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摘要：DCC裝置作為某煉廠生產工藝的核心，直接決定丙烯、苯乙烯和MTBE3種效益產品的產量，其與常規(guī)催化裂化最大的不同是采取較高反應深度，使得乙烯、丙烯和異丁烯類高附加值產品收率大幅升高，最大限度地減少汽柴油產品產量。重點研究DCC裝置低碳烯烴產品收率的影響因素，通過優(yōu)化調整從而實現(xiàn)裝置最優(yōu)操作。

關鍵詞：DCC裝置；原油配比；反應深度；低碳烯烴；經濟效益

某公司DCC裝置開工第一個周期內，干氣和液化氣產品收率明顯低于設計值，汽柴油產量偏大，高附加值產品產量未達到預期運行效果。另外由于干氣和液化氣作為下游化工裝置的原料，產量偏低直接制約了乙苯、苯乙烯、MTBE以及氣分等裝置達不到滿負荷生產，極大影響企業(yè)的經濟效益。烯烴是最基本的有機化學原料，其中需求量最大的是乙烯、丙烯、丁二烯等基礎烯烴[1]。本文將根據原料性質并結合生產實際優(yōu)化操作，達到了大幅提高低碳烯烴產量的目標。

1概述

該公司設計以加工輕質低硫的石蠟-中間基海洋原油為主，采用催化裂解（DCC）技術生產乙烯、丙烯和碳四等重要化工原料。通過對全廠的經濟利潤及產品結構進行分析，發(fā)現(xiàn)汽柴油產品產量過大，虧損嚴重，而提升經濟效益主要依靠丙烯、苯乙烯和MTBE產品，故本文主要探討了提升丙烯、苯乙烯和MTBE3種產品產量的方法。催化裂解（DCC）裝置是石油化工科學研究院開發(fā)的以重質烴為原料、以丙烯為主要目的產品、復產輕芳烴的化工型煉油工藝技術[2]。該技術在1990年進行了首次工業(yè)試驗，1991年通過中國石油化工總公司組織的鑒定，1992年獲中國石油化工總公司科技進步特等獎，1994年開始進行產業(yè)化技術轉讓，1995年獲中國專利金獎，1996年獲國家發(fā)明一等獎。DCC是國際首創(chuàng)、擁有自主知識產權的我國獨立開發(fā)的煉油化工成套技術。該技術克服了傳統(tǒng)FCC生產丙烯技術無法兼顧低碳烯烴收率與干氣和焦炭選擇性的缺點，在大幅增加丙烯、丁烯的同時，保持較低的干氣和焦炭等低價值副產品的產率[3]。催化裂解裝置增產低碳烯烴的措施主要有以下4個方面：在流化催化裂化反應-再生系統(tǒng)的基礎上改造反應器結構；開發(fā)專用催化劑或助劑；提高操作苛刻度；輕組分（混合碳四、輕汽油）回煉[4]。DCC裝置工藝流程與常規(guī)催化裝置相似，與常規(guī)催化工藝相比，DCC工藝要求較高的反應溫度、較低的反應壓力、較多的反應注汽量和較低的反應床層空速。DCC裝置轉化率高，產物氣體量約為常規(guī)催化裂化的3～4倍。

2分步實施過程

2.1操作參數的調整對產品分布的影響

該公司開工的前兩年，生產未有大的調整，加工原油為質量較好的石蠟基原油，一直保持安全平穩(wěn)運行。投產前兩年的DCC裝置產品分布數據如表1所示。通過表1可以看到，干氣收率維持在7%以下，液化氣收率在35%以下，主要原因是開工初期采取了緩和開工即FCC模式，反應深度低，是造成干氣和液化氣收率低的主要原因。與之相反，汽油收率偏高，最高達到了35.7%。反應溫度、劑油質量比、停留時間(空速)、水油質量比等反應條件影響催化裂解產物分布和收率，反應溫度對產物收率的影響最為顯著，劑油質量比受裝置總熱平衡特別是反應溫度控制，停留時間（空速）、水油質量比對產物收率的影響較為復雜，不宜過高或過低[5]。由于前期汽油市場持續(xù)低迷，為了增加烯烴收率，第三年初開始提高反應深度，調整一、二反溫度和三反床層料位，增產低碳烯烴類產品收率，提高經濟效益。DCC裝置優(yōu)化操作后產品分布如表2所示。通過表2能直接看出，干氣收率已提高到7.6%以上，液化氣也相應提高了一個百分點，說明調整反應深度可以提高烯烴收率，降低汽油產量。參數調整參考設計指標，基本達到上限要求，同時分析裝置瓶頸，在工程設計上還存在一定缺陷，如碳四氣化器氣化效果差，二反橫管過長、碳四回煉噴嘴震動無法投用等，因此，無法再通過提高反應深度來達到提升收率的目的。

