ricp组合技术ricp中催化裂化操作单元的作用及调整措施

ricp组合技术ricp中催化裂化操作单元的作用及调整措施

1ricp技术随着中国原油进口的逐渐增加，如何更经济、有效地处理高硫和高金属渣已成为一个突出的技术问题。中国石化石油化工科学研究院在深入分析渣油加氢处理和RFCC反应过程及其问题的基础上,提出了渣油加氢-催化裂化双向组合技术(RICP)。2006年5月RICP技术在中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂1.5Mt/a渣油加氢装置和800kt/a催化裂化装置上首次工业应用。本课题基于渣油加氢-催化裂化双向组合技术RICP中小型开发和工业应用结果,探讨催化裂化操作单元在RICP组合技术中的作用及调整。2催化裂化装置优化改造技术路线通常催化裂化装置有回炼和单程裂化两种主要操作模式。当采用回炼模式操作时,催化裂化操作单元的单程反应苛刻度较低,主分馏塔侧线抽出的HCO和油浆物流会部分或全部返回催化裂化装置的反应器进行回炼转化。这种回炼操作模式通常可以得到较高的轻质油收率,但是会降低装置的处理能力,同时也会增加装置的能耗。单程裂化操作模式通过提高催化裂化装置单程转化深度,达到汽油产率最大化的目的,同时通过外甩油浆或外甩油浆的同时回炼少量HCO、油浆的技术措施来调节装置热平衡和产品分布要求。我国常规催化裂化装置一般采用回炼操作模式来追求最大轻质油收率;国外催化裂化装置通常采用单程裂化模式,除了所加工原料油的特点(主要是中间基、环烷基性质)和最大化生产汽油产品等因素外,其主要目的也是追求装置最大处理量以获得最大经济效益。传统单向组合工艺采用HCO和/或油浆物流在催化裂化操作单元内自身循环的技术路线;而RICP组合技术将其改为:HC()(也可以包括油浆中的澄清油馏分)先与渣油加氢处理原料混合作为渣油加氢处理装置进料的一部分,然后再回到RFCC装置进一步转化,即HCO在加氢处理和催化裂化两大操作单元内大循环操作。因此,催化裂化装置是重油得以最终转化为产品的主要操作单元,同时提供低粘度、高芳香性的HCO和/或澄清油等中间物流作为渣油加氢装置的进料组元之一。3ricp双向组合技术对加速和裂纹操作单元的影响3.1hco催化裂化装置指标分析在RICP组合技术中,催化裂化HCO或澄清油物流与其它加氢装置的进料混合进行临氢处理后返回催化裂化单元再转化。这种技术路线必然对催化裂化装置的回炼物流以及总进料的性质影响较大。催化裂化HCO及模拟工业工况下的中型试验加氢处理后生成油的性质见表1。从表1可以看出,HCO经过加氢后,性质得到明显改善。加氢处理生成油中的硫质量分数仅为0.03%(脱硫率为97%),氮质量分数为0.05%(脱氮率为75%),密度为0.9560g/cm,氢质量分数为11.16%,较催化裂化HCO增加了约1.61个百分点。四组分分析结果表明,HCO临氢改质后饱和烃的质量分数由36.6%上升到70.0%,芳烃和胶质含量显著下降。质谱分析组成结果表明,加氢后链烷烃有所增加,但增加幅度不大。环烷烃和单环芳烃增加幅度显著,三环以上芳烃、总噻吩以及胶质含量显著下降。这非常有利于提高其在催化裂化装置中的裂化性能,同时降低生焦量。另外也说明HCO物流在加氢装置发生的主要为饱和反应,开环裂化反应不多。