开工汽油技术在广西石化3.5Mt／a催化裂化的应用

张 磊，田文君，熊新军，于兆臣，邹 衡，王 晶，刘华林

（中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535008）

中国石油广西石化3.5 Mt／a重油催化裂化装置为新建装置，设计采用美国UOP公司提供的工艺包，台湾中鼎工程公司完成FEED设计，洛阳院完成详细设计。该装置于2010年8月28日一次开车成功，已经连续运转近10个月。装置首次开工以及事故处理恢复开工，都体现出UOP设计的先进理念，其中，笔者认为开工时瓦斯充压、开气压机、喷入开工汽油，不放或者少放火炬为十分宝贵的开工经验。其中，瓦斯充压在国内多套装置已有成功应用，虽然国内多套装置设有提升管MGD汽油、急冷油技术［1~2］，但喷开工汽油仍较为少见。笔者就广西石化开工喷开工汽油的益处和过程进行简要分析，以便为国内更加理解和熟练应用该技术提供参考。

图1为提升管喷开工汽油流程图，从图中可以看出，开工汽油分两路进入提升管反应器，一路通过预提升干气总管进入；一路通过原料环形集合管进入。通过原料环形管进入主要为首次开工或者停工大检修后原料环形管后部管线和喷嘴脱水升温；而下部通过预提升干气进入提升管主要为故障恢复过程中使用。

2 开工汽油的使用方法

2.1 开工汽油的优点

在成功引用开工汽油之前，一般催化裂化装置都面临以下困惑，尤其在两器转剂和升温当中。

（1）需要大量的低压过热蒸汽作为介质预提升催化剂，以保证催化剂循环。

图1 提升管开工汽油流程图Fig.1 The flow Chart of Startup Nathpha

（2）较小的再生滑阀开度，导致催化剂流化不稳定。

（3）沉降器稀相空间升温困难。

（4）喷油之前，高温再生催化剂接触大量蒸汽导致水热失活。

（5）分馏部分中段回流大量带水，循环泵容易抽空。

（6）某些状态下，不稳定的催化剂流化可能造成沉降器部分催化剂跑损。

为了克服以上问题，UOP公司在广西石化催化裂化装置引入开工汽油流程。此流程主要优点为：

（1）开工汽油热容较开工蒸汽大得多，因此喷入开工汽油需要更大的催化剂循环量，这就能使再生滑阀的开度保持在一个更好调节的范围内控制，也能使催化剂循环和反应温度得到平稳控制，甚至可以将反应温度投入“自动”控制。

（2）迅速气化和部分分解的开工汽油可以提高沉降器旋风分离器和VSS入口线速，提高旋分分离效果。

（3）开工汽油的引入可以降低预提升蒸汽和开工蒸汽用量，减少催化剂水热失活。

（4）可以平稳、均匀、可控地对提升管、沉降器进行升温，防止较大的温差导致内构件受损。

（5）喷入的开工汽油进入分馏塔上部，有利于分馏系统循环回流泵上量，防止带水抽空。

（6）裂化生成的气体可以保持气压机组平稳运行。

2.2 开工汽油的操作

2.2.1 喷入点的选择

设计中给出两种开工汽油进入点，对于首次开工，从喷嘴进入是不二选择。但是如果为紧急停车恢复，最好的选择为从预提升干气引入。主要原因为：

（1）如果从喷嘴引入，开工汽油会把环形管中大量原料油顶入提升管，容易引起结焦。

（2）多数装置在切断进料后，会关闭原料喷嘴器壁阀，这样给引入开工汽油带来较大的工作量。

（3）为保护原料油喷嘴，230℃以上会引入原料雾化蒸汽，此外，为保证预提升段线速，也必须引入大量的预提升蒸汽和开工蒸汽，所以，选择从预提升干气引入，可以适当降低预提升蒸汽用量。

