CN107557051A - 一种降低催化裂化装置剂耗的方法 - Google Patents

Abstract

一种降低催化裂化装置剂耗的方法，属于石油炼制的催化裂化技术领域。其特征在于：将待催化裂化原料、水和乳化剂先经预混合器混合再进入乳化设备乳化，待催化裂化原料、水和乳化剂的质量比为94.3~95.45：3~4：1.55~1.7，乳化后所得的乳化油直接进入催化装置进行催化反应；所述乳化设备中乳化条件为：在6000r/min~8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.0MPa~1.3MPa，温度165℃~175℃。本发明所述方法在特定压力和温度下通过预混合器和乳化设备将催化裂化原料形成稳定的乳化液，较大幅度的降低催化裂化装置的剂耗。在工业装置上进行标定试验，催化裂化装置的剂耗降幅达到25%。

Description

一种降低催化裂化装置剂耗的方法

技术领域

一种降低催化裂化装置剂耗的方法，属于石油炼制的催化裂化技术领域。

背景技术

催化剂消耗（剂耗）是炼油厂催化裂化装置的主要经济指标。充分发挥催化剂性能、降低剂耗始终是催化裂化装置的目标。但是如果催化剂的总单耗过低则会造成平衡催化剂( 平衡剂) 的活性和选择性下降, 产品分布变差，总体效益下降，而增加催化剂的消耗又会引起加工成本的增加，这就需要对催化剂的总单耗进行优化。

目前，除了改进开发新型催化裂化催化剂制备工艺和监控催化裂化装置旋风分离器运行状态等措施外，有效控制催化裂化装置剂耗的方法包括采用干气预提升、干气雾化、提升管注终止剂、金属钝化剂、自动小型加料系统、高效雾化进料喷嘴和高效气提技术，另外还可以通过对催化裂化原料、催化剂藏量、催化剂再生温度、催化剂补充速率等条件进行优化达到降低催化剂剂耗的目的。

现有的一种预处理催化转化烃油原料的方法中，采用将乳化剂、钝化剂、稳定助剂和水的催化裂化原料送入乳化器乳化，在2kg/h的提升管中型装置进行催化裂化反应，汽油、轻质油、总液收的收率都比未乳化的原料增加。还有一些现有技术中，催化裂化原料在复合乳化剂的存在下，经乳化机乳化后，进行催化裂化反应，也提高了汽油、柴油、轻质油及总液收收率。

但现有技术均未提及可以降低催化剂剂耗的效果，且都是在常压和较低温度下（100℃以下）乳化催化裂化原料，而在工业生产过程中，催化裂化原料的预热温度通常较高，达到140℃～220℃左右，在此温度下很难形成稳定的乳化态，而且常压、低温下形成的乳化油在催化装置的进料温度下进入喷嘴时容易造成喷嘴处压力的波动，对生产不利。随着原油越来越劣质化，催化裂化装置要加工的油料也更难以加工，现有技术均不能良好的控制催化剂的消耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种改善催化裂化进料的分散性和雾化程度的降低催化裂化装置剂耗的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：将待催化裂化原料、水和乳化剂先经预混合器混合再进入乳化设备乳化，待催化裂化原料、水和乳化剂的质量比为94.3~95.45：3~4：1.55~1.7，乳化后所得的乳化油直接进入催化装置进行催化反应；所述乳化设备中乳化条件为：在6000r/min~8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.0MPa ~1.3MPa，温度165℃~175℃。

目前较普遍的乳化条件一般都是在常压以及水的汽化温度（100℃）下进行乳化，但是在此条件下制得的乳化油在催化裂化的预热温度（140-220℃）下很难保持稳定状态，在乳化油进入催化裂化反应器喷嘴前就已经汽化了，既达不到“微爆”的目的，又造成喷嘴处压力波动，影响催化裂化正常操作和喷嘴寿命。本发明在催化装置进料喷嘴前新增预混合器和油水高效乳化设备，将特定温度和压力的催化裂化原料与乳化剂和水混合通过预混合器混合后经高效乳化设备乳化，乳化后的催化裂化原料为油包水型乳化油，经喷嘴雾化后的油滴内包含着许多0.5～5μｍ的水珠微粒，每个小水滴被油相包围着。当油滴喷出被加热时，乳化油被一次雾化，由于水和油的沸点相差较大，水先汽化，体积急剧膨胀，产生了巨大的压力，瞬间把油滴爆开，变成许多小油滴，这一过程称之为“微爆”或二次雾化。二次雾化提高了催化裂化原料的雾化效果，极大的改善了原料与催化剂的接触，提高原料油的汽化率，从而达到降低催化裂化装置剂耗的效果。

