FDFCC技术交流文章解析

1、FDFCC 工艺技术的工业应用洛阳石油化工工程公司工程研究院1.前言洛阳石化工程公司在双提升管催化裂化专利技术 (ZL92105596.X)基础上，开发了旨在降低 FCC 汽油烯烃和硫含量、 提高汽油辛烷值并同时增产丙烯的催化裂化新工艺-灵活多效催化裂化工艺( Flexible Dual-riser Fluid Catalytic Cracking ，简称为 FDFCC 工艺)。洛阳石化工程公司现已在中国石化集团清江石化有限责任公司1 2 万吨/年双提升管催化裂化装置工业试验的基础上， 完成了 FDFCC 工艺技术的大型化工程技术开发， 并在中国石化长岭分公司和中国石 油大庆炼化分公司的百万吨

2、 /年催化裂化装置进行了 FDFCC 工艺的 工业应用。FDFCC 工业应用结果表明：灵活多效催化裂化工艺操作稳定可 靠、工艺参数调节灵活，催化裂化汽油经汽油提升管反应器改质后， 烯烃含量可降低至16V%以下，硫含量可降低 2447%，研究法和马 达法辛烷值分别提高 12 个单位，催化裂化装置的丙烯产率提高 3 5 个百分点。2.灵活多效催化裂化工艺技术特点灵活多效催化裂化(FDFCC)工艺在常规催化裂化装置上增设一 根提升管作为独立的汽油改质反应器，汽油改质反应器与 FCC 主提1升管反应器并联。 这样，就可以充分利用高活性状态催化剂和大剂油 比操作等有利条件， 为汽油理想二次反应提供独立的

3、改质空间和充分 的反应时间， 避免了汽油改质与重油裂化的相互影响。 由于汽油改质 的比例不受限制， 汽油改质提升管反应器操作条件相对独立， FDFCC 工艺的汽油改质和增产丙烯的效果十分显著。 汽油改质提升管反应器 的操作条件可以根据炼油企业的实际情况灵活调节； 当主要以降低汽 油烯烃和硫含量为目的生产清洁汽油时， 反应温度可以控制较低 （一 般为 400450C）,使异构化、氢转移、芳构化、烷基化等理想反应 占据绝对优势； 当需要多产液化气和丙烯时， 汽油改质提升管反应器 的反应温度一般控制在 550600C又可以很高，使烷烃裂化和烯烃裂 化等反应占主导， 同时实现提高柴汽比、 降低汽油烯烃

4、和硫含量生产 高辛烷值清洁汽油的目的。3. 灵活多效催化裂化技术的汽油改质工艺形式 以催化汽油改质为主要目标的FDFCC 工艺具有以下两种不同 形式的汽油改质工艺流程 ,它们分别是 :3.1、方案 A:双提升管单沉降器单分馏塔外供汽油改质该方案是汽油改质反应器与重油提升管反应器共用一个沉降器 和一个分馏塔， 需要改质汽油由其它催化裂化装置来提供， 改质后汽 油返回主分馏塔与未改质汽油混合后 ,进入吸收稳定系统，单沉降器、 单分馏塔的 FDFCC 工艺流程详见图 1。此方案的特点是模拟双分馏塔情况，实现催化裂化汽油单程改 质。该流程适合存在有两套催化裂化装置的炼厂， 可以通过改造一套2催化装置实

5、现两套装置的汽油改质，一般可以将两套装置的汽油烯烃 含量降低到 35v%以下，满足新汽油规格要求。图-1方棄打飓提升管-申沉降器-申分協塔-外供汽油改质3.2、方案 B:双提升管单沉降器单分馏塔自产汽油改质该方案是汽油改质反应器与重油提升管反应器共用一个分馏塔， 改质汽油原料由本催化装置提供，改质汽油返回主分馏塔与未改质汽 油混合后，一部分进入吸收稳定系统，另外一部分混合汽油进入汽油改 质反应器进行循环改质，单沉降器、单分馏塔自产汽油改质的 FDFCC 工艺的原则流程详见图 2。由于该方案的改质汽油与重油提升管生产的粗汽油进行混合循 环改质，增产丙烯的幅度比方案 A 小一些，但烯烃含量能够降低

