浅析催化裂解装置丙烯收率下降的原因

2020-06-12郭巧霞

云南化工 2020年5期

郭巧霞，陈亮

（中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315812）

丙烯是重要的有机化工原料。近年来，丙烯价格一直处于高位运行，丙烯生产新工艺得到快速发展。重油催化裂解（DCC）技术自1990年工业化以来，在国内丙烯生产中起着重要作用[1]。中海石油宁波大榭石化有限公司220t/a催化裂解（DCC）装置采用中石油化工科学研究院（RIPP）开发的以常压渣油及加氢尾油为原料，以丙烯、乙烯为主要目的产品的催化裂解技术，该装置丙烯收率设计值为19.5%。2016年投料初期丙烯收率仅为17.08%，通过不断优化，丙烯收率逐步提高，2017年、2018年丙烯收率分别为20.50t%、21.54%，其中2018年10月份丙烯收率创历史新高，达22.28t%。但2019年DCC装置丙烯收率平均值下降至20.60%，其中4月份丙烯收率仅20.30%。本文主要通过对比2018年10月及2019年4月两个时间段工况，探讨2019年DCC装置丙烯收率下降的原因。

1 丙烯收率下降原因分析

1.1 操作条件对丙烯收率的影响

2018年10月（简称工况1，下同）及2019年4月（简称工况2，下同）两个时间段内，DCC装置主要工艺参数控制如表1所示。

表1 2个工况主要工艺参数控制情况

从表1出：两种工况下，DCC装置的三反温度、二反出口温度、反应压力、再生压力及气分C4回炼量都保持平稳，基本无变化；工况2与工况1相比，加工量增加10t/h，三反藏量提高3t，轻汽油回炼量提高1t/h。总体来说，两个工况内DCC装置主要操作参数变化不大，对装置丙烯收率无较大影响。

1.2 催化剂活性对丙烯收率的影响

DCC装置采用石科院研制的DMMC-2专用催化剂，该催化剂具有良好的丙烯选择性和水热稳定性，催化剂反应性能主要受催化剂活性影响，催化剂活性高，有利于促进催化裂解反应，优化产品分布，提高丙烯收率。

2019年为降低化工三剂成本，DCC装置降低了新鲜催化剂加入量，同时受原料中重金属含量高、生焦量大影响，催化剂活性失活较快。2019年新鲜催化剂加入量、单耗均低于2018年，催化剂活性均值降低4个单位。其中工况1催化剂活性60，工况2催化剂活性55（见图1）。催化剂活性的降低，势必导致装置丙烯收率下降。

图1 DCC装置催化剂活性情况

1.3 原料性质对丙烯收率的影响

1.3.1 原料族组成对丙烯收率的影响

DCC装置原料主要由常压渣油、加氢尾油及加氢柴油按一定比例混合而成。混合原料中链烷烃催化裂解生成丙烯的反应性能最优，环烷烃次之，而芳烃最差；而且，随着链烷烃组分沸程的升高，其转化率增加，丙烯产率也明显增加[2]。由于加氢尾油、加氢柴油性质相对稳定，常压渣油受原油种类影响较大，因此本文仅对常压渣油族组成对丙烯收率的影响进行分析。

为DCC装置提供常压渣油的常减压装置加工的原油主要有6种，相关原油评价数据列于表2。

表2 原油主要性质

从表2看出，常减压装置加工的各类原油中，BN、LF原油及WZ原油的常渣馏分中的链烷烃含量较高，约44%～70%， XJ、JZ25-1及PY原油的链烷烃含量较低（＜15%），环烷烃、芳烃含量相对较高。因此，BN、LF、WZ原油所产的常渣裂解性能相对较优，更易于生成丙烯。

据统计，2种工况各类原油的加工的时间如表3所示。

表3 各类原油加工时间分布

由表3可知，2种工况下常减压装置常压渣油热供DCC装置的比例均较高，因此常减压装置加工的原油种类对DCC装置有直接影响。

结合表2、表3可知，工况1主要加工链烷烃含量较高的BN、LF及WZ原油所产的常渣，而工况2主要以加工环烷烃含量较高的XJ、JZ25-1及PY原油所产的常渣，因此工况2原料丙烯裂解性能较工况1差，导致丙烯收率下降1.98%。

1.3.2 原料配比对丙烯收率的影响

2种工况下DCC装置原料中常压渣油、加氢尾油及加氢柴油的比例如表4所示。

表4 原料中常压渣油、加氢尾油及加氢柴油的比例

从表4看出，工况2与工况1相比，混合原料中的常压渣油比例下降7.23%，加氢柴油比例增加8.21%，加氢尾油比例变化不大。

虽然加氢柴油中的链烷烃含量较高，但由于其链烷烃碳链较短，沸程相对常压渣油的链烷烃低，裂化需要更高的活化能。因此，加氢柴油中的链烷烃不易被裂解生产丙烯，且其中所含的多环环烷烃在催化裂解过程中不易被完全开环裂化，还会继续存在于柴油馏分中，因此原料油中掺炼加氢柴油会提高产物中裂解轻油的产率，其裂解生成丙烯的性能较常压渣油差。

因此，工况2混合原料中常压渣油比例下降、加氢柴油比例上升也是导致其丙烯收率下降的一个重要原因。