催化裂化装置再生器尾燃原因分析及优化措施

针对中国石化扬子石油化工有限公司2.0Mt?a催化裂化装置再生器尾燃严重的情况,根据生产实际和烧焦理论,从装置生焦量、再生器内催化剂流化状态、催化剂内循环量、外取热量和助燃剂的使用等方面讨论了产生尾燃的原因并提出优化措施。结果表明:再生器尾燃主要是因为上述因素对烧焦罐的烧焦温度、焦炭反应时间、催化剂上炭分布产生影响,使CO无法在烧焦罐中完全燃烧,从而进入稀相段并发生剧烈反应造成的;通过调整装置生焦负荷、各再生催化剂输送管路中的输送风量、控制合适的催化剂内循环量和外取热量等措施可缓解再生器尾燃现象。     

前置式烧焦罐高效再生器数学模拟与操作分析

以催化剂再生动力学和快速床流态化理论为基础,建立了催化裂化装置前置式烧焦罐高效再生器数学模型。对工业装置进行的4次标定数据验证了数学模型,证明烧焦罐内传热传质均存在轴向返混,并且返混程度较大。本文开发了高效再生器数学模拟软件,可以计算烧焦罐内轴向密度分布、温度分布、催化剂上碳含量分布和气体中氧浓度分布以及再生剂含碳量等。以模拟软件对工业高效再生器几个主要操作因素(催化剂循环比、烧焦罐主风比例和二密相床催化剂藏量)进行了考察,并对齐鲁石化公司北催化裂化装置高效再生器烧焦能力进行了考察。     

催化裂化高效再生器多级混合模型及其应用

建立了催化裂化装置烧焦罐高效再生器多级混合模型,模型参数(混合槽级数)数值表明,烧焦罐内返混程度较大。以模型考察催化剂循环比对高效再生器烧焦效果的影响,循环比提高有利于降低再生剂含碳量,但循环比大于1.5后效果不明显。模拟计算还表明,只要普通两段再生器第一段密相床流化状况良好,则其烧焦效果与烧焦罐高效再生器的不相上下。     

DCC-Ⅱ型催化裂解装置再生系统的改造

中国石油化工股份有限公司荆门分公司0．8Mt／a的DCC-Ⅱ型催化裂解装置再生系统运行中出现了：①第二密相床（再生沉降器底部）部分区域死床造成催化剂大量跑损,②再生和循环斜管催化剂输送波动,③沉降器稀密栩温差超高产生尾燃等问题。在采取将再生沉降器二级旋风分离器料腿翼阀位置提高至稀相,对第二密相床流化风分布管进行改造,在烧焦罐内增加待生催化剂分配器等措施后,问题得到了解决。     

高积炭连续重整催化剂器内再生实践

高积炭连续重整催化剂由于碳含量远远超过再生系统正常运行所允许的水平,正常的器内连续再生会导致催化剂载体晶相破坏及内构件损坏。以某连续重整装置异常停工导致催化剂碳含量异常增加为例,在重整反应系统未进料的情况下,通过严格控制再生烧焦区入口温度、入口氧含量、催化剂循环量等参数,在再生器内依次通过固定床烧焦、移动床连续烧焦模式,实现了降低装置内催化剂碳含量的目的,然后通过反应进料并提高反应温度增加积炭的方式满足再生系统运行的条件,最终实现了催化剂正常再生,使催化剂活性得到完全恢复,成为国内首例高积炭连续重整催化剂器内再生的成功案例。     

蜡油FCC装置改为完全再生工艺的技术分析

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司Ⅰ套蜡油FCC装置设计加工能力1.4 Mt/a,采用单段常规再生技术。2009年由于进料性质变轻,出现了再生器密相温度低,稀相温度超标、再生滑阀全开、滑阀差压低、再生烧焦效果差、平衡剂碳含量居高不下等现象,给正常的生产操作带来了不便。为解决上述问题,2010年改成完全再生工艺。针对再生器后部易发生尾燃和催化剂跑损问题,采取了提高主风量、加入CO助燃剂等措施。实施后,提高了再生器烧焦效果,催化剂碳质量分数在0.05%左右,活性上升约7个单位,单耗降低,液化石油气和汽油收率增加。2011年再生器内取热系统切除,原料以加氢蜡油为主,加工能力可达到1.6 Mt/a。汽油收率达到50%左右,轻液收率约90%,优化了产品分布,证实了完全再生工艺的适用性。     

催化裂化装置前置烧焦罐提高烧焦强度实验与研究

长岭石化公司通过对烧焦罐改造前后对比分析得出造成尾燃现象的根本原因是烧焦罐底部烧焦不均,再生系统烧焦强度下降,再生器顶超温、尾燃。通过烧焦罐底部注入燃料油实验,分析了喷燃料油对烧焦罐烧焦强度、再生剂性质、产品分布的影响。提出了喷燃料油实验可行性研究结论,为指导装置生产提供了依据。     