6、到 25v%以下，该工艺适宜对只有一套重油催化装置的企业进行FDFCC工艺技术改造，实现降低汽油烯烃含量和硫含量并增产丙烯的目标。与双分馏塔 FDFCC 工艺流程相比，单分馏塔 FDFCC 工艺流程 的改造投资相对节省，适合于对具有一定的加工负荷余量（1015%） 的重油催化裂化装置进行技术改造。_车哂收塔I1来自即催牝汽袖主风IT污本33.3、方案 C:双提升管双沉降器双分馏塔自产汽油改质该流程在汽油改质提升管反应器出口设立第二沉降器和第二分 馏塔，改质汽油直接进入吸收稳定系统。这种流程因为汽油改质完全 是独立系统，就避免了改质汽油与未改质汽油的混合循环改质，大幅度提高了汽油改质的效率，同时

7、也不会对重油催化裂化主分馏塔的操 作带来任何不利影响。双沉降器、双分馏塔自产汽油改质的FDFCC工艺的原则流程详见图 3。此方案的特点：汽油改质是独立系统，投资相对大一些，该工 艺适合催化装置无加工余量，或者希望多增产丙烯，对常规催化裂化 RFCC 加工时生成的较高烯烃含量和硫含量的催化汽油进行改质，可以实现汽油全馏分改质。采用双提升管双分馏塔的 FDFCC 工艺流程，催化汽油烯烃 含量可降低至 16V%以下，且硫含量可降低 1530%,研究法和马达 法辛烷值也分别提高12 个单位，该流程可以生产烯烃含量满足欧皿 排放标准的清洁汽油。图-2方案汝提升管-单沉降器-单分帽塔-自产汽油改质4图临方

8、案G双据升管-双沉降器-双分馆塔-自产汽油改质3.4、方案D:双提升管双沉降器双分馏塔轻质汽油改质本方案将催化粗汽油先经切割塔分离 100c以前的馏分。将轻质 汽油引入汽油改质提升管反应器进行催化改质，改质汽油经沉降器、 分馏塔进入吸收稳定系统，双沉降器、双分馏塔轻汽油改质FDFCC工艺流程的原则流程详见图 4。此方案的特点是根据催化汽油烯烃分布情况 （70%以上的烯烃是 集中在:100C的馏分中），对不同性质的汽油馏分进行分别处理。将 高烯烃含量的轻质汽油采用 FDFCC 汽油改质提升管反应器进行单独 处理，可大幅度减少汽油处理量，提高汽油改质效率，并可通过提高 反应温度大幅度增产丙烯。重汽

9、油馏分可直接出装置或进行加氢处 理。因此，本方案也可生产满足欧皿排放标准的清洁汽油。n肚至吸收塔54. FDFCC 工艺技术的工业应用4.1 FDFCC 工艺技术的工业应用方案长岭分公司、清江石化有限责任公司和中国石油大庆炼化分公 司都是具有两套催化裂化装置的炼油企业，为了在重油催化裂化装置 实现生产烯烃含量小于 35V%的清洁汽油的目标，在上述企业 FDFCC 工艺的设计流程中，均采用汽油改质提升管和重油提升管共用沉降 器、汽提段、再生器、分馏塔和吸收稳定系统的改造方案（如图 1 所 示）。汽油提升管原料均来自另外一套重油催化裂化装置，形成模拟“双分馏塔”的 FDFCC 工艺方案，在不增设汽

10、油分馏塔的情况下， 实现催化汽油的单程改质。在长岭 1#催化装置 FDFCC 工艺流程中， 2#催化的粗汽油全部进入 1#催化装置 FDFCC 汽油提升管进行改质并 增产丙烯，分馏塔顶油气分离器分离出的粗汽油分为两路，一路进入本装置的吸收塔，另一路返回另外一套重油催化裂化装置的吸收塔，*越展rA至吸收塔H-4力案D:勰慢升暂一双沉阵黔-欢分儈塔Y曲严朋。轻质汽抽改质流程主枕洋6两套装置吸收稳定系统的负荷均变化较小。 这样就实现了对两套重油 催化汽油进行改质的目标。4.3 长岭 1#催化装置 FDFCC 技术改造内容和运行情况长岭分公司于 2003 年 5 月份将 1#催化装置由 FCC 改造成

