《催化裂化工艺技术》PPT课件

1、20122012|前言前言|生产清洁汽油催化裂化技术新进展生产清洁汽油催化裂化技术新进展|生产低碳烯烃催化裂解技术新进展生产低碳烯烃催化裂解技术新进展|催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展|结束语结束语l催化裂化现在以及未来一段时间内都是我国炼油工业的核心装置，是汽油、柴油和丙催化裂化现在以及未来一段时间内都是我国炼油工业的核心装置，是汽油、柴油和丙烯的主力生产装置；烯的主力生产装置；l我国催化裂化装置装置总套数超过我国催化裂化装置装置总套数超过160套，总处理能力超过套，总处理能力超过160Mt/a；lFCC工艺技术水平不断发展和提高，以满足原料重质化、劣质化、产品多

2、样化和质量工艺技术水平不断发展和提高，以满足原料重质化、劣质化、产品多样化和质量升级的要求；升级的要求；l提升管循环流化技术诞生以来，提升管循环流化技术诞生以来，FCC工艺技术至今没有发生本质变化，工艺技术至今没有发生本质变化，FCC装置的核装置的核心仍是反应再生系统，因此心仍是反应再生系统，因此FCC工艺技术的进步主要还是围绕这一核心而展开。工艺技术的进步主要还是围绕这一核心而展开。lFCC装置油剂接触、油剂快分、反应和再生技术等方面都有长足发展和改进，降低了装置油剂接触、油剂快分、反应和再生技术等方面都有长足发展和改进，降低了装置投资和加工成本，实现了装置长满优运行；装置投资和加工成本，实

3、现了装置长满优运行；l成功开发了生产清洁汽油组分的成功开发了生产清洁汽油组分的MIP及及MIP-CGP技术并得到广泛地工业应用，加快技术并得到广泛地工业应用，加快了我国汽油产品质量的升级以及提高了装置的经济效益；了我国汽油产品质量的升级以及提高了装置的经济效益；l以以DCC技术为核心的多产丙烯催化裂化家族技术的成功工业化，实现了催化裂化技技术为核心的多产丙烯催化裂化家族技术的成功工业化，实现了催化裂化技术的差异化发展，成为炼油与化工之间的纽带，促进了炼油化工的一体化；术的差异化发展，成为炼油与化工之间的纽带，促进了炼油化工的一体化；l借鉴借鉴FCC流态化技术的流态化技术的S-ZORB催化裂化汽

4、油吸附脱硫以及催化裂化汽油吸附脱硫以及RESN催化裂化烟气脱硫催化裂化烟气脱硫脱氮技术正形成具有中石化特色的环境友好技术。脱氮技术正形成具有中石化特色的环境友好技术。l尽可能加工更重的、更劣质的原料油；尽可能加工更重的、更劣质的原料油；l加工纯加氢蜡油；加工纯加氢蜡油；l提高产品选择性和质量，如降低汽油烯烃含量和硫含量、提高汽油辛烷值、提高丙烯浓提高产品选择性和质量，如降低汽油烯烃含量和硫含量、提高汽油辛烷值、提高丙烯浓度等；度等；l向石油化工延伸，多产烯烃和芳烃；向石油化工延伸，多产烯烃和芳烃；l减少减少FCC装置排放、特别是装置排放、特别是CO2排放；排放；l催化裂化装置加工非常规原料，如

5、含氧化合物、植物油、页岩油以及催化裂化装置加工非常规原料，如含氧化合物、植物油、页岩油以及F-T合成油等。合成油等。|前言前言|生产清洁汽油催化裂化技术新进展生产清洁汽油催化裂化技术新进展|生产低碳烯烃催化裂解技术新进展生产低碳烯烃催化裂解技术新进展|催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展|结束语结束语串联式提升管串联式提升管+快速床反应器快速床反应器第一反应区采用短停留时间、较高第一反应区采用短停留时间、较高的反应温度的反应温度第二反应区通过扩径延长停留时间第二反应区通过扩径延长停留时间，通过注入冷激介质降低反应温度，通过注入冷激介质降低反应温度环保压力及市场需求加速了

