重油催化裂化工艺的新进展

重油催化裂化工艺技术进展我国已拥有100Mt/a以上的催化裂化加工能力。随着市场对轻质油需求的加大，可利用石油资源却趋向重质化和劣质化，作为重质油轻质化的重要转化过程之一的催化裂化技术显得尤为重要。近年来，我国的重油催化裂化技术得到了快速发展,已开发出许多新的工艺。多产柴油、液化气的技术石油化工科学研究院（RIPP）开发的MGD（MaximizingGasandDieselProcess）技术采用多产柴油催化剂（RGD），在常规催化裂化装置上实现多产柴油和液化气，并可显著降低汽油的烯烃含量，一般液化气产率可提高1.3%～5%，汽油的烯烃含量降低9%～11%；研究法辛烷值（RON）和马达法辛烷值（MON）分别提高0.2～0.7和0.4～0.9个单位。该技术将提升管反应器从底部到顶部依次设计为4个反应区：汽油反应区、重质油反应区、轻质油反应区和总反应深度控制区，目前已在国内多套催化裂化装置上应用。多产液化气、低碳烯烃工艺近年来，RIPP在多产液化气和低碳烯烃方面做了大量工作，研制开发了一系列技术，以下3种技术均已工业化，并取得了很好的效果。1.MGG和ARGG工艺MGG(MaximumGasplusGasoline)工艺是以蜡油或掺炼部分渣油为原料，大量生产液化气和高辛烷值汽油的新工艺。该工艺采用高活性催化剂（RMG）和提升管反应，反应温度约为535℃。干气和焦炭产率较低，总的液化气及汽油的产率可达72%～82%，RON和MON分别为92～95和80～83，安定性好，诱导期500min以上。ARGG(AtmosphericResiduumMaximumGasplusGasoline)工艺采用与MGG类似的工艺条件，在提升管反应器内以常压渣油代替减压馏分油为原料,多产液化气和汽油。其专用催化剂（RAG）具有良好的抗镍污染和重油裂解能力。液化气、汽油和柴油收率可达85%。汽油RON大于91，诱导期大于690min。2.DCC工艺DCC(DeepCatalyticCracking)工艺即深度催化裂解制取低碳烯烃的工艺,适于加工重质原料油，其流程与常规FCC流程类似。最新工业化的DCC-II工艺操作条件比较缓和，反应温度530℃，专用催化剂（CIP）的活性高，是一种在生产丙烯、异丁烯及异戊烯的同时兼顾生产汽油的技术。3.MIO工艺MIO（MaximumIso-Olefin）工艺是以重质馏分油为原料掺炼部分渣油，在短接触时间的提升管反应器里，采用较为缓和的操作条件，最大量的生产异构烯烃和高辛烷值汽油的技术，其专用催化剂（RFC）的抗钒性能较好。MIO工艺在兰州石化公司炼油厂工业运转结果表明，“三烯”(丙烯+丁烯+戊烯)总收率达到31.42%，其中异丁烯和异戊烯的收率达到8.85%，还可以获得MON为81、RON为94的高辛烷值汽油。催化裂化汽油改质降烯烃新工艺1.FDFCC工艺洛阳石化工程公司开发了一种灵活多效催化裂化工艺（FDFCC）。该工艺以常规FCC装置为基础，增设了一根与重油提升管反应器(第一反应器)并联的汽油改质提升管反应器(第二反应器)。重油提升管反应器采用高温、短接触、大剂油比等常规催化裂化操作条件，反应产物经分馏塔分离后得到的高烯烃含量的粗汽油进入汽油改质提升管反应器，在那里采用低温、长反应时间、高催化剂活性的操作条件对汽油进行改质。反应所需热量由重油提升管反应器生成的焦炭燃烧热提供，避免了汽油改质与重油裂化的相互影响。工业试验表明，汽油改质提升管对催化汽油的改质效果十分显著，在不同的操作条件下，汽油的烯烃含量可降低30个体积百分点以上，RON可提高0.5～2个单位；随着汽油改质反应器操作强度和汽油改质比例的提高，柴汽比一般可提高0.2～0.7，丙烯收率也可提高3～6个百分点。2.MIP工艺由RIPP开发的多产异构烷烃的催化裂化工艺（MIP）突破了现有催化裂化技术对二次反应的限制，实现可控性和选择性裂化反应、氢转移反应和异构化反应，可明显降低汽油烯烃含量和增加汽油异构烷烃含量。