2.2.2 喷入时间的选择

类似开工燃烧油一样，只要提升管底部温度大于汽油在该压力下的终馏点，便可以喷入开工汽油，但是为保险起见，推荐的喷入温度为315℃或者更高，最高不建议超过350℃。当然也可以根据自己装置实际情况合理选择喷油温度，如果选择太高温度，可能存在随着温度的升高而开工汽油并未全部引入，VSS或者VQS线速已经超过最低不稳定线速。建议依据以下公式（1）、（2）算出汽提段和沉降器旋风分离器入口线速，在全部喷入开工汽油后，不超过VSS或者VQS最低不稳定线速；伴随温度升高，通过调整蒸汽量，快速跨越VSS或者VQS最高不稳定线速。具体线速因不同工艺专利商而不同。

沉降器旋风分离器线速计算公式如公式（1）所示，加速段线速计算如公式（2）所示。

备注：公式（2）中5为再生斜管底部至预提升段温降。

对于不同的喷原料油方法，可以使用不同的切出开工汽油方法。如果选用贫氧再生，而且使用快速喷油一再转贫氧的方法，建议刚引入原料便关闭开工汽油，防止反应温度快速下降。如果使用缓慢喷入原料的方法，可以根据沉降器旋风分离器线速关闭开工汽油。

3 现有装置的改造使用

3.1 现有技术的使用

如果装置已经设置MGD汽油回炼流程或者急冷油流程，那么在喷原料油之前从这些喷嘴引入开工汽油也是一个明智的选择。然而，比起从预提升干气处引入，还有一些缺点，主要是不能防止催化剂水热失活。

3.2 现有装置的改造方法

如图2所示，如果没有MGD汽油回炼流程或者急冷油流程，那么择机增设一条开工石脑油流程（改造流程3）。如果有MGD汽油回炼流程或者急冷油流程，仅需择机在控制阀后部增设一条至预提升干气的跨线（改造流程1、2），便可实现使用开工喷汽油技术。

图2 开工汽油改造流程图Fig.2 The modification process flow chart of Startup Nathpha

4 结论

通过开工汽油技术在广西石化3.5Mt／a重油催化裂化装置的成功应用，得出如下结论：

（1）合理使用开工汽油，可以实现提前开气压机组，减少开工损失。

（2）可以合理控制开工过程中沉降器旋分线速。

（3）沉降器、提升管、分馏塔可以平稳、可控地进行升温。

（4）分馏顶部回流不易带水，循环泵不易抽空。

（5）现有装置可以不用改造或者仅简单改造，便可实现开工喷汽油。

（6）该技术值得在业内进行推行。

符号说明：

V1—沉降器旋分线速，m·s－1；

V2—预提升段线速，m·s－1；

R—常数，8.314；

W1—沉降器蒸汽总量，t·h－1；

W2—再生催化剂循环量，t·h－1；

W3—开工石脑油质量 t·h－1；

W4—预提升干气质量，t·h－1；

W5—回炼油质量，t·h－1；

W6—原料油质量，t·h－1；

M1—水蒸汽摩尔质量；

M2—夹带烟气摩尔质量；

M3—开工石脑油摩尔质量；

M4—预提升干气摩尔质量；

M5—回炼油摩尔质量；

M6—反应油气平均摩尔质量；

CWF—原料残炭；

I1—再生催化剂夹带系数，0.00135；

I2—待生催化剂夹带系数，0.00085；

Tb—标准温度，273.15K；

Pb—当地标准大气压，MPa；

Tf—反应温度，℃；

Pf—反应压力，MPa；

Tf1—再生斜管温度，℃；

Pf1—再生滑阀后压力，MPa；

At—沉降器旋风分离器截面积，m2；

A—预提升段截面积，m2。

［1］ 王剑， 祈兴国.MGD技术在3.5Mt／a重油催化裂化装置的应用［J］.中外能源，2007，12（5）：79-81.

［1］ 李波，柴中良，董国森.催化裂化装置采用MGD工艺的扩能改造［J］.炼油技术与工程，2009，39（10）：14-18.