所述的乳化设备内设有三组剪切搅拌装置。待催化原料和乳化水两路流体可容易通过各自管路上的流量计实时流量测量，根据设定的比例及原料量通过调节水泵的变频频率来调节乳化水的流量，确保油水比例稳定，使待催化原料和乳化水以稳定的流量送至预混合器混合均匀后经乳化设备乳化；乳化设备将预混合均匀的催化原料和含有乳化剂的乳化水形成稳定的油包水型乳化催化原料。本发明乳化设备内设有三组剪切搅拌装置实现三级高速剪切，优先使用耐温耐压的转定头结构（转子和定子进行相对转动），在三级高速剪切下使得乳化设备内分散、溶解、乳化、粉碎同时完成，可更充分、更快速的实现重油的油水乳化。

所述的预混合器为2~4个串联的管道混合器。本发明将2~4个管道混合器串联作为预混合器，可以在物料输送的过程中将使待催化原料和乳化水混合均匀，达到乳化设备的要求。

所述的乳化剂为非离子表面活性剂、醇胺类表面活性剂和助溶剂按质量比为5~7：1~4：0.5~1配制的复合乳化剂。非离子表面活性剂为聚山梨酯（聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯）、 失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚类中的一种或一种以上混合物；所述的助溶剂为轻柴油、低级一元醇或低级多元醇。

所述的乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比5~7：1~4：0.5~1配制的复合乳化剂。本发明提供一种与本发明的工艺配合最好的复合乳化剂，能够在在最短的时间内将原料充分乳化，并且在两次雾化时对催化装置内的温度最为适应，雾化效果也达到最佳。从而使原料与催化剂的接触效果最好，降低催化裂化装置的剂耗。

优选的，所述的乳化设备内压力为1.2MPa，温度为170℃~172℃。

本发明给出一个最佳的乳化条件，能够使乳化在最短的时间内达到最佳的乳化效果，同时使二次雾化的效果最佳，所述的乳化设备内压力为1.2MPa，温度为172℃。

所述的待催化裂化原料、水和乳化剂的质量比为95：3.4：1.6。在该优选条件下能进一步优化乳化效果。

与现有技术相比，本发明的一种降低催化裂化装置剂耗的方法所具有的有益效果是：本发明提供了一种通过催化裂化原料预处理降低催化裂化装置剂耗的方法。催化裂化原料预处理的目的主要是通过预混合和乳化的方式将催化裂化原料形成油包水的乳化液，改善进入催化裂化装置催化裂化原料油的雾化状况和汽化程度，增大原料与催化剂的解除面积，增强催化剂的稳定性，这以“微爆”作用、分子的聚集与解聚作用原理为基础。本发明将重油催化原料与乳化水在此较高压力和温度下先通过预混合器混合均匀，然后加入复合乳化剂使用高效乳化设备将油水两相乳化成为纯态的均相乳化液，以保证其在催化裂化的预热温度下更加稳定的通过催化裂化喷嘴进入反应器，使其达到在瞬间高温（500℃左右）条件下微爆的目的。本发明所述方法在特定压力和温度下通过预混合器和乳化设备将催化裂化原料形成稳定的乳化液，较大幅度的降低催化裂化装置的剂耗。在工业装置上进行标定试验，催化裂化装置的剂耗降幅达到25%。

附图说明

图1是一种降低催化裂化装置剂耗的方法的工艺流程图。

其中：1、水泵 2、流量计 3、过滤器 4、油箱 5、电机 6、乳化机 7、预混合器 8、乳化剂泵 9、DCS控制 10、水管 11、重油管 12、乳化剂管。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明一种降低催化裂化干气中氢气甲烷比的方法做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

