通过对标某炼化板块催化装置的主要经济技术指标, 发现2020年上半年该装置液态烃中丙烯含量38.52%, 略低于2018年炼化板块平均值(平均值38.91%), 但丙烯产率仅4.19%, 与炼化企业平均水平(丙烯平均产率5.63%)存在较大差距。表1为催化车间2020年1-6月丙烯产率。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 2020年1-6月装置丙烯产率 Table 1 Propyleneyield of the plant from January to June in 2020 加工量/t 丙烯产量/t 丙烯产率/% 2020年1月 64 478 3 071 4.76 2020年2月 53 556 1 612 3.01 2020年3月 54 648 1 771 3.24 2020年4月 54 419 2 803 5.15 2020年5月 63 940 2 884 4.51 2020年6月 62 425 2 776 4.45

表1 2020年1-6月装置丙烯产率 Table 1 Propyleneyield of the plant from January to June in 2020

某炼油厂聚丙烯装置设计产能40 kt· a^-1, 2020年1~6月加工量为14 917吨, 加工负荷74.6%, 聚丙烯装置产能有富余。为此, 综合催化装置丙烯产率及聚丙烯装置产能情况, 炼油厂计划通过增加催化装置丙烯产率, 扩大聚丙烯产能。

采用助剂形式增产丙烯, 优点是方便、快捷、灵活, 而且可以在现成的装置上直接应用, 不需要将装置进行改造。通过与某催化剂厂进行多次技术交流, 并借鉴行业经验, 装置拟定采用加入丙烯助剂的措施, 以提高丙烯产率。P-MAX丙烯助剂以高丙烯选择性改性择形沸石为活性组元, 组合基质技术和助剂制备技术, 在高效增产低碳烯烃技术的基础上, 通过提高FCC液化气中C₃/C₄比的技术路线来进一步最大限度地提高丙烯选择性。P-MAX丙烯助剂拥有产气率高、丙烯选择性好、水热稳定性好和助剂耐磨性能好等特点。

某炼油厂催化裂化装置加工能力800 kt· a^-1, 主要处理常减压装置和焦化装置的蜡油和渣油。装置采用双提升管反应器, 两器为高低并列型式, 使用VQS旋流快分、催化剂分布器、稀相管加二密相环形床和背压式气压机等技术。催化装置两段提升管多产丙烯试验的空白试验从2020年7月7日8时开始, 到2020年7月14日8时结束, 操作参数与催化日常操作参数基本一致。

2020年7月14日8时开始加入丙烯助剂, 通过小型加料系统加入反再系统, 每天加入量为系统藏量的1.0%(约2.0 t), 6天内系统助剂达5%(12 t), 而后减少助剂加入量, 维持这一水平, 直至平衡(占系统藏量约5%)。表2为主催化剂MAC和丙烯助剂P-MAX的物理性能。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 主催化剂MAC和丙烯助剂P-MAX的物理性能 Table 2 Physical properties of main catalyst MAC and propylene auxiliary P-Max MAC P-MAX 灼烧减量/% 11.2 5.9 ω (Al2O3)/% 49.0 27.8 磨损指数/% 2.0 3.0 密度/g· mL-1 0.77(表观松密度) 0.84(堆比) D(V, 0.5)/μ m 72.6 78.9 (0~20) μ m体积分数/% 1.3 1.3 (0~40) μ m体积分数/% 16.1 13 (0~149) μ m体积分数/% 90.9 88.4

表2 主催化剂MAC和丙烯助剂P-MAX的物理性能 Table 2 Physical properties of main catalyst MAC and propylene auxiliary P-Max

系统加入丙烯助剂, 丙烯助剂和主催化剂型号不同, 存在磨损指数和粒度等物理性能的差异, 容易产生过多的细粉, 应密切关注油浆固含和烟机入口浓度等参数, 防止系统跑剂^[2]; 丙烯助剂加入后, 会影响产品分布, 应关注气压机和吸收稳定的负荷; 丙烯助剂在一定程度上影响产品质量。

2020年7月20日8时-7月27日8时进行标定, 原料性能及主要操作参数如表3~4所示。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 原料性能 Table 3 Raw material property 空白标定 实施后标定 偏差 密度/g· cm-3 907.2 903.6 -3.6 馏程/℃ 初馏点 273 266 -7 10% 371 365 -6 50% 433 426 -7 90% 517 508 -9 97% — — — ω (残炭)/% 2.561 2.099 -0.462 酸值/mgKOH· g-1 0.175 0.181 0.006 硫含量/% 0.49 0.38 -0.11 盐含量/mg· L-1 2.80 2.319 -0.481

表3 原料性能 Table 3 Raw material property

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 主要操作参数 Table 4 Main operating parameters 空白标定 实施后标定 处理量/t· h-1 85.4 84.6 渣油质量分数/% 21.45 20.71 一提反应温度/℃ 502 503 二提反应温度/℃ 518 518 原料预热温度/℃ 208 208 回炼油量/℃ 16 15 回炼油浆量/℃ 4 4 反应压力/MPa 0.28 0.27 再生器压力/MPa 0.30 0.29 密相温度/℃ 690 685 主风流量/(m3· min-1) 1 408 1 402 分馏塔顶压力/MPa 0.26 0.26 分馏塔顶温度/℃ 108 108 柴油抽出温度/℃ 240 239

表4 主要操作参数 Table 4 Main operating parameters

由表3可以看出, 加入丙烯助剂后原料性质发生变化, 原料密度较实施前下降3.6 g· cm^-3; 原料馏程各阶段温度略有下降; 原料残炭质量分数降低0.462%。加入助剂后原料性质略有好转, 有助于降低干气和焦炭产率, 提高总液体收率。