2.2催化劑改型對產品分布的影響

經過參數調整，F(xiàn)CC向DCC模式轉型，產品分布趨向好轉，但根本問題尚未解決，烯烴類收率仍低于設計值，為了分析出根本原因，通過對人、機、料、法、環(huán)等幾種因素進行分析，最終經過原因逐一排查，同時與行業(yè)內其他煉廠溝通交流，均認為催化劑選型問題是主因。沈陽石蠟化工公司DCC裝置，采用新一代增產丙烯催化劑后其丙烯質量產率可以增加2.16個百分點[6]。通過分析催化反應機理，由于蠟油（或渣油）等大分子烴類在高溫低壓操作條件下，通過催化裂解催化劑表面強酸中心的催化作用，使烴類分子發(fā)生以裂化、異構化、氫轉移反應為主的多種復雜反應，使大分子烴類轉化為各種小分子烴類的混合物，并通過后續(xù)分餾穩(wěn)定系統(tǒng)分離出干氣、液化氣、汽油、柴油及油漿等產品，反應過程形成的焦炭被用于工藝過程消耗并提供熱量（不形成實物產品）。催化劑的作用是核心，反應產物的分布主要取決于催化劑是否適合。DCC使用RIPP開發(fā)的專利沸石催化劑，其具有氫轉移能力低、焦炭選擇性高、水熱穩(wěn)定性好的特點。Ⅰ型采用CPR、CHP系列催化劑，Ⅱ型采用CIP等系列催化劑[7]。為了確定是否是催化劑的原因，積極與北京石油化工科學研究院進行探討，向其提供操作參數以及裝置相關數據，并郵寄DCC原料樣品進行分析化驗，各項結果均顯示在正常指標內。雙方均認為需要對催化劑進行改型。開工后第四年，對DCC裝置運行情況進行分析并開展技術交流，研究探討DCC-PLUS催化劑優(yōu)化可行性并制定相應優(yōu)化措施?？紤]到公司對丙烯等低碳烯烴需求的迫切性，在優(yōu)化催化劑配方方案時，在原劑基礎上增加40%左右的擇形組分，并且選用了焦炭選擇性好的催化材料，維持一定的重油裂化能力，以適應原料油性質的變化。在新配方催化劑應用過程中，若裝置工藝參數需要做出相應調整，可以最大化發(fā)揮催化劑的性能。預計在乙烯、丙烯收率和焦炭選擇性方面，均會有明顯改善。根據不同配方設計3種方案，并對各種方案的產品分布進行預測，從中選擇最優(yōu)方案實施。同時在實施過程中根據產品實際情況對選定的最優(yōu)方案催化劑配方進行微調，最終達到了多產低碳烯烴的預期目的。DCC裝置催化劑改型后產品分布如表3所示。通過改型后催化劑的生產，干氣和液化氣收率大幅上升，汽油收率更是直線下降5個百分點，可見催化劑改型對產品分布影響巨大。

2.3優(yōu)化原油配比對產品分布的影響

為了進一步提高烯烴收率，在催化劑及操作參數不變的基礎上，保持原有生產模式，針對原料優(yōu)化進行研究。目前已經加工的海洋原油均為低硫石蠟基原油，渣油餾分均是較好的催化裂化原料，在原料供應上保障了DCC工藝優(yōu)化的基礎。對該公司所加工的原油的配比進行優(yōu)化。第五年分別加工1號原油89萬t、2號原油44萬t、3號原油29萬t，1號、2號、3號原油配比為3∶1.5∶1。通過優(yōu)化，第六年分別加工1號原油36萬t、2號原油19萬t、3號原油19萬t，1號、2號、3號原油配比為2∶1∶1。DCC裝置優(yōu)化原料后產品分布如表4所示。從表4可以看出，通過原油優(yōu)化仍可以進一步改善產品分布。主要原因是增加了2號和3號原油比例后，2號和3號原油相比1號原油，裂化原料組分中總飽和烴含量80%，餾分的特性因數為12.4，CA為11%；1號原油裂化原料組分中總飽和烴含量79%，餾分的特性因數為12.3，CA為10.9%，由此可知，DCC裝置產品分布對于原油選擇性同樣有較大的依賴性。

3經濟效益情況

通過測算，干氣中乙烯和丙烯單位產品平均盈利能力為1253元·t-1，汽油、柴油和油漿單位產品平均盈利能力分別為-650、227和-3000元·t-1，同時增加蒸汽費用約每月40萬元，三劑耗用每月增加60元。按照全廠效益測算后，在通過提高反應深度、催化劑改型并優(yōu)化原料3個步驟后，全廠月均盈利增加700萬元，預計累計全年盈利8400萬元。

4結論

1）提高反應深度可以改善裝置產品分布，但程度有限。2）催化劑改型是提升烯烴收率最重要的手段。3）優(yōu)化原料，改善配比，仍可提高裝置的經濟性。

作者：王國慶 單位：中海石油煉化有限責任公司