上业装置上应用RICP组合技术前后催化裂化反应器总进料性质见表2,其中总进料是指进入反应器中所有的烃物流,常规技术反应器总进料是指新鲜进料和自身回炼的HCO和/或油浆物流;RICP组合技术反应器总进料是指新鲜进料和随着加氢尾油返回的临氢改质后的HCO和/或回炼油浆等物流。从表2可以看出,在参与再转化的HCO)物流比率(10%左右)基本一致、原料掺渣率高出3.84个百分点的情况下,RICP组合技术反应器总进料的性质仍要优于常规技术,表现在氢质量分数高出0.24个百分点,饱和烃质量分数高出2.5个百分点,芳烃质量分数降低2.3个百分点。上述结果说明,在常规技术中尽管参与再转化的HC()物流比率仅为10%,但是由于HC()物流具有高芳香性尤其是多环芳烃含量高的特点,使其对催化裂化装置总进料性质的恶化作用较大,同时也说明RICP组合技术中对HC()物流的临氢改质可明显改善催化裂化装置的总进料性质。3.2ricp组合技术与常规技术的比较为了考察临氢处理对HCO)催化裂化再转化的影响,进行了中型单程试验,结果见表3。从表3可以看出,在相同转化率(48.0%)下,HCO加氢生成油的可裂化性能大幅度提高,汽油、柴油和焦炭选择性明显改善,尤其是汽油选择性提高了16个百分点,焦炭选择性降低50%。工业装置上采用RICP组合技术与常规技术的催化裂化操作单元产品分布对比见表4,稳定汽油和柴油性质见表5。从表4可以看出,采用RICP组合技术可提高催化裂化单元掺渣率3.84个百分点,在此基础上还能提高装置处理能力4.4%,而且产品分布明显得到改善,装置总转化率增加0.79个百分点,轻质油(稳定汽油+柴油)收率和总液体(液化气+稳定汽油+柴油)收率分别增加1.90和1.77个百分点,其中稳定汽油产率增加幅度最大,增加了1.59个百分点,焦炭产率降低0.57个百分点,油浆产率减少1.09个百分点。由此可以看出,RICP组合技术明显优于催化裂化HCO直接回炼模式的常规技术。从表5可以看出,RICP组合技术与常规技术的催化裂化稳定汽油性质基本相同,常规技术的稳定汽油烯烃含量略低于RICP组合技术,这与催化裂化装置平衡剂活性略高有关。RICP组合技术的柴油性质优于常规技术,主要表现在密度低,十六烷值高(提高1.3个单位)。4ricp组合技术中故障代理操作单元的调整4.1ricp组合技术方案的工业应用结果基于RICP组合技术特点,催化裂化操作单元呈现可降低生焦产率、提高轻质油尤其是汽油产率和增加装置加工能力的趋势。因此,利用现有催化裂化装置特点、提高装置加工能力将是提升催化裂化装置效益的有效措施之一。如果催化裂化操作单元是因主风量(烧焦负荷)限制处理能力时,提高加工能力的措施是维持掺渣率不变或掺炼渣油量一定、增加其它蜡油的加工量;如果催化裂化操作单元是因后续压缩机或气体分离装置限制处理能力时,提高加工能力的措施是加工蜡油量不变、提高掺渣率;如果催化裂化操作单元的主风量(烧焦负荷)、产品分离和吸收系统还有余量时,提高加工能力的措施是提高掺渣率或增加蜡油加工量,或两者都增加。在RICP组合技术中,提高催化裂化操作单元加工量的两种不同方案的工业应用结果见表6。从表6可以看出,当采用增加蜡油加工量方案时,与常规技术相比,RICP组合技术的催化裂化装置的处理量增加了7.25t/h(增加幅度为7.6%);在掺渣率相近的工况下,转化率提高4.01个百分点,轻质油收率增加3.79个百分点,总液体收率增加4.18个百分点,产品分布得到较大改善。