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前郭石化100万吨/年重油催化装置
MIP-CGP技术应用

1、原装置概况

中国石油天然气股份有限公司前郭石化分公司重油催化裂化装置由洛阳石化工程公司设计，1990年建成投产。装置设计进料量80万吨/年，原料为吉林原油的常压渣油。两器采用高低并列布置，第一再生器和沉降器同轴布置，第二再生器和第一再生器并列布置。第一再生器为湍流床常规再生，第二再生器为完全再生，半再生催化剂通过密相输送管送至第二再生器。主风机组采用四机组配置，烟气进入CO焚烧炉和余热锅炉回收热能后排空。1995年由洛阳石化工程公司对该装置进行改造，一、二再烟气分流，一再烟气维持原有流程，二再烟气在烟机后和一再烟气混合进CO焚烧炉，同时对余热锅炉进行了改造。
2004年对该装置进行技术改造，设计处理能力达到100万吨/年。再生部分维持原有两器的基本形式，一再维持壳体不变，改造内构件；二再底部增加烧焦罐和新增一台外取热器，二再稀相增加了内取热盘管。更换了分馏塔，改造了气压机，新增一台二再余热锅炉。由于受到改造投资的限制，主风机组利旧，主风不足部分由原一催化2#主风机提供。

2、催化装置技术改造原因

催化装置04年技术改造后，最初阶段装置运行效果不好，主要是生焦率高，达9.0％以上，加工量低，经过一段时间的优化调整，由于受再生系统烧焦能力制约，装置加工量始终无法达到设计处理能力要求，并且由于余热回收系统、主风机组没有进行彻底改造，导致装置运行能耗增加。从运行情况看，装置主要存在以下问题：

2.1 产品质量不能满足新标准的要求
催化装置汽油降烯烃的措施为回炼部分粗汽油并应用降烯烃催化剂，催化汽油烯烃含量仅仅能够降到40％左右，进一步降低汽油烯烃需要增加汽油回炼量，这就会导致干气和焦炭增加较多，轻质油品收率受到较大影响。要进一步使全厂汽油达到欧Ⅲ规定的汽油质量标准。(质量标准：烯烃≯18v％)，当前工艺很难满足要求。
2.2 装置运行能耗较高
2004年装置改造设计能耗为2980MJ/t原料(71.17×104kcal/t原料)。装置实际运行能耗高达4055MJ/t原料(96.85×104kcal/t原料)，远远高于设计数据，也远高于国内同类装置的能耗水平，主要原因分析如下：
1) 机组部分耗电量大
由于装置现有主风机组能力不足，装置烧焦用风由两台主风机并联运行供给(装置现有四机组和原一催化2#风机)，该四机组实际运行效率较低，耗汽量大。同时为了二再运行平稳，启用一台备用增压机为二再单独供风。几台机组都超过最佳设计点运行，运行效率低，装置电耗高。标定装置实际耗电比设计耗电量高出1466Kw，折合能耗145.8 MJ/t原料(3.48×104kcal/t原料)。
2) 装置实际生焦率大
装置生产运行中，生焦率一直偏高，即使经过装置的不断摸索和调整，实际生焦率也达到9.2%，高于设计值的8.5%，而由于后部余热锅炉的问题，使得所增加的生焦的能量几乎没有回收，导致装置能耗增加278.3MJ/t原料(6.65×104kcal/t原料)。
3) 余热锅炉系统能量回收效果差
装置原有的一台余热锅炉为串联布置(过热段、蒸发段、过热段、蒸发段、省煤段)，流程复杂，压力降大，并且CO焚烧炉偏小，使得一再烟气不能全部进入余热锅炉，有5~10%走旁路，并且CO焚烧炉出口烟气中CO含量高达3.6~4.2vol%，大量化学能没有回收。装置原设计外供中压蒸汽11.1t/h，外输低压蒸汽56.3t/h，实际外供中压蒸汽15.9t/h，外输低压蒸汽24.8t/h，装置能耗增加669MJ/t原料(15.98×104kcal/t原料)。
2.3 装置原料适应性差，操作弹性小
受到装置两器设备尺寸所限，两器部分总的烧焦能力已基本达到上限。处理量主要受到烧焦能力的限制，当原料稍差时，装置生焦率增加，装置的处理量偏低，造成上下游装置都不能满负荷运行，对全厂经济效益有较大影响。
针对催化装置运行中存在的上述问题，分公司决定对该装置进行技术改造。改造要采用成熟可靠的技术，首先要降低装置生焦，降低装置能耗，同时要考虑下一步产品质量换代升级的需要，因此结合我公司生产装置实际情况，确定本次改造采用MIP-CGP技术。

3、MIP-CGP工艺技术特点简介

MIP-CGP技术是由中国石化北京石油化工科学研究院(RIPP)开发，该工艺在改善汽油质量的同时，还能够提高丙稀产量。该工艺的主要特点是将提升管反应器分为两个串联的反应区，通过控制各反应区适宜的操作条件，并充分利用催化剂的活性组员，使烃类进行选择性的裂化反应，生成富含异构烷烃的汽油和丙稀，在生产清洁汽油的同时，为化工装置提供更多的丙稀原料。