6、环保压力及市场需求加速了MIP/MIP-CGP技术广泛应用技术广泛应用lMIP装置降低汽油硫含量装置降低汽油硫含量lMIP增产高辛烷值汽油技术增产高辛烷值汽油技术 MIP-LTG技术技术lMIP降低干气和焦炭技术降低干气和焦炭技术MIP-DCR技术技术MIPCGPMIPMIPMIP原料密度0.91410.91450.91480.90010.9034原料残碳5.535.894.504.013.93主要产物, % LPG17.8923.2519.1517.9416.59 汽油41.7238.5042.7246.0841.66 柴油19.1617.5019.8918.8824.93汽油性质 RON9

7、1.39391.591.2- 烯烃, v%333427.126.135.3公司高桥锦西安庆FCCMIPFCCMIPFCCMIP原料硫，g/g166019002500240083005800汽油硫，g/g173110250122840414硫传递系数10.45.810.05.0810.127.14公司镇海九江FCCMIP-CGPFCCMIP-CGP原料硫，g/g4230730042003700汽油硫，g/g420370400270硫传递系数9.935.079.527.30项目项目镇海柴油轻馏分镇海柴油轻馏分镇海柴油重馏分镇海柴油重馏分镇海柴油全馏分镇海柴油全馏分密度密度,kg/m3908.097

8、5.2950.9质谱质量组成质谱质量组成/% 链烷烃链烷烃13.110.311.1总环烷烃总环烷烃4.64.84.0总芳烃总芳烃82.383.984.9 总单环芳烃总单环芳烃42.612.222.9 总双环芳烃总双环芳烃38.959.953.9总质量总质量100.0100.0100.0馏程馏程,初馏点初馏点16924616150%23330327795%277368363 与全馏分相比，轻馏分中单环芳烃增加与全馏分相比，轻馏分中单环芳烃增加19.719.7个百分点，增加幅度达个百分点，增加幅度达86.03%86.03%中型试验原料中型试验结果镇海柴油轻馏分镇海柴油轻馏分镇海柴油重馏分镇海柴油重

9、馏分镇海柴油全馏分镇海柴油全馏分催化剂催化剂CGP-HNCGP-HNCGP-HN反应温度反应温度/510/490510/490510/490剂油质量比剂油质量比555产物分布产物分布/%/% 干气干气2.672.89 2.83 液化气液化气10.689.04 9.25 汽油汽油39.3014.13 22.75 柴油柴油38.7646.67 45.30 重油重油3.3018.30 12.37 焦炭焦炭5.308.96 7.51 总计总计100.00100.00100.00转化率转化率/%/%57.9435.0242.33总液体收率总液体收率/%/%88.7469.8477.30中型试验汽油性质试

10、验编号试验编号镇海柴油轻馏分镇海柴油轻馏分密度密度,kg/cm,kg/cm3 3847.0诱导期诱导期,min,min1000元素分析元素分析,%,% C C89.2 H H10.48组成（组成（GCGC）,%,% 正构烷烃正构烷烃2.53 异构烷烃异构烷烃10.71 烯烃烯烃10.86 环烷烃环烷烃1.85 芳烃芳烃74.05 苯苯0.42MONMON（台架）（台架）90.5RONRON（台架）（台架）101.6项目项目空白标定空白标定新鲜原料新鲜原料柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分再裂化新鲜原料新鲜原料柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分原料柴油轻馏分原料密度密度, kg/m3895.38

11、95.3908.5残炭残炭, % 4.84.5 -族组成族组成, % 饱和烃饱和烃63.262.6-芳烃芳烃21.822.3- 胶质胶质13.814.1- 沥青质沥青质1.21.0-氢含量氢含量, % 12.812.7 10.4 馏程馏程,初馏点初馏点25024416050%43744223695%-334工业试验原料工艺类型工艺类型空白标定空白标定柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分进料量，柴油轻馏分进料量，%0.003.41(占新鲜原料) 产品分布，产品分布，%干气干气3.183.24液化气液化气28.8928.42汽油汽油42.5244.03柴油柴油12.6711.74油浆油浆+焦

