 2005 92007 12 催 化 剂 DOCOCGP C 新鲜原料量 t h 120 87125 01 物料平衡 m 干 气 3 232 10 液 化 气 18 9520 29 汽 油 35 6243 04 轻 柴 油 29 4423 06 油 浆 3 293 54 焦 炭 8 977 47 损 失 0 500 50 合 计 100 00100 00 轻质油收率 m 65 0666 1 液化气 汽油 柴油收率 m 84 0186 39 从标定结果看 改造后装置加工量提高 加工量由 120 87 吨 小时提高到 125 01 吨 小时 每小时提高加工量约 5 吨 改造后汽油产率提高 液化气产率 提高 柴油产率降低 生焦率降低 1 5 干气产率降低 目的产品产率有较大 提高 轻质油 液化气收率提高了 2 38 6 4 产品性质 产品性质 汽油 改造后汽油烯烃含量降低 目前一般在 35 左右 汽油辛烷值在 90 以上 操作上还有进一步降低汽油烯烃的潜力 柴油 采用 MIP CGP 技术 柴油质量变差 密度达到 0 8943 g cm3 十六烷值下 降 油浆 改造后油浆密度增加 由改造前 0 9453 g cm3提高到 1 0605 g cm3 重质油 在提升管内充分进行裂化 使油浆密度上升 液化气 改造后液化气中丙烯浓度上升 从表中可以看出 改造前标定液化气中丙 烯浓度提高了 2 84 6 结论 结论 前郭石化分公司催化装置采用 MIP CGP 技术改造 经过一段时间运行 产 品分布和产品质量均有较大改善 新工艺具有较强的重油转化能力 装置改造 后产品分布有较大改善 轻质石油产品收率可以提高一个百分点以上 生焦率 降低一个百分点 干气产率明显降低 降低了装置的能耗 产品质量有所改善 汽油烯烃含量降低 改造达到了预期的效果 表 4 催化剂性质 改造前标定改造后标定改造前标定改造后标定 2005 92007 122005 92007 12 催 化 剂DOCOCGP CDOCOCGP C 化学组成 m Al2O3 Na2O Fe2O3 Re2O3 筛分组成 m 0 20 m 20 40 m 40 80 m 80 100 m 100 m 密度 kg m3 充气密度819 2734 2 806 5 701 7 沉降密度824 5794 5 833 3 841 1 压紧密度912 9878 8 912 4 909 6 骨架密度 2 74 2 832 652 12 孔体积 ml g 比表面积 m2 g 待生剂含炭量 m 1 181 45 半再生剂含炭量 m 0 220 24 再生剂含炭量 m 0 070 07 磨损指数 m h 1 微反活性 m 6464 重金属含量 ppm Fe 0 11 Ni 0 1 V 0 01 Ca 0 01 k 0 15 Mg 0 01 Cu 0 02 Na 0 30 日 期 新鲜剂平衡剂 表 5 稳定汽油 柴油性质 物料 改造前标定改造后标定改造前标定改造后标定 项目2005 92007 122005 92007 12 催 化 剂DOCOCGP CDOCOCGP C 密度 20 g cm30 70450 6960 86660 8943 酸度 mgKOH 100ml0 61 952 23 博士试验通过通过 腐蚀 铜片试验 合格合格 诱导期 min719914 焦质mg 101ml1 2 残炭0 399 蒸汽压 kpa7174 碱性氮 ppm0 95117 46314 辛烷值 RON90 2 90 591 89 8 MON 粘度 mm2 s 20 3 782 15 50 2 053 19 苯胺点 48 132 6 氧化安定性 总不容物1 十六烷指数39 533 凝点 2 4 闪点 7280 S ppm55401952 31700 族组成 荧光法 m 饱和烃 47 4 56 6 烯 烃 42 1 33 6 芳 烃 10 5 9 8 馏程 初馏点 40 35 176 191 10 52 47 198 217 30 64 57 224 242 50 81 71 261 267 70 110 99 308 302 90 149 146 350 345 95 161360 干点 176 176 370 374 稳定汽油轻柴油 表 6 回炼油 油浆性质 物料 改造前标定改造后标定改造前标定改造后标定 项目2005 92007 122005 92007 12 催 化 剂DOCOCGP CDOCOCGP C 密度 20 g cm30 91391 00590 94531 0605 粘度 mm2 s 50 80 19 54 7 929 47 9 26 100 110 14 2 10 9 17 9 15 2 凝点 39214115 残炭 m 0 090 122 312 固含量 g l 22 元素组成 m C0 22 S0 190 19 族组成 m 饱和烃67 1 58 40 57 3 芳 烃25 9 34 93 34 5 胶 质6 72 6 40 7 99 沥青质0 28 0 27 0 21 重金属含量 ppm Fe6 428 5 Ni1 561 5 V0 520 67 Ca2 64 K0 72 Mg0 41 Cu0 280 08 Na0 80 9 馏程 初馏点 276 217 263 252 10 392 388 428 431 30 403 401 457 451 50 415 405 482 472 70 426 415 520 504 90 451 428 95 461 KK 483 458 300 馏出 v 0 5 1 0 5 0 5 350 馏出 v 2 3 1 1 500 馏出 v 58 79 550 馏出 v 70 87 回炼油油浆