1#催化装置FDFCC工艺探底标定报告.doc

长岭分公司FDFCC大型工业试验技术标定报告一、 项目建设的背景为了降低催化汽油中的烯烃含量，以满足汽油新标准对烯烃的要求，并增产丙烯，为聚丙烯装置提供充足的丙烯资源。根据股份公司总部的安排，在清江石化工业装置试验成功的基础上，长岭分公司于2003年5月将120万吨/年催化装置改造成105万吨/年FDFCC（灵活多效催化裂化）工艺，并于同月实现开汽一次成功。二、 项目内容、施工及投资情况该项目充分依托原有装置的能力及公用工程系统设施，以节省投资，改造内容包括：反应-再生部分主要新增了汽油提升管及其附件。分馏-吸收稳定部分进行了局部改造和设备更新，主要包括分馏塔盘改为清华大学开发的ADV微分塔盘，稳定塔塔盘改为河北工业大学的LLC高效立体传质塔盘。新增冷换设备8台，更新两台、新增一台液态烃泵。该项目施工从2003年5月1日开始，5月22日交付开工，改造施工期仅22天。该项目总投资1874万元。三、 FDFCC开工及试运行情况1、开工情况长岭分公司1#催化装置FDFCC项目经过紧张施工和认真细致的生产准备，5月23日开主风机，经过升温、衬里烘烤，5月29日重油和汽油两提升管先后喷油，实现了装置改造后的开工一次成功。在装置开工全过程中，从装催化剂、转剂、三器流化到两提升管喷油以及切换到烟机主风机机组提压操作等关键步骤均十分顺利。开工过程中烟气及油浆中没有出现跑损催化剂现象，油浆中的固体含量始终可控制在10g/L以内。2、FDFCC的试运行情况（1） FDFCC开工以后，经过了多次调整与摸索，达到了较好的效果。以自产粗汽油作为汽油提升管进料，汽油烯烃含量可以降到25%v以下，以2#催化装置粗汽油作为汽油提升管进料，混合汽油的烯烃含量可以降到35%v以下，从汽油提升管出口采样分析，出口液体的烯烃含量在5%v以下。进入2003年3季度，两套催化装置的汽油烯烃含量均达到或接近35%v的质量指标，达到了FDFCC试验项目的考核值，其中9月份两套催化装置的汽油平均烯烃含量分别为28.6%v、36.3%v，10月份两套催化装置的汽油平均烯烃含量为25.2%v、35.7%v。催化汽油烯烃含量的降低为长岭分公司生产的优化、产品结构的调整以及质量成本的降低奠定了良好的基础。从操作和产品分布情况看，FDFCC运行几个月来，操作弹性较大，汽油提升管进料量调节范围大，最大可到70m3/h，最小可到16 m3/h。以降烯烃为目的，可控制较低的出口温度，以降烯烃同时兼顾增产丙烯为目的，可控制较高的出口温度。FDFCC与FCC相比，具有液化气、丙烯收率高和柴汽比调节弹性大的特点。同时增设FDFCC后再生器内催化剂的分配比原FCC装置均匀，因此再生效果变好，稀密相温差降低510。汽油提升管的投用对重油提升管及再生器的流化没有影响，生产过程中产品油浆固体含量在10g/L以内，催化剂单耗在0.6kg/t(自然消耗)以内。四、FDFCC标定情况长岭FDFCC工艺考虑两种粗汽油的回炼方案，既可以2#催化汽油作为汽油提升管的进料进行单程回炼，同时也可以以自产粗汽油作为汽油提升管的进料进行循环回炼，操作上可以按需要进行切换，由于单程回炼的效果比循环回炼的效果，正常生产情况下均按单程回炼进行（回炼2#催化装置粗汽油）。 根据股份公司的要求，此次标定主要考察以自产粗汽油作为汽油提升管进料时FDFCC工艺的降汽油烯烃的最好效果。标定分两个工况进行，工况一为550，工况二汽油提升管出口温度为580。工况一标定时间：9月19日6：009月20日6：00工况二标定时间：9月20日14：009月21日14：001、原料、产品及催化剂性质1.1 原料性质整个标定期间，常减压装置加工原油相同，直蜡、热渣油和焦蜡性质基本相同，冷蜡均为同一罐油，性质相同，混合原料性质稍有差别（见表1），原因是各原料的混合比例稍有变化，但变化幅度不大，可认为是等效原料。表-1 原料油性质项目工况一工况二密度/kg.m-3(20)913.6912.3 馏程/ HK321305 10%393372 30%429419 50%453444 70%486469500含量/%72.585碱氮/ppm10281148总硫/%0.62 饱和烃/%76.07 芳烃/%15.96 胶质+沥青质/%5.35 沥青质/%0.130.14元素分析/% C86.0286.05 H12.5512.44 N0.600.60金属含量/g.g-1 Fe4.020.87 Ni2.351.08Cu0.010.01 V0.450.18 Na0.460.121.2 产品性质1.2.1 产品油浆性质表2 产品油浆性质项 目工况一工况二 密度/kg.m-3(20)1106.71126.3馏程/ HK352359 10% 441443 30%458461 50%473479 70%499 残炭/%10.3214.28 500含量/%70.569 固含量/mg.L-12.72.7四组成% 饱和烃11.81 芳烃70.86 胶质+沥青质14.87 沥青质5.587.82元素分析% C90.1690.26H7.547.19S1.311.40N0.700.781.2.2 轻柴油性质表3 轻柴油性质项 目工况一工况二 密度/kg.m-3(20)940931.9 馏程/ HK 177.6174.0 10% 216.0217.0 30%241.6241.5 50%264.2267.0 70%294.3299.0 90%336.9338.5 KK355.8356.5全馏/%97.298.0总硫/%0.4920.399凝点/-13-10闪点/7775苯胺点/<30<30十六烷值2325碱氮/PPm218247碘值/gI2.