12、炭焦炭12.3212.15损失损失0.420.42合计合计100.00100.00轻质油产率轻质油产率/%55.1955.77总液体产率总液体产率/%84.0884.19工业试验产品分布工艺类型工艺类型空白标定空白标定柴油轻馏分再裂化柴油轻馏分再裂化 密度密度, kg/m3708.5706.5 苯含量苯含量, v%0.490.50族组成族组成, % 饱和烃饱和烃55.254.0 烯烃烯烃28.228.7 芳烃芳烃16.617.3馏程馏程, 初馏点初馏点2625 50%6866 终馏点终馏点190192RON94.294.5MON82.382.8工业试验汽油性质 与原料接触的再生催化剂温度从常规

13、的与原料接触的再生催化剂温度从常规的680-720680-720降低至降低至640-680640-680； 原料预热温度从常规的原料预热温度从常规的170-240170-240提高至提高至240-360240-360，模拟计算表明对于常压渣油，预热模拟计算表明对于常压渣油，预热温度从温度从240240增加至增加至360360将增加催化剂和原料的雾化接触面积将增加催化剂和原料的雾化接触面积30%30%以上以上，原料油和催化原料油和催化剂接触时的温度差大幅度降低可以避免原料油的局部过热剂接触时的温度差大幅度降低可以避免原料油的局部过热，最终实现干气和焦炭产率的最终实现干气和焦炭产率的降低降低； 预

14、提升混合器的设置有利于温度较低的冷再生剂和高温热再生剂的混合均匀，从而实现预提升混合器的设置有利于温度较低的冷再生剂和高温热再生剂的混合均匀，从而实现混合再生剂在与原料油接触前温度均一混合再生剂在与原料油接触前温度均一 扩大了操作模式的选择扩大了操作模式的选择，如在相同反应温度下，可以选择高活性、低剂油比或者低活性、如在相同反应温度下，可以选择高活性、低剂油比或者低活性、高剂油比。高剂油比。再生催化剂再生催化剂温度增量温度增量转化率转化率增量增量干气干气焦炭焦炭干 气 与干 气 与焦 炭 选焦 炭 选择 性 之择 性 之和和/%基准基准/基准(83）%产率增量/%选择性/%产率增量/%选择性/

15、%+300.320.0515.60.2990.6106.2+601.050.2221.00.9185.7106.7+1401.060.3835.81.82171.7207.5再生催化剂温度对转化率及干气产率和焦炭产率的影响 中型试验剂油比剂油比增量增量转化率转化率增量增量干气干气焦炭焦炭干 气 与干 气 与焦 炭 选焦 炭 选择 性 之择 性 之和，和，%基准（基准（5）基准(83)/%产率增量/%选择性/%产率增量/%选择性/%+0.5+0.91+0.066.66+0.4145.0551.71+1.0+1.64+0.116.70+0.5936.042.70+2.0+3.02+0.247.95

16、+1.5150.057.95剂油比对转化率及干气产率和焦炭产率的影响 中型试验项目项目空白标定空白标定新鲜原料新鲜原料MIP-DCR 新鲜原料新鲜原料密度密度, kg/m3920.5925.6残炭残炭, %1.401.58族组成族组成, %饱和烃饱和烃50.3653.32芳烃芳烃40.5439.07 胶质胶质+沥青质沥青质9.107.61氢含量氢含量, % 12.3612.40硫含量硫含量, %0.660.66馏程馏程,初馏点初馏点26326350%42641995%531526工业试验原料工艺类型工艺类型空白标定空白标定MIP-DCR 产品分布，产品分布，%干气干气2.522.13液化气液化

17、气14.5614.93汽油汽油35.2336.39柴油柴油36.0834.85油浆油浆4.434.78焦炭焦炭6.596.32酸性气酸性气0.280.28损失损失0.310.31合计合计100.00100.00总液体产率总液体产率/%85.8686.17工业试验产品分布l转化率相当的情况下，干气和焦炭产率分别下降转化率相当的情况下，干气和焦炭产率分别下降15.5%15.5%和和4.1%4.1%，总轻收增加，总轻收增加；l产品性质基本没有变化；产品性质基本没有变化；l能耗由能耗由60.960.9下降到下降到55.855.8，下降了，下降了8.4%8.4%。工业试验总结：|前言前言|生产清洁汽油催