11、灵活 多效催化裂化（FDFCC）工艺装置。该项目充分依托原有装置的能 力及公用工程系统设施，以尽可能节省投资，改造内容包括：（ 1 ） 反应部分新增了汽油提升管及提升管出口粗旋。（ 2）分馏及吸收稳定部分设备进行更新、局部改造，其中分 馏塔盘改为清华大学开发的 AV 微分塔盘， 稳定塔塔盘改为河北工业 大学的高效立体传质塔盘。并对部分冷换设备及机泵更新。该项目施工从 2003 年 5 月 1 日开始， 5 月 22 日交付开工，改 造施工期 22 天。 5 月 23 日开主风机，经过升温、衬里烘烤， 29 日开 工进油，实现了开工一次成功。从长岭分公司 FDFCC 装置的开工和运行情况来看，

12、从装催化剂、 转剂、三器流化到喷油再到切换到烟机主风机机组提压操作， 均比 较顺利，汽油提升管对重油提升管及再生器的流化基本上没有影响。 而且由于待生催化剂的分配较改造前均匀，再生烧焦效果较改造前 好，再生器稀密相温差下降。长岭分公司 1#催化 FDFCC 装置自 2003 年 5 月底开工以来，装 置操作平稳， 重油提升管和汽油提升管工艺参数调节控制灵活， 实现 了 FDFCC 工艺大型化工程技术开发和长周期运转的目标。5.长岭分公司 FDFCC 工艺技术工业试验方案和试验结果5.1 FDFCC 工业试验方案7在 FDFCC 工业试验中 ,我们主要进行了下列 FDFCC 工艺流程的 试验研究

13、：(1).方案 A:双提升管单沉降器单分馏塔外供汽油改质(2).方案 B:双提升管单沉降器单分馏塔自产汽油改质为了模拟双提升管双分馏塔形式的 FDFCC A 工艺流程 ,首先以 另外一套重油催化裂化装置生产的催化粗汽油( 外供汽油 )作为FDFCC 装置汽油改质提升管反应器的原料； 然后以 FDFCC 装置自产 的催化粗汽油作为汽油改质提升管反应器的原料 , 按单分馏塔形式 的 FDFCC B 工艺流程(方案 B)进行工业试验，分别考察了不同工艺 条件下催化裂化粗汽油提升管催化改质的效果和对整套催化装置产 品分布和产品性质的影响。在 FDFCC 工业试验和标定过程中 ,汽油改质提升管反应器的出

14、 口处特设了一个馏出物采样口 ,定期采样分析 ,这样就可以直接得到汽 油改质反应生成的气体和改质油品的组成和性质分析数据。6.2 FDFCC 工艺技术工业试验结果和讨论6.2.1 汽油改质提升管产品分布和产品性质表 1 和表 2 分别列出了 FDFCCC 业应用试验的汽油改质提升管产 品分布和汽油改质前后的主要性质分析数据对比。表 3 列出了 FDFCC 汽油改质提升管气体组成和常规 RFCCE 艺的数据对比。8表 1 FDFCC 汽油改质提升管产品分布项 目FDFCC-AFDFCC-B汽油改质方案外供汽油自产汽油标定时间大庆清江清江长岭长岭清江清江清江长岭长岭反应温度，C4044505005

15、50585400450500550549催化剂活性62.863.063.062.36463.063.063.06471产品分布，%干气+损失0.941.021.672.435.221.061.252.394.053.69液化气6.668.5812.8919.0222.365.267.4311.8516.6220.23其中丙烯2.393.345.087.759.842.012.784.227.067.97汽油90.3887.3181.5273.0965.8591.5388.3380.5870.4269.54轻柴油1.132.172.643.224.101.242.033.646.434.19焦碳