(100g)-118.7023.54氧化沉渣/mg.(100mL)-12.204.491.2.3 汽油性质表4 汽油性质项 目工况一工况二9：0015：0015：0021日9：00粗汽油密度/kg.m-3(20)744.6747.5740.7741.6馏程/HK32.032.530.030.010%51.055.050.553.030%75.580.075.580.050%102.0107.0104.0102.570%133.0134.5133.5135.090%165.0165.0166.5169.0KK184.5185.0184.5189.5全馏/%94.595.094.594.5总硫/%0.0680.0600.0660.065芳烃/v%32.735.834.032.9烯烃/v%19.319.522.925.5精制汽油密度/kg.m-3(20)719.4717.5720.1724.9馏程/HK33.832.733.833.410%46.845.346.747.630%56.955.156.659.250%77.173.676.080.170%118.8112.3112.6116.690%161.6157.5153.8155.2KK185.6183.0178.8178.9全馏/%96.497.097.297.3诱导期/min955>1000蒸汽压/kPa61.962.857.356.4MON81.982.1RON93.094.0二烯价胶质/mg.(100mL)-112.612.212.29.6溴价53.2255.0650.7760.89RSH/ppm67711总硫/%0.0660.0540.0550.059芳烃/%25.923.323.624.6烯烃/%20.722.125.528.6 1.2.4 提升管出口液体性质表5 汽油提升管出口液体性质样品名称提升管出口液体切割前切割后切割前切割后切割前切割后切割前切割后采样时间19日10点19日15点20日15点21日9点密度/kg.m-3746.5753.4740.2754.9739.9752.9746.7765.2馏程/HK28.530.023.525.510%50.547.043.046.530%67.072.067.574.050%104.5101.098.5107.570%123.5133.0130.0135.590%171.0183.0192.0184.5KK201.5202.5193.0200.0全馏/%92.692.190.591.5苯含量/%2.362.082.722.51总硫/%0.0410.0390.0410.0390.0350.0330.0380.037MON85.284.684.884.384.085.185.186.2RON96.396.595.895.895.896.996.897.2芳烃/v%40.441.339.643.938.745.043.348.6烯烃/v%3.74.13.53.44.93.44.13.41.2.5 液化气性质表6 液化气性质项目工况一工况二组成v%w %v%w %C2=0.100.060.100.06C3013.9712.3715.0513.39C3=36.8631.1537.6531.98iC4018.7521.8917.4420.46nC406.717.836.377.47nC4=5.566.275.516.24iC4=7.408.347.678.68tC4=6.237.025.876.65cC4=4.334.884.194.75iC500.010.01nC50>C50.100.200.160.32分子量49.6949.451.2.6干气性质表7 干气性质项目工况一工况二组成v%w %v%w %C1035.5628.1334.0426.42C2015.322.6915.9923.27C2=13.4818.6613.90518.89C300.080.170.1050.22C3=0.280.580.340.69iC400.0850.240.0950.27nC400.0750.220.060.17nC4=0.030.080.030.08iC4=0.0350.100.0450.12tC4=0.0450.120.040.11cC4=0.050.140.030.08iC500.1050.370.0250.09>C50.0050.020H218.241.8017.3951.69N211.6916.1813.217.93O20.4350.690.10.16酸性气4.59.794.69.821.2.7 汽油提升管出口气体性质表8 