4、主要改造内容

主要改造内容有：
◆新增串联式提升管反应器及框架。
◆新设计待生催化剂循环线路，待生循环催化剂自预汽提段下方引出，通过待生滑阀进入现有沉降器。
◆ 二再抽出口结构优化，增加溢流斗，并对原大孔分布板开孔位置进行调整改造。
◆ 余热锅炉系统改造，一二再余热锅炉省媒器更换，并对过热系统进行相应技术改造。
◆ 分馏塔塔体利旧，但上部由于液化气量的增加，需要适当调整开孔率，即17-30层更换塔板，固定件利旧。
◆ 分馏及吸收稳定系统部分冷换设备相应改造。
5、改造后装置运行情况

装置应用MIP-CGP技术改造后于2007年9月29日一次开车成功。装置进油后生产运行比较平稳，经过短时间优化调整，技术指标基本达到了预期要求，产品分布稳定，生焦率降低，产品质量也得到改善。汽油烯烃控制38％左右，辛烷值达到91，液化气中丙稀含量也达到32％左右，可以调整汽油中烯烃含量。装置开工后催化剂自然跑损量下降，运行初期催化剂单耗在0.7以下，主要是改造中采取了相应措施，对再生器内构件进行改造，一再采用主风分布板代替分布环，并更换了旋分器，增加了床层的稳定性，催化剂单耗降低。
装置运行到11月初临时停工，11月份13日开工后，系统不稳定，再生器有跑剂现象，一再藏量最低降到43吨。因此这期间加快补充新鲜催化剂量，催化剂单耗较高，系统平衡剂活性较高，分析达到67。为保证适宜的反应深度，操作上只好降低反应温度。为降低系统平衡剂活性，于12月21日向系统加入平衡剂，停止加新鲜剂，系统平衡剂活性下降到64，反应温度也可以提高到495℃左右，调整操作后产品质量略有改善，烯烃含量有小量上升，辛烷值也略有上升。

6、装置标定情况

装置采用MIP-CGP技术改造后经过两个月的运行，生产比较稳定，为检验改造后装置生产运行效果，主要是物料平衡和产品质量，我们于2007年12月26日-28日对装置进行标定，标定结果如下。
6.1 原料性质
装置原料为吉林原油常压渣油，性质比较稳定，改造前后标定原料残炭值变化不大，密度略有下降，详见表-2。

6.2 操作参数：见表-3

6.3、物料平衡
改造后装置原料性质基本没有变化，但产品分布明显改善。从改造前后标定数据看，主要表现在液化气产率高，轻质石油产品（汽油+柴油+液化气）收率有较大提高，生焦率降低，干气产率降低，装置处理能力提高，可以满足100万吨/年加工量要求。详见表-1。

表-1 改造前后物料平衡

表-1 物料平衡

日 期

改造前标定
改造后标定
物 料
2005.9
2007.12
催 化 剂
DOCO
CGP-C
新鲜原料量，t/h
120.87
125.01
物料平衡,m%

干 气
3.23
2.10
液 化 气
18.95
20.29
汽 油
35.62
43.04
轻 柴 油
29.44
23.06
油 浆
3.29
3.54
焦 炭
8.97
7.47
损 失
0.50
0.50
合 计
100.00
100.00
轻质油收率,m%
65.06
66.1
液化气+汽油+柴油收率,m%
84.01
86.39

从标定结果看，改造后装置加工量提高，加工量由120.87吨/小时提高到125.01吨/小时，每小时提高加工量约5吨；改造后汽油产率提高；液化气产率提高，柴油产率降低；生焦率降低1.5％；干气产率降低；目的产品产率有较大提高，轻质油+液化气收率提高了2.38％。

6.4、产品性质
汽油：
改造后汽油烯烃含量降低。目前一般在35％左右，汽油辛烷值在90以上。操作上还有进一步降低汽油烯烃的潜力。
柴油：
采用MIP-CGP技术，柴油质量变差，密度达到0.8943 g/cm3，十六烷值下降。
油浆：
改造后油浆密度增加，由改造前0.9453 g/cm3提高到1.0605 g/cm3，重质油在提升管内充分进行裂化，使油浆密度上升。
液化气：
改造后液化气中丙烯浓度上升，从表中可以看出，改造前标定液化气中丙烯浓度提高了2.84％。

6、结论

前郭石化分公司催化装置采用MIP-CGP技术改造，经过一段时间运行，产品分布和产品质量均有较大改善，新工艺具有较强的重油转化能力，装置改造后产品分布有较大改善，轻质石油产品收率可以提高一个百分点以上，生焦率降低一个百分点，干气产率明显降低，降低了装置的能耗。产品质量有所改善，汽油烯烃含量降低。改造达到了预期的效果。

表-4 催化剂性质

表-5 稳定汽油、柴油性质

表-6 回炼油、油浆性质

表-7 气体组成