18、化裂化技术新进展生产清洁汽油催化裂化技术新进展|生产低碳烯烃催化裂解技术新进展生产低碳烯烃催化裂解技术新进展|催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展催化裂化烟气脱硫脱氮技术新进展|结束语结束语采用提升管采用提升管+密相流密相流化床反应器结构化床反应器结构对石蜡基蜡油原料，对石蜡基蜡油原料，其丙烯产率达其丙烯产率达23 %最大装置处理量达最大装置处理量达4.6Mt/a公司公司处理能力处理能力(万吨万吨/年年)原料原料投产投产年份年份中国石化安庆分公司中国石化安庆分公司65VGO1995泰国泰国IRPC公司公司90VGO+ATB1997中国石化荆门分公司中国石化荆门分公司80VGO+VR1998中国化工中

19、国化工 沈阳蜡化公司沈阳蜡化公司40ATB1998中国化工中国化工 大庆石化公司大庆石化公司50ATB2006沙特沙特PetroRabigh公司公司460VGO2009印度印度HMEL公司公司220VGO2012印度印度MPRL公司公司220VGO2012公司公司处理能力处理能力(万吨万吨/年年)原料原料投产投产年份年份陕西延长石油公司陕西延长石油公司150ATB2013中海油海南精细化工公司中海油海南精细化工公司120ATB2013泰国泰国IRPC公司公司150ARDS2015中国化工天津化工公司中国化工天津化工公司170VGO- 俄罗斯俄罗斯NHR公司公司110VGO - 中海油宁波大榭石

20、化公司中海油宁波大榭石化公司220ARDS-印度印度BPCL公司公司220VGO-lDCC装置超大型化装置超大型化lDCC提高丙烯选择性技术提高丙烯选择性技术DCC-Plus技术技术lDCC降低干气和焦炭技术降低干气和焦炭技术MCP技术技术l原料处理能力原料处理能力460万吨万吨/年，是目前全球最大的年，是目前全球最大的DCC装置装置；l2009年年5月一次开车成功；月一次开车成功；l2011年年8月开始使用新开发的月开始使用新开发的DMMC-1催化剂；催化剂；l2011年年10月进行了为期月进行了为期72小时的性能考核标定小时的性能考核标定，全面达到合同指标。，全面达到合同指标。项目项目实际

21、值实际值设计值设计值干气干气10.4110.45液化气液化气40.5939.35裂解石脑油裂解石脑油24.9527.89轻循环油轻循环油14.2011.82油浆油浆2.762.88焦炭焦炭7.087.61合计合计100.00100.00项目项目实际值实际值保证值保证值考核结果考核结果新鲜原料进料量新鲜原料进料量/BPSD93,00092,000通过通过聚合级丙烯聚合级丙烯产量产量/(吨吨/年年)1,005,400950,000通过通过聚合级丙烯性质指标聚合级丙烯性质指标 丙烯浓度丙烯浓度/mol%99.699.6通过通过 甲醇含量甲醇含量/(g/g)11通过通过乙烯物流乙烯物流产量产量/(吨吨

22、/年年)227,300225,000通过通过催化剂消耗催化剂消耗/(lb/BPSD)0.170.18通过通过各项产物产量和性质指标全部达到保证值各项产物产量和性质指标全部达到保证值标志着标志着DCC技术超大型化的全面成功技术超大型化的全面成功进一步提高丙烯产率进一步提高丙烯产率降低干气、焦炭产率降低干气、焦炭产率产品产率产品产率 /%*FCCDCC丙烯丙烯5.8624.83干气干气3.4911.77干气干气/丙烯丙烯 0.590.47* 相似原料的工业数据 烃类的热裂化反应烃类的热裂化反应伯自由基、位仲自由基的的仲自由基的的-裂化裂化烃类的催化裂化反应五配位正碳离子的五配位正碳离子的-裂化 （

23、单分子裂化机理）（单分子裂化机理）5405605806006200246 Reaction Temperature /oC TCI CMRTCI：热裂化指数，热裂化与催化裂：热裂化指数，热裂化与催化裂化反应的比例化反应的比例TCI= (C1+C2)/i-C4 CMR：裂化机理比率，单分子裂化：裂化机理比率，单分子裂化与双分子裂化反应的比例与双分子裂化反应的比例CMR= (H2+C1+C2)/i-C4 PropyleneDry gasCokeWHSV /h-1Methane/EthyleneMethane/Propylene反应时间过长会导致大量干气（甲烷）及焦炭的生成反应时间过长会导致大量干气