汽油提升管出口气体项目工况一工况二组成/V%9:0015:00平均15:009:00平均C104.305.424.867.136.456.79C201.972.652.312.822.562.69C2=7.239.188.2059.388.418.90C307.197.707.4458.167.467.81C3=23.8428.2026.0227.0026.8226.91iC4013.1012.6112.85511.9512.5912.27nC403.733.153.443.133.533.33nC4=2.131.952.041.762.191.98iC4=2.021.811.9151.752.262.01tC4=2.432.022.2251.762.292.03cC4=1.691.421.5551.221.631.43iC507.315.836.574.486.085.28nC500.830.630.730.480.700.59>C52.011.0051.252.091.67H21.391.841.6152.682.242.46N213.229.8811.5512.159.6010.88O22.950.101.5250.100.100.10酸性气2.03.62.82.83.02.901.3 催化剂性质表9 催化剂性质(9月19日)项 目新鲜剂平 衡 剂微活/%75.571.0表面积/m2.g269138微孔面积/m2.g18885孔容/mL.g-10.1750.15微孔容/mL.g-10.0870.04堆比/g.（mL）-10.7120.824晶胞/埃24.6124.29干基/%95.30化学组成/%SiO247.30Al2O347.71Re2O32.37Fe2O30.34Na2O0.21SO40.12P2O51.03金属含量/g.g-1Fe3000Ni3800Cu 10.7V 900Na3400Sb8302、主要操作条件表10 主要操作条件项 目设计条件工况一工况二提升管A出口温度/520520520提升管D出口温度/550550580原料预热温度/200175175粗汽油回炼进料温度/804040粗汽油改质率/%10080提升管D进料量/m3.h-1707055回炼油量/m3.h-1015再生密相温度/695695沉降器项压力/KPa170160160再生器项压力/KPa210190190再生器烧焦量/kg1172596679708密相线速/m.s-10.930.900.90稀相线速/m.s-10.470.47一级旋分入口线速/m.s-118.417.117.1二级旋分入口线速/m.s-122.220.520.5单级旋分入口线速/m.s-12321.019.13粗旋A入口线速/m.s-11412.511.88粗旋D入口线速/m.s-115.1214.53提升管A催化剂循环量/t.h-11031817865提升管D催化剂循环量/t.h-1599522525催化剂总循环量/t.h-1 163013391390沉降器停留时间/min1.251.521.47再生器停留时间/min4.607.627.33提升管A反应时间/s3.53.6提升管D反应时间/s1.801.871.90提升管D出口线速/m.s-124.6623.60提升管D平均线速/m.s-121.9419.95提升管A剂油比（对新鲜进料）7.17.5提升管A剂油比（对总进料）686.86.6提升管D剂油比（对汽油进料）1210.2413.1氧含量/v%3.04.04.5回炼比/t.t-10.20.030.14烧焦强度/kg.t-1.h-19456.757.1再生器取热/kW1017616274174803、原料性质与产品分布表11 原料油性质项目工况一工况二数量/t比例/%数量/t比例/%热蜡油123344.50124745.30冷蜡油1495.381455.27洗涤油1595.741655.99焦蜡109439.48104738.03其中：重焦蜡2719.782679.70 加氢轻焦蜡82329.7078028.33渣油1364.911495.41合计27711002753100表12 标定产品分布项目工况一工况二数量/t比例/%数量/t比例/%干气1405.051455.27液态烃62522.5663523.07 其中丙烯1957.042057.43汽油80228.9482029.79柴油80929.2075427.39油浆1595.741625.88生焦2328.372338.46损失40.1440.15合计277110027531004、标定结果分析 两次标定期间1催化装置的处理量（不含回炼汽油）分别为2771、2753吨/天，约为设计负荷的87.78%，汽油提升管进料分别为70m3/h、55 m3/h，工况二由于受汽油提升管压降的影响，回炼量较第一次低。原料组成中直馏蜡油+冷蜡约50%，渣油+洗涤油约10.65%，总焦蜡3839%，其中2829%为改质蜡油。原料油性质较好，残炭低，饱和份含量较多，特别是绝大部分焦蜡通过加氢，性质改变，有利于裂化。使用的平衡催化剂的活性高，重金属含量低，其它操作条件的控制也是有利于使FDFCC工艺能更好地发挥其效果。