催化裂解工艺技术

催化裂化技术催化裂化技术中国石化石油化工科学研究院1前言丙烯是仅次于乙烯的重要化工原料。目前，全球丙烯需求增长迅速，甚至超过了乙烯需求的增长率。丙烯是蒸汽裂解的副产物，不能满足市场需求，因此石化/炼油工业正在积极开发增加丙烯产量的方法。中国石化开发的催化裂化技术突破了传统催化裂化的工艺限制，可以使丙烯收率提高一倍，在国际石化/炼油行业引起了广泛关注。2过程描述催化裂化是一种重质原油催化裂化技术。其原料包括真空瓦斯油(VGO)、真空渣油(VTB)、脱沥青油(DAO)等。其产品包括轻质烯烃、液化气、汽油、中间馏分油等。可用作化学原料。其主要目标是生产最大量的丙烯(DCC-1)或最大量的异构烯烃(DCC-2)。该技术突破了传统催化裂化的工艺限制，丙烯收率是传统催化裂化的2-3倍。工艺流程与催化裂化基本相似，包括反应再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。原料油经蒸汽雾化后，送入提升管加流化床(DCC-1型)或提升管(DCC-2型)反应器，与热再生催化剂接触进行催化裂化反应。反应产物通过分馏/吸收系统分离和回收。汽提后，沉积焦炭的废催化剂被送至再生器，并与空气一起燃烧进行再生。热的再生催化剂以合适的循环速率返回反应器循环，并提供反应所需的热量以实现反应-再生系统的热平衡操作。防重放系统的原理流程如图1所示。图1 DCC工艺反应再生系统工艺流程3技术特征图2 DCC装置及其组合的流程图3.1技术优势和特点DCC装置的反应系统有两种类型：流化床(DCC-1型，最大丙烯操作模式)或提升管(DCC-2型，最大异构烯烃操作模式)，可处理多种重质原料，特别适合处理石蜡基原料，丙烯收率可达20重量%。生产的汽油可用作高辛烷值汽油组分，中间馏分可用作燃料油组分。使用配套专利催化剂，反应温度高于常规催化裂化，但远低于蒸汽裂化。操作灵活，DCC操作模式可通过改变操作参数来改变。虽然工艺中有大量的气体产物，但可以采用分馏/吸收系统来实现产品的分离和回收，而不需要在蒸汽裂解生产乙烯的过程中使用低温分离。烯烃产品杂质含量低，不需要加氢精制。催化裂化装置的主要设备和工艺参数的特点及其与催化裂化装置的比较列于表1。DCC单元的配置如图2所示。表1催化裂化装置与常规催化裂化装置的比较一个工人的名字常规催化裂化DCC原油重油重油，优选石蜡基重油催化剂各种类型的Y型分子筛催化剂改性五元环沸石催化剂设备反应堆抬起腿立管和/或床扬声器基准相同的主分馏塔基准高气/液比稳定器/吸收器基准更大的压缩机基准更大的操柞件反应温度基准参考3050再生温度基准相同的剂油比基准1.52倍停留时间基准更长的油气分压基准降低雾化蒸汽量基准更多3.2绩效指标裂化反应中的一个重要参数是反应温度。催化裂化采用配套的专用催化剂，可以降低裂化反应所需的能量，因此所需的反应温度比蒸汽裂化低得多。DCC的反应温度随原料的裂化性能和所需产物的分布而变化。一般情况下，合适的温度为520 580，DCC-1模式为上限，DCC-2模式为下限。原料的裂化性能对反应参数和产品收率以及低碳烯烃收率有显著影响12.24烯烃收率，重量%乙烯5.83.63.53.6丙烯23.722.918.313.2丁烯17.817.414.010.6表3从DCC-2生产低碳烯烃的产量数字1234原料石蜡基VGO石蜡VGO残渣中级vgadaoVGO环烷基密度，g/cm30.85790.89380.89830.9249k值12.412.512.011.4h，重量%13.4512.8912.6312.24烯烃收率，重量%丙烯14.311.812.57.9异丁烯6.15.34.63.5异戊烯6.85.55.84.13.3安全和环境保护DCC装置在生产过程中产生的污水、废气、废渣、粉尘和噪声与常规催化裂化装置相当，所采取的处理措施相似。4催化剂为满足不同的需求，如最大丙烯产量、最大异构烯烃产量和与原料混合的最大渣油量，开发了一系列专用催化剂，如表4所示。新一代金属基复合催化剂系列已成功应用于多套催化裂化装置。应用结果表明，与以前开发的催化剂相比，丙烯选择性和丙烯收率较高。MMC-1和MMC-2催化剂的性能列于表5。表4催化裂化催化剂系列卡号相应的DCC流程工业应用时间性特征CHP-1i1990，11高堆积比，高丙烯选择性CHP-2i1992，9中等堆积比，高丙烯选择性CRP-1i1994年，6良好的水热稳定性CRP-Si1995年，5低活性启动器CIP-1二1994年，6活性高，重油裂化能力强CIP-2二1998年，9活性高，重油裂化能力强，抗重金属污染。CIP-3三1998，10重油具有很强的裂化能力和良好的丙烯选择性。总督察二1998年，9低活性发酵剂，抗重金属污染MMC-1二2002年，11活性高，重油转化能力强，丙烯选择性好。MMC-2i2002年，9丙烯产率高表5甲基丙烯酸甲酯催化剂的性能项目MMC-1MMC-2孔隙体积，毫升/克0.290.28比表面积，m2/g230204体积密度，克/毫升0.760.79裂化总活性(520反应，800/4h老化)，重量%7276磨损指数，wt%/h1.61.5粒度分布0-40微米，v%15.615.80-149微米，v%92.290.5平均粒度，微米75.675.65经济为了评价和量化炼油装置延伸到石油化工行业的经济性，哈弗利系统公司建立了美国墨西哥湾沿岸炼油厂的典型线性规划模型。基准计划是典型的常规催化裂化燃料生产模式。第二个方案的配置与基线方案相同，但联邦通信委员会根据化学品的生产进行运作，最有利可图的产品组成由模型决定。第三种方案是石化操作模式，催化裂化操作在DCC-1模式。该研究的基本模型包括与美国墨西哥湾沿岸所有炼油厂平均值一致的典型工艺设备。单个工艺设备的处理能力按每天100，000桶原油换算。模型的评估结果列于表6。与方案3相比，丙烯和对二甲苯的产量分别增加了182.7%和15.0%，而优质汽油和普通汽油的产量分别下降了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案3的利润为94，129美元/天。表6催化裂化和催化裂化产品的比较项目基准方案选项2选项3方案2和方案3的比较产品产量，桶/天丙烷47556005733422.1%丁烷278538013780-0.5%优质无铅汽油1750723302225-4.5%普通无铅汽油361594501442811-4.9%喷气燃料276111471013643-7.3%柴油81901703112188-28.4%燃油137779-乙烯，t/a-61320660657.7%丙烯，t/a182.7%苯，t/a-635007330015.4%对二甲苯，t/a-9930015.0%丁二烯，t/a-18251825-6应用性能1990年，DCC技术首次应用于工业。到目前为止，共有9台