从表6还可以看出,当采用提高掺渣率方案时,与常规技术相比,RICP组合技术的催化裂化装置的处理量增加4.27t/h(增加幅度为4.5%),掺渣率提高10.7个百分点,转化率提高0.78个百分点,轻质油收率增加1.39个百分点,总液体收率增加了1.18个百分点。从提高掺渣率方案的工业应用结果看,充分利用催化裂化装置的烧焦能力、多炼渣油也是RICP组合技术增效的一个途径。4.2ricp组合技术回炼装置催化裂化装置有回炼和单程裂化两种主要操作模式,实施RICP组合技术后对催化裂化装置操作模式也会带来影响。对于采用回炼操作的催化裂化装置而言,由于HCO临氢改性后可裂化性能的提高导致催化裂化装置回炼率大幅度减少。如表6所示,采用增加蜡油加工量方案时,常规技术的催化裂化装置的HCO回炼量为29.80t/h,回炼率高达31%;而RICP组合技术的催化裂化装置总加工量增加了7.6%,HCO再转化量仅为15.25t/h,减少了近50%,说明RICP组合技术因进料性质的改善而大大提高了催化裂化操作单元单程转化深度,提高了装置加工量,达到节能降耗的目的。对于采用单程裂化模式的催化裂化装置而言,由于装置的HCO流量很小,参与催化裂化装置回炼再转化的物流主要为外甩油浆中的澄清油馏分。从文献可知,澄清油同样是密度高、氢含量低、富集芳烃、可裂化性能低的馏分,直接返回催化裂化反应器再转化,其生焦率约为25%～40%,且产气倾向较大,会优先吸附于催化剂上,降低催化剂的裂化性能,从而影响其它原料的裂化反应。如果采用RICP组合技术,将催化裂化装置外甩油浆中的澄清油馏分进行临氢改质后返回催化裂化装置转化,同样可以提高催化裂化装置轻质油收率,大幅度减少外甩油浆量,甚至完全不外甩油浆。4.3调整主分馏塔流取热比例和油浆产率采用RICP组合技术,催化裂化操作单元的产品分布发生明显变化,相应地催化裂化装置的主分馏塔回流热和分配比例会有较大的变化。对于采用回炼操作的催化裂化装置而言,实施RICP组合技术后HCO物流回炼率大幅度降低,使进入主分馏塔的总热量减少,催化裂化主分馏塔的上、下负荷趋于均匀,但是由于汽油等轻质油品的增多,需要适当调高主分馏塔上部回流的取热比例,以保证油品的正常分割,而油浆产率的减少也会影响油浆回流取热比例和后续的换热系统,需要对分馏塔底液面和温度进行调整。对于单程裂化的催化裂化装置而言,如果将油浆中的澄清油引出经临氢改质后返回催化裂化装置进行再转化,则进入回炼塔的总热量将有所增加,需要适当调整主分馏塔回流的取热量,而油浆产率大幅度减少会影响油浆回流取热比例以及后续原料油换热系统的调整。催化裂化装置的HCO或澄清油物流中均含有催化裂化催化剂和其它固体颗粒物。为减少上述颗粒物随HCO或澄清油进入加氢装置沉积造成催化剂床层压降升高和积炭增加,需要提高反应器旋风分离器效率来降低进入主分馏塔催化剂颗粒物的总量,同时调整主分馏塔HCO抽出位置,加强塔内固体颗粒物洗涤并增设精密过滤器除去HCO或澄清油中催化剂颗粒。此外,还必须增设HCO或澄清油中固体颗粒物超标情况下将HCO或澄清油物流导出RICP组合技术流程的事故应急系统,保证RICP组合技术灵活、平稳运转。4.4新一代催化剂ricc-1RICP组合技术给催化裂化操作单元带来了多方面影响,相应地催化剂体系也必须进行相应调整。为此,石油化工科学研究院开发了与RICP组合技术相配套的新一代催化裂化催化剂RICC-1。表7为RICC-1催化剂的初步应用结果。从表7可以看出,在处理量增加7.71t/h、掺渣率增加5.33个百分点的情况下,转化率提高0.44个百分