1.1 产品分布从两次标定的物料平衡看，与常规FCC相比，FDFCC汽油收率减少约10个百分点左右，液化气收率增加约8个百分点，柴油基本上持平，干气、焦碳共增加约2个百分点，柴汽比增加约0.250.32。工况二由于汽油提升管出口温度高，干气、液态烃、焦炭等要高于工况一，相应丙烯收率也高于第一次，工况二与工况一相比，丙烯收率高近0.4个百分点。1.2 FDFCC降汽油烯烃含量及产品质量情况常规催化裂化提升管出口汽油烯烃含量较高，一般在4555v%，通过汽油提升管改质后汽油烯烃含量大幅度降低，芳烃含量上升。以自产粗汽油作为汽油提升管进料时，两次标定精制汽油的烯烃含量分别为21.4v %、27.05v%，其中工况二由于汽油提升管出口温度高，出口线速受限制，汽油提升管进料量较工况一下降20%，相应精制汽油的烯烃含量比工况一时高近6个单位，但仍在30%以内，由此可见，汽油提升管进料进料量大小对精制汽油的烯烃含量影响较大，工况一时精制汽油烯烃含量为21.4 v %，已经接近欧标准的20 v %，通过进一步提高汽油提升管进料量，可以达到欧标准。从两次标定汽油提升管出口的液体采样分析结果来看，工况一与工况二汽油提升管出口液体组成基本接近。将汽油提升管出口液体不切割进行分析与干点切割到180进行分析，烯烃含量均在5 v %以内，芳烃含量在40v%左右，苯含量最高为2.72 v %，最低为2.08 v %，但均在3v%以内。提升管出口液体组份与汽油提升管进料相比，烯烃含量降低1520个单位，汽油提升管降烯烃效果十分明显，而且基本不受原料汽油烯烃含量高低和提升管出口温度的影响，可见汽油提升管降烯烃效果明显，能大幅度地降低汽油的烯烃含量。从精制汽油辛烷值来看，MON 为81.9，RON 为93，尽管汽油的烯烃含量大幅度地降低，但异构烷烃和芳烃含量上升，辛烷值还有所提高。特别是汽油提升管出口汽油MON 为85.0、84.5，RON 为96.0、96.3，经过汽油提升管改质，汽油提升管出口汽油MON、RON可分别提高34个单位，整个装置汽油辛烷值可提高12。由于烯烃含量的降低，汽油的诱导期增加，标定时精制汽油的大于995min，精制汽油的硫含量分别为620ppm、580ppm，粗汽油硫含量分别为640ppm、660ppm，汽油提升管出口汽油硫含量分别为410 ppm、360 ppm，通过粗汽油回炼量推算，整个装置粗汽油硫含量降低20%以上，可见汽油提升管有一定降硫效果，而且温度越高，降硫效果越好。1.3装置能耗FDFCC工艺的能耗不同于常规的FCC工艺，没有类比性，比改造前高出13kgEoil/t左右，装置标定能耗见表13。装置能耗增加主要有以下几个原因：1.3.1 粗汽油回炼主要是利用了催化再生器烧焦的大量热量，所以再生器剩余热量减少，内外取热器产汽减少，并带来大量的难以回收的低温热。1.3.2由于粗汽油回炼大约有2.5%的生焦率，而粗汽油回炼量不计入处理量，使装置按处理量平均后的生焦率较高，1.3.3由于粗汽油回炼，装置处理量降低。1.3.4装置改造后分馏稳定系统的物流和热负荷增加较大，耗电量增加，循环水量也增加。1.3.5 在回炼2#催化装置粗汽油（单程回炼）的正常操作情况下，由于2#催化装置不再回炼汽油，其能耗可以降低45个单位，相当于将2#催化汽油改质的能耗转移到了FDFCC装置，综合考虑并扣除因2#催化装置汽油进FDFCC改质转移的能耗，FDFCC实际能耗较常规FCC高约9个单位。表13FDFCC工艺的能耗数据项目工况一工况二处理量/t.h-127712753单耗KgEoil.t-1单耗KgEoil.t-1总循环水/t.t-132.1833.2231.9983.20除氧水/t.t-10.4854.460.5124.71新鲜水/t.t-10.0850.020.0750.01软化水/t.t-10.1050.240.1080.25凝结水/t.t-1-0.029-0.10-0.034-0.111.3MPa蒸汽/t.t-10.13310.120.1319.943.5MPa蒸汽(进)/t.t-10.14112.390.14412.66过热饱和汽(输出)/t.t-1-0.307-26.99-0.323-28.45余热炉用瓦斯/kg.t-10.0032.530.0032.54电量/kWh.t-128.5828.5727.4618.24净热输出/MJ.t-1-399.185-9.53-406.167-9.70低温水换热/MJ.t-1-830.676-10.91-834.556-10.96焦炭/kg.t-183.783.7084.6084.60合计/KgEoil.t-177.7076.92 六、结论1. FDFCC有较好的降低汽油烯烃含量的调节，通过调节汽油提升管进料量可以将催化汽油的烯烃含量降到欧标准所要求的指标范围。2. FDFCC有良好的操作弹性，汽油提升管进料量可以在20%到100%范围内调节。 3. FDFCC具有较强的灵活性，可以根据产品质量和产品分布选择不同的操作条件，若只降烯烃，可以采用较低的反应温度，若兼顾增产丙烯可以适当控制较高的出口温度。4. FDFCC能耗，在循环回炼操作时比常规FCC装置的能耗高13个单位左右，在单程回炼操作时，扣除能耗的转移部分，实际能耗比常规FCC装置高9个单位左右。 中石化长岭分公司2003年11月6日