重油催化裂化装置的技术改造

介绍了福建炼油化工有限公司重油催化裂化装置自开工投产以来存在的问题，以及针对这些问题进行改造和改造后所取得的成效，如针对原料重质化、重金属含量高，如何提高产品收率；催化剂跑损，第一、二段再生器烟气混合后发生尾燃的现象以及汽提效率、烧焦效果等问题得到了根本的解决。     

催化裂化装置采用CSC快分技术的改造

扬子石油化工股份有限公司炼油厂0．80Mt/a重油催化裂化装置采用CSC快分技术(带有密相环流预汽提器的粗旋快分技术)进行改造,得到了如下效果：①解决了装置存在的安全问题;②提高了装置的处理量;③产品分布得到改善：焦炭产率降低了0．8个百分点,轻质油收率提高了1．5个百分点;④待生催化剂汽提效果行到改善,其氢碳质量比下降到6．4％;⑤由于焦炭产率降低和待生催化剂氢碳比的下降,再生器烧焦负荷下降,催化剂再生效果改善,在处理量增加的情况下,再生催化剂碳含量仍保持在0.14％。     

0.5Mt/a重油催化裂化装置再生强化技术改造

中海石油中捷石化0.5 Mt/a重油催化裂化装置于2012年6月进行了强化再生技术改造并取得成功,通过在再生器密相床层内设置中国石油大学(北京)开发的Crosser强化格栅,强化了再生器床层内的气固相间接触,改善了主风沿床层横截面的均匀分布,实现了高效再生,装置多项技术指标均得到了显著的提升。改造后标定数据表明:再生器密相床层水平温差由15℃降低至3℃;稀相水平温差由37℃降低至2℃;原来存在的稀相尾燃超温问题基本得到消除,CO助燃剂由此可以降低2/3;在原料质量变差、用风量降低约10.9%、再生器催化剂烧焦反应时间减少12%的不利前提下,再生剂碳质量分数仍可由0.10%降至0.06%。不仅降低了装置能耗,而且保证了催化剂活性不下降、装置产品分布不变差,并消除了再生器稀相设备超温的重大安全隐患,创造了可观的经济效益。     

重油催化裂化装置多掺炼渣油技术改造分析

总结了重油催化裂化装置多掺炼渣油技术改造后的运行工况 ,对比分析了装置改造前后装置掺渣能力、再生器烧焦能力、焦炭组成和装置热平衡等方面的区别 ,通过压力平衡和热平衡核算 ,重点分析了外取热器运行工况 ,并对装置目前仍存在的问题提出建设性意见     

提高催化裂化装置掺渣比的问题和对策

为提高加工劣质原油的效益,中国石油化工股份有限公司洛阳分公司Ⅰ套催化裂化装置进料掺渣比逐步提高至30％,预计达到50％.提高掺渣比后,催化剂型号由CORH更换为CRSC,装置出现了主风量不足、再生器缺少有效的取热手段、油浆固含量时有升高、两器料位波动等问题.2014年2月与2013年11月产品标定结果相比,汽油收率降低1.65百分点,辛烷值降低0.34单位,焦炭上升0.57百分点,气体和柴油收率升高,产品分布不理想.通过研究分析,装置在较高掺渣比进料下高效运行时应采取引空压风补充主风量、适当加入CO助燃剂来提高氧气燃烧利用率、提高油浆循环量、降低分馏塔底温度和油浆停留时间、调整反应系统蒸汽等措施,并提出2015年大检修时更换大风量主风机组、恢复内取热系统、优化油浆系统换热流程等建议以保证装置在下一周期的高效运行.     

重催装置进料在高掺重比情况下的优化操作探讨

介绍了重油催化裂化装置进料掺重比变化情况和提高掺重比的限制因素。通过调节两个再生器的烧焦比例，适当增加汽提蒸汽、雾化蒸汽和分馏塔底搅拌蒸汽的量，回用低磁催化剂，采用MGD工艺和调整柴、汽油切割点，优化能量回收系统，解决了进料掺重比提高引起的烧焦负荷不足、平衡催化剂活性下降、汽油烯烃含量和硫含量升高、以及综合能耗升高等问题。     

重催装置进料在高掺重比情况下的优化操作探讨

介绍了重油催化裂化装置进料掺重比变化情况和提高掺重比的限制因素。通过调节两个再生器的烧焦比例，适当增加汽提蒸汽、雾化蒸汽和分馏塔底搅拌蒸汽的量，回用低磁催化剂，采用MGD工艺和调整柴、汽油切割点，优化能量回收系统，解决了进料掺重比提高引起的烧焦负荷不足、平衡催化剂活性下降、汽油烯烃含量和硫含量升高、以及综合能耗升高等问题。     