16、0.890.921.282.052.470.910.961.542.462.35合计100100100100100100100100100100由表 1 列出的 FDFCC 汽油改质提升管产品分布数据可知，随着 反应温度的提高，汽油改质反应的转化深度提高，对增产液化气和丙 烯有利。此外，与 FDFCC-B 方案中采用本装置自产粗汽油作为汽油 提升管进料相比，FDFCC-A 方案采用外供催化汽油作为汽油改质提 升管原料时，汽油改质反应在单程通过状态下进行， 避免了部分改质9汽油进行循环回炼。因此，在相同的反应条件下，外供汽油改质方案(FDFCC-A )比自产汽油改质方案(FDFCC-B )的液化

17、气和丙烯产 率较高。表 6. FDFCC 汽油改质前后主要性质对比项目FDFCC-AFDFCC-BFDFCC 汽油改质方案外供汽油外供汽油自产汽油自产汽油汽油管口温度,C550585550549汽油样品进料出口进料出口进料出口进料出口密度(20C)727.5736.8725.1734.2734.5738.3740.7746.7馏程C初馏31.030.530.030.038.530.530.023.510%50.048.549.044.057.547.550.543.030%71.572.070.563.579.071.575.567.550%96.5101.596.093.0103.0100.

18、5104.098.570%124.5137.5126.0131.0132.5135.0133.5130.090%159.5191.0158.5170.0165.5178.5166.5192.0干点174.0217.5170.0206.5179.0204.5184.5193.0总硫ppm0.1130.0860.0940.0610.0950.0660.0660.035降硫率%23.935.130.547.0烯烃， V%51.715.955.412.634.111.722.94.9芳烃， V%18.334.818.638.428.039.734.038.7苯，%0.721.120.811.481.3

19、71.521.442.72RON93.194.893.195.792.895.793.195.8RON 增加值+1.7+2.6+2.9+2.7MON80.582.180.582.680.682.681.284.0MON 增加值+ 1.6+2.1+2.0+2.810表 3.FDFCC 工艺和常规 RFCC 液化气组成对比（W%）项目RFCCFDFCC-AFDFCC-B反应器重油汽油全装置汽油全装置提升管提升管提升管丙烷6.615.2110.326.5013.81丙烯29.3140.6034.0542.6031.98异丁烷16.5718.3116.1419.9120.55正丁烷7.585.696.

20、085.027.67正丁烯8.687.777.466.436.12异丁烯12.639.8411.378.308.49顺烯9.906.298.246.536.40反丁烯8.746.296.334.704.99合计100.0100.0100.0100.0100.0由表 2 列出的 FDFCC：业应用试验的汽油改质前后的主要性质分析对比数据可以看出，FDFCC 汽油改质提升管对催化汽油的改质效 果十分显著，主要表现在以下三个方面：（1）、催化汽油的族组成发生巨大变化， 烯烃含量可由 50V%以上降低到 16V%以下，芳烃含量可由 20V%以下提高到 30V%以上；（2）、催化汽油的研究法提高 1.7

21、2.9 个单位，马达法辛烷值提高 1.62.8 个单位；（3）、催化汽油的硫含量降低 2447%。FDFCCE 业应用试验的汽油改质效果表明，若采用双分馏塔和双沉降器的 FDFCC 工艺技术进行汽油改质，就可在重油催化裂化装置直11接生产满足烯烃含量低于 18V%的欧皿排放标准清洁汽油。由表 3 列出的 FDFCCT业应用试验的汽油改质提升管气体组成分 析结果可以看到，FDFCC 气油改质提升管气体产品的丙烯浓度也远高 于常规RFCC 工艺，说明采用 FDFCCT艺技术在重油催化裂化装置 增产丙烯也是确实可行的。6.2.2.FDFCC 工艺全装置产品分布和产品性质表 4 列出了长岭 FDFCC

22、 工艺全装置产品分布和产品性质与常规RFCCE 艺的对比数据。FDFCC 全装置产品分布数据显示，在与常规 RFCC基本相同的原料结构下，FDFCC 工艺使催化装置的产品结构得 到显著改善，柴汽比液化气产率大幅度提高，在不同工况下，全装置 的丙烯产率提高 3.654.7 个百分点。表 5 列出了长岭 FDFCC 工艺全装置精制汽油产品性质与常规 RFCC工艺的对比数据。数据显示，FDFCC 工艺使全装置催化汽油的总体性质显著改善， FDFCC 方案 A 的精制汽油烯烃含量可降低到 35V%以下，硫含量降低 25% , RON 和 MON 分别提高 1.7 和 0.5 个 单位。在采用自产粗汽油

