[01146016]催化裂化反应系统高效进料装备技术的开发与工业应用

催化裂化工艺在我国石油加工工业中占有举足轻重的地位,近80%的汽油和30%以上的柴油都来自催化裂化。而提升管反应器是催化裂化的核心装置之一。高价值的目标产品汽油、柴油、液化气均是在其内获得的。 本项目为石油加工过程催化裂化反应工程技术新发展,旨在开发出重油催化裂化反应系统的新型进料装备技术,以优化催化裂化提升管反应器中催化剂和原料油的混合,提高目标产品的收率,减少焦炭、干气等不良副产物。 重油催化裂化反应系统进料装备通常指的是进料雾化喷嘴。而“进料”和“雾化”体现了催化裂化对进料装备在“功能”和“性能”两个层面的要求：“功能要求”指的是由喷嘴喷出的大量油滴进入到提升管进料段时,与其内催化剂的混合须“均匀且迅速”;同时须避免在进料段的某些局部区域内油气停留时间过长,造成二次裂化和结焦。“性能要求”则指的是原料油“在进入提升管反应器之前,须被雾化成小液滴”,要求雾化粒度小且粒度分布窄。以上两个层面的要求相辅相成,缺一不可。 然而多年来国内外对催化裂化进料装备的开发,多是停留在“性能要求”的层面,认为进料装备的开发就是“研制高效雾化喷嘴”—只强调获得更小的雾化粒度,而并未考虑雾化油滴喷入到提升管反应器之后与其内催化剂的混合状况,即只强调了进料设备的“性能要求”而忽略了其更为本质的“功能要求”。 本项目针对重油催化裂化反应系统对进料装备“性能”和“功能”的两个层面的要求,通过系统地基础研究,从考察现有进料形式提升管反应器内油—剂混合状况入手,首先掌握了提升管进料段内三维多相流动和喷嘴内汽、液两相流场这两种体系的耦合与调控规律,以“优化的喷嘴出口射流速度”为“纽带”,提出了“矢量控制”的设计方法,一方面优化调控提升管进料段内的多相流场,另一方面则控制油滴的雾化粒度与催化剂粒度相匹配,产生了两项代表性进料喷嘴技术,共获得5项专利授权。两种喷嘴采用多级雾化技术,均能实现“合适的雾化粒度”,满足进料装备的“性能要求”。而其中一种喷嘴更采用了“气体内构件”技术,在具有“合适的雾化粒度”的同时,还可对提升管反应器内的多相流场实现“矢量控制”,优化提升管内油—剂混合,满足进料装备“功能+性能两方面的要求”。 工业应用的结果表明,本技术具有如下优良特性：1.目标产品收率增加,总液收提高0.3个百分点以上,2.有效减少了焦炭、干气等不良副产物;3.有较好的操作弹性和稳定性。 目前国内正在使用本技术的催化裂化装置共计128套,规模达到9700万t/a,约占我国催化裂化加工总量的69.3%。仅计算七个应用厂家,经济效益就超过1.3亿元/年。根据七个厂家提供的经济效益证明,可计算出使用本技术后每加工1吨原料每年可获经济效益26.93元;则根据上述9700万t/a的加工总量,可估算使用本项目技术总经济效益可达到261221万元/年,经济效益和社会效益显著。 在该项目的鉴定会上,与会专家一致认为,本技术总体达到了国际先进水平。