乳化工艺流程

图1 所示，乳化水经水管10上的计量用水泵1计量，和从乳化剂管12上的乳化剂泵8泵入的乳化剂混合；重油管11输送来的重油原料（170℃，1.2MPa）经过滤器3过滤后，经流量计2、阀门，和乳化剂以及乳化水一起经预混合器7混合后进入乳化机6乳化后，水泵1、乳化剂泵8、流量计2电路连接DCS控制9，经阀门进入催化裂化装置。乳化机6转速通过电机5控制，乳化机6内轴承的润滑冷却油通过油箱4循环并用冷却水冷却。

乳化试验原料及乳化剂

乳化试验采用的原料油为某炼油厂FCC原料，其性质分析见表1。

表1 原料油性质

乳化试验采用的复合乳化剂为非离子-非离子型复合乳化剂。乳化剂1为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比6：3：0.8配制的复合乳化剂；乳化剂2为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比7：2：0.7配制的复合乳化剂；乳化剂3为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比5： 4：0.5配制的复合乳化剂；乳化剂4为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比7：1：1配制的复合乳化剂；乳化剂5为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺和乙醇按质量比1：6：1：1配制的复合乳化剂。

复合乳化剂物化性质见表2。

表2 复合乳化剂物化性质

实施例

实施例1~7为原料预处理后试验，在60万吨/年催化装置上进行标定试验。在反应温度515℃，工业现用平衡剂（RAG-11）。其中实施例1中重油95重量份，水3.4重量份，乳化剂1 1.6重量份，乳化设备中乳化条件为：在三组6000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.2MPa，温度172℃；实施例2中重油95重量份，水3.4重量份，乳化剂1 1.6重量份，乳化设备中乳化条件为：在三组6500r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.2MPa，温度170℃；实施例3中重油95重量份，水3.4重量份，乳化剂1 1.6重量份，乳化设备中乳化条件为：在三组6000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.1MPa，温度168℃；实施例4中重油94.3重量份，水 4重量份，乳化剂4 1.7重量份，乳化设备中乳化条件为：在三组6000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.0MPa ，温度175℃；实施例5中重油95.45重量份，水 3重量份，乳化剂5 1.55重量份，乳化设备中乳化条件为：在一组8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.3MPa，温度165℃；实施例6中重油95.2重量份，水3.2重量份，乳化剂4 1.6重量份，乳化设备中乳化条件为：在一组8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.2MPa，温度170℃；实施例7中重油95重量份，水3.4重量份，乳化剂1 1.6重量份，乳化设备中乳化条件为：在一组8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.2MPa，温度172℃。

对比例1试验为空白试验：在60万吨/年催化装置上进行标定试验。在反应温度515℃，工业现用平衡剂（RAG-11）。

标定试验剂耗变化见表3：

表3 标定试验剂耗变化情况

从表3可以看出，催化裂化原料预处理后，装置催化剂剂耗降低了0.26kg·t^-1以上，降幅20%以上。从以上的实验结果可以看出，催化原料乳化进料可以改善催化裂化进料的分散性和雾化程度，提高裂化深度，降低催化裂化装置的剂耗。这是由于催化原料乳化后减小了进料油滴的粒径，使油剂接触及反应更为完全，裂化程度相对加深，从而装置剂耗降低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：将待催化裂化原料、水和乳化剂先经预混合器混合再进入乳化设备乳化，待催化裂化原料、水和乳化剂的质量比为94.3~95.45：3~4：1.55~1.7，乳化后所得的乳化油直接进入催化装置进行催化反应；所述乳化设备中乳化条件为：在6000r/min~8000r/min的剪切搅拌的同时，保持乳化设备内压力1.0MPa~1.3MPa，温度165℃~175℃。

2.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的乳化设备内设有三组剪切搅拌装置。

3.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的预混合器为2~4个串联的管道混合器。

4.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的乳化剂为非离子表面活性剂、醇胺类表面活性剂和助溶剂按质量比为5~7：1~4：0.5~1配制的复合乳化剂。

5.根据权利要求4所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的助溶剂为轻柴油、低级一元醇或低级多元醇。

6.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、三乙醇胺和乙醇按质量比5~7：1~4：0.5~1配制的复合乳化剂。

7.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的乳化设备内压力为1.2MPa，温度为170℃~172℃。

8.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的乳化设备内压力为1.2MPa，温度为172℃。

9.根据权利要求1所述的一种降低催化裂化装置剂耗的方法，其特征在于：所述的待催化裂化原料、水和乳化剂的质量比为95：3.4：1.6。