1-催化裂解工艺技术(DCC)1

-1-催化裂解技术（DCC）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，目前全球对丙烯的需求快速增长，甚至超过了对乙烯需求的增长速度。作为蒸汽裂解副产物的丙烯已经不能满足市场需求，因而石化/炼油行业正积极研发增产丙烯的方法。中石化开发的DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引起国际石化/炼油行业的广泛关注。2工艺描述DCC是重质原料油的催化裂解技术，它的原料包括减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它的产品包括可作为化工原料的轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它的主要目标是最大量生产丙烯（DCC－Ⅰ）或最大量生产异构烯烃（DCC－Ⅱ）。该技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，丙烯产率为常规FCC的2～3倍。其工艺流程与FCC基本相似，包括反应-再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统。原料油经蒸汽雾化后送入提升管加流化床(DCC-I型)或提升管（DCC-II）反应器中，与热的再生催化剂接触，发生催化裂解反应。反应产物经分馏/吸收系统，实现分离、回收。沉积了焦炭的待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热的再生催化剂以适宜的循环速率返回反应器循环使用，并提供反应所需热量，实现反应-再生系统热平衡操作。反再系统的原则流程示于图1。催化裂解技术（DCC）-2-图1DCC技术反应-再生系统工艺流程3技术特点图2DCC装置及其联合体的流程简图3.1技术优势及特点·DCC装置的反应系统有流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II，催化裂解技术（DCC）-3-最大量异构烯烃操作模式）两种型式，可以加工多种重质原料，并特别适宜加工石蜡基原料，丙烯产率可达20wt％。所产汽油可作高辛烷值汽油组分，中馏分油可作燃料油组分。·使用配套的、有专利权的催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。·操作灵活，可通过改变操作参数转变DCC运行模式。·该工艺过程虽有大量气体产物，但仍可采用分馏/吸收系统，实现产品的分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用的深冷分离。·烯烃产品中的杂质含量低，不需要加氢精制。DCC主要设备和工艺参数的特点及与FCC的比较列于表1，DCC装置的配置见图2。催化裂解技术（DCC）-4-表1DCC和常规FCC的对比工艺名称常规FCCDCC原料油重油重油，最好是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装置反应器提升管提升管和/或床层再生器基准相同主分馏塔基准高气/液比稳定塔/吸收塔基准较大压缩机基准较大操作条件反应温度基准基准+30~50℃再生温度基准相同剂油比基准1.5~2倍停留时间基准较长油气分压基准较低雾化蒸汽量基准较多3.2性能指标裂解反应中的一个重要参数是反应温度。DCC采用配套的专用催化剂，可降低裂解反应所需要的能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC的反应温度随原料的裂化性能和所需产品分布而变化，一般适宜的温度为520～580℃，其中DCC-Ⅰ模式取高限，DCC-Ⅱ模式取低限。原料的裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料的低碳烯烃产率较高。几种典型原料按DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ模式运行的烯烃产率分别列于表2和3。表2不同原料DCC-Ⅰ的低碳烯烃产率编号1234原料石蜡基VGO石蜡基VGO+渣油中间基VGO+DAO环烷基VGO密度，g/cm30.84490.86210.90850.9249K值12.712.612.011.4H，wt%14.2313.6212.5212.24烯烃产率，wt%催化裂解技术（DCC）-5-乙烯5.83.63.53.6丙烯23.722.918.313.2丁烯17.817.414.010.6表3不同原料DCC-Ⅱ的低碳烯烃产率编号1234原料石蜡基VGO石蜡基VGO+渣油中间基VGO+DAO环烷基VGO密度，g/cm30.85790.89380.89830.9249K值12.412.512.011.4H,wt%13.4512.8912.6312.24烯烃产率,wt%丙烯14.311.812.57.9异丁烯6.15.34.63.5异戊烯6.85.55.84.13.3安全环保DCC装置在生产过程产生的污水、废气、废渣、粉尘、噪音等与常规催化裂化装置的相当，采取的治理措施相似。4催化剂已开发出一系列DCC配套使用的专有催化剂，以适应不同需要，如最大量丙烯生产、最大量异构烯烃生产、最大量原料掺渣油量等，见表4。新一代MMC催化剂系列已在多套DCC装置上成功应用。应用结果表明，与以前开发的催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂的性质列于表5。表4DCC用催化剂系列牌号对应DCC工艺工业应用时间性能特点CHP-1I1990,11高堆比，高丙烯选择性CHP-2I1992,9中堆比，高丙烯选择性CRP-1I1994,6水热稳定性好CRP-SI1995,5低活性的开工剂CIP-1II1994,6高活性，重油裂化能力强CIP-2II1998,9高活性，重油裂化能力强，抗重金属污染催化裂解技术（DCC）-6-CIP-3I&II1998,10重油裂化能力强，丙烯选择性好CIP-SII1998,9低活性的开工剂，抗重金属污染MMC-1II2002,11高活性，重油转化能力强，丙烯选择性好MMC-2I2002,9高丙烯收率催化裂解技术（DCC）-7-表5MMC催化剂的性质项目MMC-1MMC-2孔体积，ml/g0.290.28比表面，m2/g230204堆密度，g/ml0.760.79裂解活性指数(520℃反应，800℃/4h老化)，wt%7276磨损指数，wt%/h1.61.5粒径分布0-40μm，v%15.615.80-149μm，v%92.290.5平均粒径，μm75.675.65经济性为了评价和量化炼油装置向石油化工延伸的经济性，采用HaverlySystemsGRTMPS建立了一个典型的美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的线性规划模型。基准方案是一个典型的常规FCC燃料生产模式。第二方案同基准方案的构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最获利的产品构成。第三个方案为石化操作模式，FCC按DCC－I模式运行。该研究的基本模型包括典型的、与所有美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的平均值相一致的工艺设备。单个工艺设备的处理量按10万桶原油/天折算。模型评价结果列于表6。方案二与方案三相比，丙烯和对二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和普通汽油产量分别减少了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天的收益。催化裂解技术（DCC）-8-表6DCC与FCC产品对比项目基准方案方案二方案三方案二与方案三的比较产品产率，桶/天丙烷475560057334+22.1%丁烷278538013780-0.5%优级无铅汽油1750723302225-4.5%普通无铅汽油361594501442811-4.9%喷气燃料276111471013643-7.3%柴油81901703112188-28.4%燃料油137779--乙烯，t/a-6132066065+7.7%丙烯，t/a113515124100350800+182.7%苯，t/a-6350073300+15.4%对二甲苯，t/a-99300114200+15.0%丁二烯，t/a-18251825-6应用业绩1990年DCC技术首次实现工业应用，迄今共有9套装置运行，总加工能力达到358万吨/年，其中单套装置最大能力为80万吨／年。一套能力为450万吨／年的DCC装置将于2008催化裂解技术（DCC）-9-年建成。7技术服务可提供工艺基础设计或承包交钥匙工程，以及相关的技术咨询、人员培训、现场开工等服务。也可单独提供有关催化剂及相关的技术服务，包括催化剂的再生等。