该工艺目前已在多家炼厂进行了工业应用，结果表明，MIP工艺使产品分布得到了优化，干气和油浆产率分别下降了0.41和0.99个百分点，液体收率增加了1.17个百分点，汽油的性质得到改善，汽油烯烃下降14.1个百分点，饱和烃含量增加了12.9个百分点，异构烷烃含量大于70%。3.两段提升管工艺石油大学（华东）提出的两段提升管催化裂化（TSRFCC）技术将长提升管改为两个短提升管，分别与再生器构成两路循环。一段反应生成的油气，分离产物后，进入二段提升管反应器，与再生剂接触继续进行反应。其主要工艺技术特点是反应时间短，实现了催化剂接力、高剂油比和分段进料。该工艺可大幅度提高原料转化深度，处理量增加20%以上。轻质产品收率提高约3%，干气和焦炭降低。产品质量提高，汽油烯烃含量下降近12%，当汽油回炼时其烯烃可降到35%以下，硫和十六烷值含量略有下降。4.辅助反应器改质降烯烃技术中国石油大学（北京）研究开发了“催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”，即在常规的FCC装置上，增设了一个辅助反应器，对裂化汽油进行改质处理，使其发生定向催化转化，裂化汽油中的烯烃在辅助反应器中进行氢转移、芳构化、异构化或者裂化等反应，使烯烃含量显著降低，而辛烷值基本不变。工业运行表明，“辅助降烯烃技术”可使裂化汽油的烯烃含量降到35%（体积分数，下同）甚至20%以下，以满足越来越严格的汽油质量标准；操作与调变灵活,通过调整改质反应器操作，可提高丙烯产率3～4个百分点。5.灵活下行床反应器催化裂化工艺清华大学化工系流态化研究室于1994年提出的渣油催化裂化工艺，主要包括下行床反应器和两段提升管再生技术。其下行床反应器的工艺特点是：反应器总压降小；气固接触时间短，反应油气停留时间维持在0.2～1.0s；气固分离效率高；气固轴向返混明显减少；可以在较高的剂油比下操作等。但该工艺对下行床反应器的入口和出口结构要求很高，由于气体和颗粒在下行床内的反应时间控制在1s以内，因此如何实现气固的快速混合和分离是至关重要的。下行式柔性反应器渣油催化裂化工业试验表现出良好的产品分布，与原有提升管催化裂化相比，总液收增加了1.5%，丙烯收率提高了5%以上，汽油保持了较高的辛烷值，并显著降低了汽油中烯烃含量。由于下行床催化裂化工艺的这些特征，其必将成为21世纪取代上行式提升管催化裂化的新技术之一。重油多产乙烯和丙烯的工艺1.HCC工艺洛阳石化工程公司开发的HCC（HeavyOilContactCrackingProcess）工艺是针对乙烯生产原料重质化而开发的，主要采用催化裂化的“反应－再生”工艺技术，于高温（700～750℃）和短接触时间（2s）的工艺条件下，实现了重油裂解制乙烯，并兼产丙烯、丁烯和轻质芳烃(BTX等)。采用的催化剂（LCM）具有活性高、选择性好、抗碱氮中毒和重金属污染能力强，水热稳定性和抗热冲击性能优良的特点。评价试验结果表明，典型石蜡基常压渣油在优化的工艺条件下，单程裂解的乙烯产率可达26%，C2～C4总烯烃产率超过50%。与石脑油管式炉裂解工艺相比，乙烯成本降低约25%。2.CPP工艺RIPP开发的CPP（CatalyticPyrolyticProcess）工艺是在传统的催化裂化基础上，采用专用的催化热裂解催化剂（CEP）来多产乙烯和丙烯，其操作条件较为苛刻，反应在620～680℃，水油比约为0.5。工业试验结果表明，以大庆常压渣油为原料，在多产丙烯的操作条件下，乙烯、丙烯和丁烯产率分别达到9.77%、24.60%和13.19%；在兼顾乙烯和丙烯生产的操作条件下，乙烯、丙烯和丁烯产率分别达到13.71%、21.45%和11.34%；而在多产乙烯的操作条件下，乙烯、丙烯和丁烯的产率分别达到20.37%、18.23%和7.52%。结论在原油价格居高不下，炼化企业的效益日益恶化的背景下，从劣质原料中拿到更多的优质轻质产品或增产低碳烯烃，是炼厂的必然选择。因此，要不断开发催化裂化新技术、新工艺，以增加产品收率、提高产品质量，这也是炼化企业在21世纪可持续发展的重大战略措施。