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介绍了催化裂化装置终止剂的类型、用量和注入位置等因素在催化裂化反应过程中的作用。在工业装置上考察了终止剂用量和终止剂的注入位置对产物分布、汽油的性质和气体烯烃浓度的影响。结果表明:在控制相近的重油转化深度下,终止剂用量占处理量1 %、10 % 和16 % 时,焦炭和干气产率均先降低后增加,汽油中烯烃含量和C3 中烯烃质量分数则分别降低2. 0 和1. 2 个百分点,汽油中异正构烷烃比增加,二烯值降低,诱导期增加超过100 min ; 终止剂注入点由提升管中部移至上部而其他条件不变时,汽油中烯烃和C3 中烯烃质量分数分别增加4. 2 和0. 6 个百分点。
1.影响终止剂注入效果的因素
影响终止剂注入效果的因素有终止剂介质的类型、终止剂的用量和终止剂的注入位置等3 个主要因素。对不同结构型式的FCC 装置,不同的FCC 原料和不同的终止剂使用要求,3 个因素的选择亦不尽相同。
1.1终止剂介质类型
常用的终止剂介质大体可分为3 类:不直接参与化学反应的惰性介质,如酸性水和经污水处理后的净化水等;FCC 装置生产的产物或中间产物,如粗汽油和稳定汽油等;外来的低品质汽油馏分或轻污油馏分,如焦化轻油和其他不合格轻油馏分等。
惰性终止剂介质不直接参与化学反应,它只是改变终止剂注入点前后的反应苛刻度。此类终止剂(如酸性水) 的热容量较其他石油馏分大, 在达到同样的终止降温效果时,其所需终止剂用量较少。惰性终止剂的循环使用改变了反应的苛刻度,除了引起反应产物分布和产品性质的变化外,油品的性质几乎不受后面分馏和吸收稳定系统的影响。此类终止剂介质可以有效地降低反应沉降器的油气分压,减少或避免沉降器结焦和降低干气产率等。目前国内有济南和茂名等数套FCC 装置使用此类惰性终止剂介质。
粗汽油等参与化学反应的终止剂介质是目前应用*广泛的介质之一,在终止或抑制二次裂化反应的同时,自身亦有少量的二次裂化反应和其他的二次反应发生,使用效果受注入位置和注入量的影响较大,一般汽油的组成要发生一定的变化,即烯烃会有所降低,异构烃会有所增加。
低品质汽油或不合格的轻油作终止剂介质, 像焦化轻油和轻污油等,除能起到终止二次裂化反应外,还能较好地改善自身的品质,通常优于直接进行调和的效果。有些FCC 装置甚至可直接生产合格的汽油产品而无需利用其他额外的加工手段或技术措施来处理。在工业装置上,后两类终止剂介质的使用较普遍。
3 终止剂注入位置
宁夏终止剂注入位置的选择是至关重要的。通常把终止剂的注入点分为2 个不同的区段,分别在提升管的中部和上部。
提升管的中部注入终止剂,因其在低苛刻度下的反应时间较长,有利于发生在低反应苛刻度条件下容易进行的二次反应,如氢转移和异构化反应等。这对降低气体和汽油中的烯烃含量,提高异构烃的浓度是有利的。因此,它对产品分布和产品性质上是有利的。
从提升管的上部注入终止剂,终止剂注入点前的高苛刻度下的反应时间较长,终止剂注入点后的低苛刻度下的反应时间较短,对于选择性的终止二次反应是有利的。低苛刻度下较易发生的二次反应将大大减少,总体反应深度增加。
以粗汽油为终止剂介质, 终止剂占处理量10 %, 终止剂后温度为499 ℃,从提升管中部和上部(2 个注入点相距8m, 平均反应时间相差约0.7 s) 注入,在相同的终止剂注入点后温度和终止剂注入量情况下,对产品分布和气体及汽油中烯烃含量的影响
可见,当终止剂注入点后的温度控制相同时,由于终止剂注入位置从提升管中部移至提升管的上部,使得高苛刻度下的反应时间过长,转化深度较大,导致焦炭和干气产率分别增加0. 16 和0. 14 个百分点,C3 中烯烃质量分数增加0. 6 个百分点,汽油中的烯烃含量增加4. 2 个百分点。
因此,合理地选择终止剂的注入位置能够有效地改善产物分布,降低气体产品C3 中烯烃质量分数和汽油中烯烃含量。终止剂注入位置的选择应*终止剂注入点前剂油的接触时间在1.6 s 左右。
为了让宁夏终止剂的使用达到理想的效果和预期的目的,终止剂介质、终止剂用量和终止剂注入位置等因素应与装置的工艺参数、企业对目的产品的要求和装置的能耗等进行综合考虑。通常为了抑制二次裂化反应、降低干气和焦炭产率和减少沉降器结焦,可*惰性终止剂介质(如酸性水),注入位置应控制高温段的反应时间为1.6 s 左右,注入量以不大于处理量的5%为宜; 对于以降低汽油中烯烃含量为目的的装置,宜选用粗汽油或轻汽油馏分为终止剂介质,且终止剂的注入点应设置在提升管的中部,以*有足够的低苛刻度的反应环境,促使终止剂介质和反应产物中烯烃进行氢转移和异构化反应,此类终止剂的用量应控制在处理量的10 % 左右为佳。