LZR-20PK催化剂在哈萨克斯坦奇姆肯特炼厂的工业应用

鲁敬荣，柳召永，张君屹，马志军，严 帅，于 潇，马 玲

(1.兰州石化公司 催化剂厂，甘肃 兰州 730060；2.石化研究院 兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060）

哈萨克斯坦奇姆肯特炼厂重油催化裂化装置设计规模为200×104t/a，以加工常压渣油为主，年开工时数8160h，操作弹性70%～115%；包括反应再生部分、分馏部分、吸收稳定部分、烟气能量回收部分、烟气脱硫部分和干气脱硫部分等。主要产品包括净化干气、液化气、汽油和柴油，以及副产品油浆。装置于2018年8月2日喷油成功正式投产运营，12月4日开始使用LZR-20PK新鲜剂。装置总体需求以多产高辛烷值汽油为主，要求控制液化气产率，降低催化剂消耗。针对上述需求，从研发设计时对LZR-20PK催化剂进行了“量体裁衣”的设计。针对装置长周期运行，对催化剂要求良好的磨损指数，控制0～20μm细粉含量及Cl-含量；使用高活性稳定性分子筛，保证具有较高分子筛比表面积和适宜的Z/M比，同时降低稀土含量和氢转移活性，提高汽油辛烷值；使用富含B酸的中大孔载体材料使得具有较大孔体积和良好的孔分布，同时具有优异的抗镍污染能力。本文介绍了LZR-20PK催化剂在两种原料条件下的工业应用情况。

1 加工100%库姆克尔原料时LZR-20PK催化剂应用情况

1.1 100%库姆克尔原料分析数据

装置开工初期，加工100%库姆科尔常渣，原料分析数据见表1。

表1 100%库姆克尔原料油性质

从原料分析数据来看，奇姆肯特炼厂100%库姆克尔常压渣油原料残炭适中，密度低，但其重金属含量相对较高，特别是钙、镍、铁等含量。使用LZR-20PK催化剂后原料密度、残碳略有好转但重金属含量明显上升，特别是钙、铁等变化明显。

1.2 产品分布及应用数据

表2数据为开始使用LZR-20PK催化剂后，在加工100%库姆科尔原料常渣时统计的产品分布和产品质量数据。

表2 100%库姆克尔原料时LZR-20PK催化剂应用数据

从表2数据可以看出，装置稳定加工100%库姆克尔原油，使用LZR-20PK剂时核算单耗1.2kg/t以内，产品收率汽油52%～54%，柴油17%～19%，LPG12%～13%,干气3.8%～4.3%，轻收71%～72%，总液收83%～84%，辛烷值RON91-91.5。

2 加工70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合原料时LZR-20PK催化剂应用情况

2.1 70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合原料分析数据

装置于2019年5月底～6月初，开始加工70%库姆克尔和30%阿克纠宾混合常压渣油原料，该组分原料密度低、残炭适中，API度有降低趋势，说明原料油变得重质化，同时其重金属含量相对较高，特别是钙、镍、铁、钠、钒等含量，镍含量基本相当，钙含量增加了3倍以上，钒含量增加了4～5倍，铁含量原设计中没有考虑，在12.19～16.70ppm之间，含量相对较高；硫含量也增加了接近1倍。分析数据见表3。

表3 70%库姆克尔和30%阿克纠宾混合原料性质

2.2 原料变化后平衡剂分析数据变化

从平衡剂理化性质分析结果中可知，如图1～5所示，平衡剂氧化钠含量在4月底到7月底持续上升，钙含量也持续增加，从2500ppm增加至8000ppm，平衡剂中钙以氧化钙形式存在，表现为碱性，容易与催化剂中酸性中心结合或粘连，而造成催化剂的活性中心失活，再加上镍和钒含量分别为7000ppm和1500ppm，而LZR-20PK平衡剂在如此高的重金属污染情况下，其ACE转化率和比表面积维持平稳或略有增加，说明该催化剂具有较强的抗重金属性能[1]。

图1 平衡剂氧化钠含量变化趋势

图2 平衡剂钙含量变化趋势

图3 平衡剂钒含量变化趋势图

图4 平衡剂ACE转化率变化趋势

图5 平衡剂比表面积变化趋势

2.3 70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合原料条件下产品分布及应用数据

从表4数据可以看出，装置稳定加工70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合常压渣油时，使用LZR-20PK剂时产品收率汽油50.06%，柴油20.38%，LPG12.58%,干气4.9%，轻收70.44%，总液收83.01%，辛烷值可达RON91.8。催化剂单耗取试验时间段内平均值，核算单耗1.74kg/t。

表4 70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合原料时LZR-20PK催化剂应用数据

3 结论

1）针对LZR-20PK催化剂在100%藏量的情况下，在装置分别加工100%库姆克尔和70%库姆科尔：30%阿克纠宾混合常压渣油时，结果表明LZR-20PK催化剂整体性能良好，具有较强的重油转化能力、抗重金属性能，可以生产高辛烷值汽油，满足炼厂的需求。

2）从平衡剂分析结果可知，虽然重金属含量高，特别是镍、铁、钙、钠等重金属，但是LZR-20PK比表面和ACE活性维持较好的水平[2]，说明LZR-20PK催化剂较好的兼顾了重油转化和抗重金属污染，同时保证了高辛烷值汽油的生产。