23、进行改质的 FDFCC-B 工况下，由于部分改 质汽油进行循环改质， 催化汽油改质效果更加显著， 精制汽油烯烃含 量可降低到 25V%以下，硫含量降低 43% , RON 和 MON 分别提高 1.4 个单位。表 6 列出的 2003 年 9 月长岭 FDFCC-A （外供汽油改质）方案的两套催化装置精制汽油主要性质分析数据显示，当采用外供2#催化粗汽油作为汽油改质原料时，两套催化装置的催化汽油烯烃含量都可 降低到1235V%以下，这样，就实现了将一套催化装置进行FDFCC 工艺技术改造，而对两套催化装置汽油进行质量升级的目标。表 7 列出的长岭 FDFCC 装置催化柴油主要性质分析数据显示，

24、 由于FDFCC 工艺在独立的反应器对催化汽油进行改质和增产丙烯， 因此对催化柴油的主要性质，尤其是柴油的十六烷值没有负面影响。表 4.长岭 FDFCC 工艺全装置物料平衡项目RFCCFDFCC-AFDFCC-B改质方案/外供汽油自产汽油原料组成，w%VGO49.245.4541.1246.9750.57CGO30.538.7937.9128.2238.03VRO20.315.7620.9724.8111.40合计100100100100100产品分布,w%干气4.865.495.636.035.27液态烃12.0723.7524.4919.2523.07其中丙烯3.358.057.886.9

25、07.43汽油39.8129.7128.8632.6829.79轻柴油28.5629.5328.9628.4227.39油浆6.363.243.514.925.88焦碳7.848.028.238.308.46损失0.500.260.320.400.15合计10010010010010013表 5.长岭 FDFC（全装置精制汽油性质项目汽油改质方案RFCC/FDFCC-A外供汽油FDFCC-B自产汽油精制汽油性质族组成，V%烯烃 芳烃 馏程C初馏干占RSHppm总 硫ppm 蒸汽压 kpa 诱导期 min MONRON55.018.43217399426047080.592.630.619.43

26、3.7169.1 470065.0 4808194.322.123.332.7183.0754060.7 100081.994.0表 6.长岭 FDFCC-A 方案的两套催化装置精制汽油主要性质年月日1# FDFCC 催化装置2#催化裂化装置烯烃V%芳烃V%硫含量%干占烯烃V%芳烃V%硫含量%干占03-9-133.419.10.071179.335.021.20.058187.003-9-632.817.50.073172.133.724.20.055174.503-9-830.615.20.061167.533.020.80.057172.003-9-930.714.40.054168.03

27、5.017.70.060172.503-9-1127.717.50.058175.332.122.00.060170.503-9-1234.219.90.081183.033.125.70.073171.003-9-1530.619.40.070169.134.818.60.061180.0表 7.长岭 FDFC（全装置催化轻柴油性质14工艺RFCCFDFCC-AFDFCC-B汽油改质方案/外供汽油自产汽油密度（20C）馏程C915.9919.9908.6初馏点155185.0169.510%202224.5205.550%255271.5260.090%343325.0327.0干占3583

28、43.0343.0总硫，%0.530.4670.433凝点c-16-15-18闪点c587570苯胺点C3030十六烷值292929碱氮，PPm210241氧化沉渣 mg/100ml1.031.97623.长岭 FDFCCE 艺装置能耗分析表 8 列出了长岭 1#催化裂化装置 FDFCCE 艺技术改造前后的全 装置公用工程消耗和能耗数据。长岭 1#催化装置 FDFCC 工艺技术改 造主要是增加了一根汽油提升管， 进行粗汽油回炼改质，以降低汽油 烯烃含量、硫含量并多产丙烯为主要目的，与常规的 RFCC 工艺相比, 装置能耗增加主要有以下几个原因：（1） FDFCC 工艺利用烧焦热进行粗汽油回炼改