在丙烯助剂标定过程中, 严格控制主催化剂消耗量为(1.0~1.2) kg· t^-1(原料), 催化剂活性保持63%~65%, 丙烯助剂占系统藏量约5%。

3.1 产品分布和丙烯产率

装置加入丙烯助剂, 产品分布和丙烯产率见表5。由表5可以看出, 加入丙烯助剂, 产品分布和丙烯产率变化较大。(1) 液态烃及丙烯产率上涨较多, 分别上升1.60%和1.24%; (2) 汽油产率下降明显, 降幅达1.39%, 柴油及总液收略有下降。以上数据基本符合P-MAX多产丙烯催化剂特性, 通过牺牲部分轻质油收率达到多产液化气的目的。证明多产低碳烯烃助剂的作用主要是将基础催化剂裂化后的C₆~C₁₂烯烃选择性裂化成C₅以下烯烃^[3]。表6为实施前后液态烃丙烯含量和丙烯收率的变化。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 产品分布和丙烯产率 Table 5 Product distribution and propylene yield 空白标定 实施后标定 偏差 处理量/t 14 351 14 215 -136 蜡油比/% 77.21 79.29 2.09 渣油比/% 22.79 20.71 -2.09 干气/% 3.86 3.94 0.08 液态烃产率/% 14.43 16.03 1.60 汽油产率/% 42.52 41.13 -1.39 柴油产率/% 30.35 30.08 -0.27 油浆/% 0 0 0 焦炭/% 8.74 8.72 -0.02 损失/% 0.1 0.1 0 轻质油收率/% 72.87 71..71 -1.16 总液收/% 87.3 87.24 -0.06 丙烯产率/% 4.33 5.57 1.24

表5 产品分布和丙烯产率 Table 5 Product distribution and propylene yield

表6

Table 6

表6(Table 6)

表6 液态烃丙烯含量和丙烯收率的变化 Table 6 Changes of liquid hydrocarbon propylene content and yield of propylene 日期 液态烃丙烯体积分数/% 丙烯产率/% 日期 液态烃丙烯体积分数/% 丙烯产率/% 7月7日 34.89 4.26 7月20日 43.84 5.59 7月8日 37.28 4.62 7月21日 40.29 5.86 7月9日 36.22 4.20 7月22日 38.72 5.47 7月10日 37.34 4.35 7月23日 40.47 5.75 7月11日 38.06 4.24 7月24日 38.38 5.37 7月12日 39.23 4.26 7月25日 43.73 5.58 7月13日 39.17 4.41 7月26日 44.30 5.38

表6 液态烃丙烯含量和丙烯收率的变化 Table 6 Changes of liquid hydrocarbon propylene content and yield of propylene

由表6可见, 加入丙烯助剂, 液态烃中丙烯含量上升, 丙烯产率提高, 表明加入P-MAX丙烯助剂有助于生成高附加值产品丙烯, 此次标定期间装置总液收没有明显下降, 符合调整产品结构的目的。

3.2 产品质量

3.2.1 汽油

装置加入丙烯助剂, 汽油质量(平均值)变化情况如表7所示。

表7

Table 7

表7(Table 7)

表7 汽油质量变化情况 Table 7 Change of gasoline quality 空白标定 实施后标定 偏差 馏程/℃ 10% 47 45 -2 50% 85 86 1 90% 160 162 2 终馏点 189 190 1 芳烃体积分数/% 15.9 — — 烯烃体积分数/% 42.1 42.4 0.3 饱和烃体积分数/% 42 — — 辛烷值 91.0 91.2 0.2

表7 汽油质量变化情况 Table 7 Change of gasoline quality

由表7可以看出, 加入丙烯助剂, 汽油产品质量发生变化, 汽油烯烃含量略有上升, 辛烷值上升0.2个单位; 终馏点变化不大, 上升1 ℃。表明加入丙烯助剂后对汽油性质影响较小, 主要影响烯烃和辛烷值^[4]。

3.2.2 液态烃

装置加入丙烯助剂前后, 液态烃组分(平均值)如表8所示。

表8

Table 8

表8(Table 8)

表8 液态烃组分 Table 8 Liquid hydrocarbon components 体积分数 空白标定 实施后标定 偏差 ϕ (空气+甲烷) 2.1 1.56 -0.54 ϕ (乙烷+乙烯) 0 0 0 ϕ (丙烷) 6.78 7.46 0.68 ϕ (丙烯) 38.06 40.53 2.47 ϕ (异丁烷) 14.79 14.53 -0.26 ϕ (正丁烷) 8.22 7.37 -0.85 ϕ (正丁烯+异丁烯) 16.04 15.36 -0.68 ϕ (反丁烯) 8.03 7.02 -1.01 ϕ (顺丁烯) 5.97 5.48 -0.49 ϕ (戊烷及以上) 0.01 0.69 0.68

表8 液态烃组分 Table 8 Liquid hydrocarbon components

由表8可以看出, 加入丙烯助剂前后液化气组分发生变化, 丙烯含量上升明显, 增长2.47%; 碳四组分下降明显。表明丙烯助剂对增产丙烯有较大帮助^{[5, 6, 7]}。

(1) 加入丙烯助剂后液态烃和丙烯产率上升明显, 汽油产率下降较多, 柴油产率略有下降, 总液收基本不变。

(2) 丙烯助剂增产丙烯效果明显, 标定期间丙烯产率增加1.24%。

(3) 加入丙烯助剂, 汽油、柴油质量无明显变化, 液态烃组分有变化。

(4) 丙烯助剂占系统藏量5%时, 装置经济效益明显提升。

(5) 加入丙烯助剂对催化剂跑损及吸收稳定负荷造成影响, 应关注。