硫转移剂对两段再生催化裂化装置热平衡的影响

应用硫转移剂是实现催化裂化烟气脱硫的理想方式。近年来,有关硫转移剂在催化裂化装置工业应用的报道层出不穷,但有关应用过程中对装置热平衡影响的研究较少。该文根据JF–SN1P硫转移剂在某公司2.8 Mt/a两段再生催化裂化装置的工业应用实际,量化分析了JF–SN1P硫转移剂对催化裂化装置热平衡的影响。结果表明,JF–SN1P剂有促进CO燃烧转化成CO₂的助燃作用,可使催化裂化贫氧再生段CO含量由6.8%降至3.5%,CO₂含量由13.2%升至16.4%;焦炭在贫氧段完全燃烧比例随之增加,贫氧段烧焦放热增加,总反应再生烧焦放热增加,占总烧焦放热比例增加9.98%;贫氧段再生烟气中可释放的CO燃烧热量减少,为使余热锅炉炉膛温度保持稳定,需提高瓦斯消耗量以达热平衡。     

CO不同燃烧模式下催化裂化装置多稳态特性分析

CO在再生器内的燃烧状况受主风流量和CO助燃剂添加量等条件的影响,分为CO完全燃烧和部分燃烧两种不同的燃烧模式。CO的燃烧状况反过来会影响再生器内的烧焦反应,改变再生器的温度以及再生催化剂表面焦炭含量,进而影响反应-再生系统的多稳态特性。在基准假组分催化裂化反应-再生系统稳态模型的基础上,通过对再生催化剂传输斜管上的换热器进行热量衡算,绘制热量曲线,确定了系统的2个稳态操作点。根据中国石油化工股份有限公司九江分公司的催化裂化装置实际生产数据设置系统参数,使CO分别处在完全燃烧和部分燃烧模式下,分析系统的稳定性;改变剂油比、原料油预热温度和主风温度,发现系统的2个稳态点在不同燃烧模式下均发生有规律的变化,但是在实际可操作范围内,稳态点的个数始终不变。     

催化裂化装置催化剂跑损影响分析

以W公司再生器旋风分离器料腿堵塞造成催化剂跑损期间的数据为基础,研究催化裂化装置催化剂跑损对平衡催化剂粒度分布、反应再生系统流化、平衡催化剂微反活性及产品分布产生的影响。分析表明:催化剂大量跑损会导致平衡催化剂粒度分布发生较大变化,0~40μm催化剂比例大幅减少,40~80μm催化剂比例大幅降低,大于110μm催化剂比例大幅增加;再生器流化不稳定,烧焦效果变差,再生器稀相、密相温差增大,提升管出口温度波动,影响装置热平衡致使装置降量运行;催化剂微反活性大幅降低;催化剂的反应性能也变差,产品分布发生较大变化,液化石油气、汽油收率大幅降低,柴油、油浆收率大幅增加,焦炭收率略有增加。     

再生条件对贫氧再生硫转移剂脱硫效果的影响

针对两段重叠式贫氧再生装置中硫转移剂效果较差的问题,考察了再生条件对硫转移剂脱硫性能的影响。结果表明：在贫氧再生装置温度满足再生催化剂定碳要求的前提下,第二再生器温度每降低10 ℃,烟气脱硫率提高4.54百分点;随着焦炭燃烧风耗的提高,第一再生器（一再）烟气中CO含量逐渐降低,且CO体积分数每降低1百分点,烟气脱硫率增加5.27百分点;在主风总量不变情况下,一再主风所占比例每增大1百分点,烟气脱硫率提高0.65百分点。此外,研究发现催化剂藏量变化对硫转移剂的脱硫效果基本没有影响。     

重油催化裂化装置再生器的改造

上海石化股份公司重油催化裂化装置为反应沉降器与再生器并列布置 ,两个再生器同轴布置。通过处理能力由 0 .8Mt/a提高至 1.0Mt/a的局部改造后 ,该装置产生了外取热器无法正常投用 ,两个再生器烧焦比例不易合理分配、第一再生器 (一再 )烧焦强度较低、剂油比偏低及催化剂单耗偏高等问题。因此 ,又对再生器进行了改造 :将一再船形待生催化剂分布器改为Y形分布器、在一再密相床上部增设格栅、外取热器催化剂返回分布器增设软密封、待生催化剂输送线路由斜管 立管 斜管的形式改为斜管形式等 ,改造效果好。     

烧焦罐式再生器操作因素分析及改进

分析了催化剂循环比、表观线速等操作参数对烧焦罐式再生器再生效果的影响,并针对生产中出现的二密相操作以及待生催化剂和内循环催化剂的混合等问题对再生效果的影响进行了分析,提出了相应的改进建议.结果表明,较适宜的催化剂循环比为1.5～2.0,表观线速为1.5～1.8 m/s;根据装置的结构特点,通过对烧焦罐和二密相结构的适当改进,可实现烧焦罐式再生器的优化操作.建议将外取热器的热催化剂进口和冷催化剂出口均设在二密相内,并可在外取热器空气进入二密相之前设置一预分布结构.