29、质， 所以再生器剩余 热量减少，而粗汽油回炼量不计入装置处理量，故单位能耗提高。（2）汽油回炼改质大约有 2.0%的生焦率，而粗汽油回炼量不计入装 置处理量，全装置生焦率提高。（3）装置改造后分馏稳定系统的物流和热负荷增加较大，耗电量和循环水量增加。长岭 1#催化装置在常规的 RFCC 工况下的能耗为 63 公斤标油/15吨原料，FDFCC 工艺改造后的标定能耗约为 73 公斤标油/吨原料，装置能耗上升 10 公斤标油/吨。对于采用外供汽油改质的 FDFCC 方案 A，由于对两套催化装置的汽油都进行了改质，因此，应扣除为2#催化装置汽油改质而增加的 5 公斤标油/吨的能耗，则本装置实际能耗为

30、68.2 公斤标油/吨，比常规催化裂化增加能耗约 5 公斤标油/吨，能耗增加幅度为 8%表 8.长岭 FDFC（全装置消耗和能耗数据项目RFCCFDFCC-AFDFCC-B汽油改质方案/外供汽油自产汽油单位消耗量新鲜水,t/t0.0890.0930.095循环水，t/t33.8234.9135.30除氧水，t/t0.3460.3590.358软化水,t/t0.0340.0430.035凝结水，t/t-0.080-0.018-0.018电（量,hkw/t25.61327.7127.681.3mpa 蒸汽，t/t0.0780.1950.1873.5mpa 蒸汽，t/t-0.101-0.055-0.

31、077焦炭，t/t0.07840.08230.083热输出，MJ/t-930-1216-1170催化剂单耗,kg/t0.900.750.75表观能耗MJ/t264330673074Kg-oil/t63.1173.2173.38表观能耗增加率，%基准16.016.3实际能耗MJ/t264328563074Kg-oil/t63.1168.2173.38实际能耗增加率，%基准8.016.3表 9 列出了长岭 FDFC 工艺装置能耗与其它多产液化气/丙烯工艺装置的能耗对比数据。表 9 数据显示，在重油催化裂化装置增产丙烯，除采用丙烯选择性高的专用催化剂外， 一般都是通过提高催化裂 化反应16的苛刻度和

32、原料转化率来实现。随着裂化反应深度提高和丙烯 产率增加，催化装置的能耗也相应增大。与其它多产液化气/丙烯工艺的能耗相比，FDFCC 工艺的能耗要低得多。表 9.长岭 FDFC（与其它多产液化气/丙烯工艺能耗对比装置名称装置规模万吨/年工艺名称LPG 产率%丙烯产率%装置能耗公斤标油/吨安庆U65DCC-H30.0512.12137.6荆门80DCC-H24.644.2593.72岳化105ARGG26.5610.1692.31扬州20ARGG26.129.4684.86高桥U60ARGG23.116.0284.21福建150MGD19.406.6576.01长岭I105FDFCC24.497.

33、8868.21其它工艺数据摘自中国石化炼油事业部2002 年炼油生产装置基础数据汇编6.24 FDFCC 工艺技术经济评价表 10 列出了长岭 FDFCCE 艺技术改造后的经济效益测算结果，FDFCC-A 和 FDFCC-B 的年增效益分别为 8770 和 6333 万元，其 中油品价格采用 2003 年上半年长岭分公司内部结算价。FDFCCT 艺 技术改造后的经济效益主要来源于渣油掺炼比例提高和液化气及丙 烯产量的大幅度提高。此外 FDFCCE 艺技术改造后，该装置不再采用 高单耗的降低汽油烯烃催化剂，每年节省该费用324 万元。17表 10 长岭 FDFCC 工艺技术经济评价结果项目RFC

34、CFDFCC-AFDFCC-B价格FDFCC-AFDFCC-B汽油改质方案/外供自产外供自产重油处理量101.33100.699.57长岭内部效益增额 效益增额万吨/年结算价格原料万吨/年万吨/年万吨/年元/吨万元/年万元/年VGO49.8641.3646.772141-18176-6615CGO30.9138.1428.10214115481-6014VRO20.5721.1024.7015948376586合计101.33100.699.57-1857-6043产品万吨/年万吨/年万吨/年元/吨万元/年万元/年干气4.925.666.0013009611403液态烃8.8416.7112.302693212039318其中丙烯3.397.936.8