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代表性成果2:重油催化裂化后反应系统关键装备技术

    流化催化裂化工艺在我国石油加工业中占有举足轻重的地位,生产了70~80%的汽油和约30%的柴油。在该工艺中,最大限度缩短后反应系统油气停留时间、实现油气和催化剂间的高效分离是获得理想产品分布、实现装置长周期运行的关键,也是一个世界性的难题。我国大多数装置均为重油催化裂化装置,劣质渣油掺炼比例长期居世界首位,对高效后反应系统技术的需求尤为迫切。此前仅UOP、Mobil等国外大石油公司拥有同类技术,但技术使用费索价非常高,且对国内装置的适应性较差。本技术是我国自主研发、具有独立知识产权的系列技术。专家鉴定认为:“该技术总体达到国际先进水平,其中高效气固旋流分离、高效预汽提、高油气包容率三项技术达到了国际领先水平”。

    催化裂化后反应系统由提升管反应器出口到离开沉降器所涉及的一系列装备构成(图1),其主要功能是抑制油气二次反应和回收催化剂,以获得理想的产品分布和实现装置的长周期运行,核心装备是提升管出口快分系统。高效快分系统开发的难点和关键是要求在同一设备内同时达到“三快”和“两高”的要求。“三快”是指“油剂的快速脱离”、“分离催化剂的快速预汽提”和“分离油气的快速引出”,“两高”是指“催化剂的高效分离”和“高油气包容率”。以上“三快”和“两高”的要求相互制约,高度关联,因此开发难度极大。

 

图1 催化裂化后反应系统关键准备技术示意图

    后反应系统针对快分系统多层面的苛刻要求,通过大量基础研究,形成了气固离心分离和浓相接触两体系间的高效耦合方法、离心力场强化方法和浓相接触体系传质强化方法三个核心理论创新。在此理论方法指导下,成功开发了高效气固旋流分离、高效预汽提、高油气包容率3项创新技术,获得14项专利授权(其中11项发明专利);通过集成创新形成4种具有完全自主知识产权的新型快分系统,可适用于目前国内所有构型的催化裂化装置,创建了后反应系统关键装备的优化设计理论和方法。

    UOP公司的VDS和VSS系统是国际公认的先进快分技术,但在国内首次应用时,曾出现过20分钟跑损180吨催化剂的严重事故,还曾在一年内因跑剂非计划停工7次,说明其操作弹性过小,对国内装置的适应性较差。本技术和UOP公司技术几乎同期在国内工业应用,但是,凭借更优异的性能和仅为国外技术1/20~1/10的低廉费用,很快将国外技术挤出了中国市场。目前,UOP快分系统在国内仅应用了4套,而本技术则在48套不同型式和规模、包括国内最大规模350万吨/年的重油催化裂化装置上获得成功应用。大量应用表明,本技术可提高轻油收率1个百分点以上,干气和焦炭收率分别降低0.5个百分点以上,并可显著延长装置开工周期、提高掺渣比,具有比国外同类技术更大的操作弹性和更好的操作稳定性。截至目前,应用本技术的催化裂化装置总加工量已超过4000万吨/年,接近国内催化裂化总加工量的30%,累计经济效益达46.5亿元,取得了巨大的经济效益和显著的社会效益。获得2010年度国家科技进步二等奖(第一完成单位)。

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