24、（甲烷）及焦炭的生成双分子裂化CmHnC3=热裂化CmHn干气干气单分子裂化CmHnC3= + 干气干气高活化能高活化能低反应速率低反应速率有效途径：有效途径：控制热裂化反应和单分子裂化反应控制热裂化反应和单分子裂化反应技术措施：技术措施：降低反应温度降低反应温度控制反应时间控制反应时间新鲜原料新鲜原料再生剂再生剂提升管提升管密相流化床密相流化床560580620由于反应吸热，反应温度沿反应器轴向逐由于反应吸热，反应温度沿反应器轴向逐步下降步下降随着反应过程中焦炭在催化剂上的沉积，随着反应过程中焦炭在催化剂上的沉积，催化剂活性沿反应器轴向逐步下降催化剂活性沿反应器轴向逐步下降大分子烃类（新鲜原

25、料）的反应苛刻度明大分子烃类（新鲜原料）的反应苛刻度明显高于小分子烃类（丙烯前身物）显高于小分子烃类（丙烯前身物）大分子烃类比小分子烃类更容易裂化，即小分子烃类需要更苛刻的反应条件来保证裂化大分子烃类比小分子烃类更容易裂化，即小分子烃类需要更苛刻的反应条件来保证裂化反应的有效进行反应的有效进行现有现有DCC反应器内反应温度和催化剂的活性梯度不能完全满足反应化学的需求反应器内反应温度和催化剂的活性梯度不能完全满足反应化学的需求烷烃相对裂化活性与碳原子数目的关系实验数据文献数据将高温、高活性再生催化剂引入将高温、高活性再生催化剂引入密相流化床反应器从而改变反应密相流化床反应器从而改变反应器轴向温度

26、和催化剂活性梯度器轴向温度和催化剂活性梯度将将C4/裂解石脑油回炼至密相流裂解石脑油回炼至密相流化床反应器与高温、高活性催化化床反应器与高温、高活性催化剂接触以满足烃类反应化学需求剂接触以满足烃类反应化学需求对反应器的结构、尺寸和操作参对反应器的结构、尺寸和操作参数从反应动力学的角度进行优化数从反应动力学的角度进行优化以避免过量干气和焦炭的生成以避免过量干气和焦炭的生成新鲜原料新鲜原料再生剂再生剂提升管提升管密相流化床密相流化床再生剂再生剂C4/石脑油石脑油 回回炼炼动力学优化再生器再生器Flue GasAirReactor EffluentSteamSteamSteamSteamSteamF

27、eedstockC4 RecycleLCN Recycle提升提升管反管反应器应器流化流化床反床反应器应器再生再生剂补剂补充管充管线线采用提升管采用提升管+密相流化床串联式双反密相流化床串联式双反应区结构应区结构对第二反应区补充再生催化剂实现第对第二反应区补充再生催化剂实现第二反应区反应环境调控，增产丙烯二反应区反应环境调控，增产丙烯降低第一反应区出口温度，减少干气降低第一反应区出口温度，减少干气生成生成将将C4/裂解石脑油回炼至第二反应区裂解石脑油回炼至第二反应区继续反应，通过齐聚再裂化，进一步继续反应，通过齐聚再裂化，进一步增产丙烯增产丙烯原料原料*AB密度密度 /(g.cm-3)0.90

28、490.9217残炭残炭 /wt%0.221.95氢含量氢含量 /wt%12.5512.40四组分四组分/wt%饱和烃饱和烃70.159.8芳烃芳烃24.126.0胶质胶质5.814.1沥青质沥青质95%，DeNOx 60%吸附剂去向：最终返回FCCU粉尘控制：常规方式，如旋分、过滤利用FCC剂吸附能力；吸附剂、再生气来自FCCU M2O3 + 3SO2 = M2(SO3)3 (1) M2(SO3)3 + 2O2 + NO = M2(SO4)3 + NO2 (2) M2O3 + 3NO2 = M2(NO3)3 (3)M2（SO4）3 + 12H2 = M2O3 +3H2S + 9H2O (1)2M(NO3)3 + 7.5H2 = M2O3 + 3N2 + 15H2O (2)烃类烃类 + MSO4 MCO3 + H2S +H2O + CO2