OptimixTM 原料喷嘴在 3．5Mt·a－1重油催化裂化装置的应用

于兆臣，熊新军，赵振盛

（中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535008）

OptimixTM原料喷嘴在 3．5Mt·a－1重油催化裂化装置的应用

于兆臣，熊新军，赵振盛

（中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535008）

介绍了Optimix原料喷嘴在中国石油广西石化3．5Mt·a－1重油催化裂化装置的应用情况。该喷嘴具有蒸汽耗量低，雾化效果好，有利于改善产品分布并防止结焦等诸多特点。不同处理量下，喷嘴运行也非常平稳。

Optimix;喷嘴;雾化;催化裂化

催化进料喷嘴是催化裂化，特别是重油催化裂化装置重要的雾化设备之一。近几年来，原料油变重更引起对催化进料喷嘴研究的重视，先后有Kellogg公司研究出ATDWAX型喷嘴，UOP公司研究出Optimix喷嘴，ABBLummus公司研究出Micro－jet喷嘴，称为第三代喷嘴。

喷嘴的性能好坏直接关系到装置的轻油收率和焦炭产率高低，喷嘴线速的大小也直接关系到对催化剂的磨损程度，与油浆固含量的高低也有密切的关系。装置能否长周期运行也与喷嘴应用效果密切相关。原料油的充分雾化，可使催化裂化轻油收率得到一定提高，相应的减少焦炭量，从而使催化裂化获得更高的经济效益。

中国石油广西石化重油催化裂化装置为全套设计采用美国UOP公司提供的工艺包，装置设计处理能力为 3．5Mt·a－1，年开工时数为 8400h，于2010年8月28日顺利投产。反应部分工艺路线采用高温短接触时间的提升管反应，控制反应时间3．5s。应用的Optimix原料喷嘴具有雾化后的油滴平均尺寸小，扁平扇形雾化模式，压降适中，三级雾化，雾化后油滴停留时间短，蒸汽耗量低，雾化效果好，有利于改善产品分布并防止结焦等诸多特点。

1 Optimix喷嘴介绍

UOP所设计的重油催化裂化装置原料喷嘴，蒸汽注入Optimix原料喷嘴有两个途径。一次雾化蒸汽通过优混喷嘴上的专用喷嘴注入，在优混喷嘴顶部与原料油混合进入提升管。更小的第二路蒸汽，称为二次雾化蒸汽，直接注入到喷嘴的油侧。通过增加油路通过喷嘴的压力来增加原料油的雾化效果。Optimix原料优混喷嘴设计为最佳的剂油接触，充分雾化重催化裂化原料并喷射均匀的小液滴到提升管的横截面。原料油经过喷嘴的内部经过三级雾化:一级雾化，原料油进入喷嘴内管，经过管口的锐孔高速喷出形成锥形的油雾，原料油被打碎形成离散的小液滴;二级雾化，蒸汽从内管和喷嘴的环隙进入，经过圆孔型分布板重新分布，与锥形油雾剪切混合，提高雾化效果;三级雾化，原料油和蒸汽离开喷嘴顶部经过12个小孔喷出，防止二级雾化产生的油滴聚合并进一步雾化，有助于最终阶段的雾化。三级雾化后雾化油滴颗粒小，粒度分布均匀，可以有效地提高与催化剂接触的效率，减轻热烈化反应，显著降低了干气焦炭的产率，提高了轻质油收率。

广西石化重油催化裂化装置原料喷嘴总计14个，选用9Cr材质制作，喷嘴出口顶部是钨铬钴合金，具备很强的抗磨损能力。喷嘴分上下两层（各7个）安装在提升管上，与提升管分别成60°和45°夹角，雾化后喷射到同一个水平面上。每个喷嘴均设计有原料油流量计、带手操器的控制阀，一、二级雾化汽流量计控制阀，以便调节最佳的雾化效果。

图1 原料至Optimix喷嘴工艺流程

2 Optimix喷嘴运行情况

2．1原料油性质

Optimix原料喷嘴标定时，减压渣油和蜡油的掺炼比为55%，实际原料性质与设计比较，密度922 kg·m－3与一期工况比较有较大增长 （二期工况为加工高硫原油，渣油经过渣油加氢后至催化），由于原料变重，残炭7．1%较设计变低。具体性质见表1。

图1 原料性质

2．2 操作条件

图2 喷嘴运行图

图 2左侧的“Min．SU Steam”的线，是当反应切断进料或开始往反应器转剂时的最小蒸汽量。此蒸汽量主要是基于在没有喷油的情况下，为了防止再生滑阀不严及防止催化剂堵塞喷嘴，所投用的最小蒸汽，由于没有喷入原料油，最小雾化蒸汽量相对较大。喷油后，Optimix喷嘴差压增大，相应的就将雾化蒸汽量调整到图2所示的工作范围内。

当提升管喷油后，最小的雾化蒸汽量为在一定原料进料量的前提下，喷嘴出口线速为45．7m·s－1时，喷嘴能够满足将原料雾化充满至提升管的最小流量。最大的雾化蒸汽量为一定进料量时喷嘴出口线速为 91．4m·s－1，主要是为了避免对喷嘴磨损和由于线速过高造成催化剂破碎的最大流量。在喷嘴最小和最大速度之间的用汽量可以优化，通常雾化蒸汽量的优化应兼顾再生器温度的变化、C2收率的变化和提升管旋分线速等条件，雾化汽量不足时会导致液收降低，干气、焦炭产率增加，提升管结焦。最佳的原料雾化蒸汽量还应考虑原料粘度变化、原料的组成和原料预热温度的影响，原料粘度变小、组成变轻、预热温度提高可略减少雾化汽量。

装置标定期间主要操作参数如下:使用的催化剂一部分为开工时的平衡剂，兰州催化剂厂的烯烃催化剂LBO－16，约占70%，并一部分新鲜催化剂，为兰州催化剂厂的LDO－75，整个催化剂活性为 65．3。

由表3可见Optimix喷嘴运行非常平稳，即使处理量有所波动，在对反应压力进行调节后，线速基本维持在 80～82m·s－1。

表2 标定期间主要操作条件

表3 Optimix喷嘴运行情况

3 产品分布

由于实际原料较设计原料较重，设计原油为苏丹1／2／4区石蜡基原油，而实际并非设计区域原油，所以渣油加工量较设计小很多，设计掺炼比为 70%，密度 902．8kg·m－3，实际掺炼比为 52%，密度922kg·m－3，原料变重对喷嘴的雾化效果提出了更高的要求，但从产品分布上来看，基本达到设计要求。

图4 产品分布

4 结论

从目前看中国石油广西石化 3．5Mt·a－1重油催化裂化装置Optimix原料喷嘴的应用良好，蒸汽耗量低，雾化效果好，产品分布分布合理。处理量下，喷嘴的雾化效果依然良好。

Application of Optimix Feed Distributor Tipsin 3.5Mt/a RFCC U nit of PetroChina

YUZhao－chen，XIONGXin－jun，ZHAOZhen－sheng
（PetroChina Guangxi Petrochemical Company， Qinzhou 535008， China）

TE 96

B

1671-9905（2011）07-0055-03

于兆臣，男，助理工程师，就职于中国石油广西石化分公司，地址:广西区钦州市钦州港广西石化公司，邮编:535008，电话:0777-3885545，E-mail:yuzhaochen＠PetroChina．com．cn

2011-04-27