重油催化裂化工艺技术进展

重油催化裂化工艺技术进展一、引言催化裂化是炼油工业中使重质原料变成有价值产品的重要加工方法之一。近些年来，随着原油变重以及市场对轻质油需求的大幅度上升，如何把难转化的重质原油变为高质量的产品已受到人们的普遍关注。作为重油轻质化的一个重要手段，催化裂化得到广泛的重视。目前，重油催化裂化生产能力已占全世界fcc生产能力的25％以上[1]。我国已拥有100mt/a以上的催化裂化加工能力。据统计，国内现在约有130套催化裂化装置，其中90％以上加工渣油，掺炼渣油从1989年占总加工量的18.52％提高到1997年的43.64％t[2]。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。二、多产柴油、液化气技术多产液化气和柴油工艺技术（mgd－maximizinggasanddieselprocess）[3]是石油化工科学研究院（ripp）开发的以重质油为原料，利用现有的催化裂化装置经过少量改造，即可在常规催化裂化装置上同时增产液化气和柴油，并大幅度地降低催化汽油中烯烃含量的一项新工艺技术。mgd工艺在福建炼油化工有限公司重油催化裂化装置和广州石油化工有限公司重油催化裂化装置上的工业应用试验结果表明：液化气产率增加1.3～5.0％，柴油产率增加3.0～5.0％，在汽油的烯烃含量降低9.0～11.0个百分点同时，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提升管底部到提升管顶部依次设计为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)，目前已在国内多套裂化装置上应用。三、多产轻烯烃的家族工艺为给石油化工提供低碳烯烃原料，ripp先后开发了以重油为原料的催化裂化家族工艺，有多产丙烯的dcc、多产液化石油气+汽油的mgg、产乙烯+丙烯的cpp、多产异丁烯+异戊烯的mio等，统称为多产轻烯烃的催化裂化家族工艺。这些新工艺也可同时向烷基化、叠合、异构化等装置提供原料，生产清洁汽油组分。dcc工艺是以重质油为原料，使用固体酸择形分子筛催化剂，在较缓和的反应条件下进行裂化反应，生产低碳烯烃或异构烯烃和高辛烷值汽油的工艺技术,适于加工重质原料油，其流程与常规fcc流程类似。mgg工艺是以重质油为原料，使用rmg催化剂和相应的工艺条件，大量生产液化气，特别是c3和c4烯烃和高辛烷值汽油的一种新技术，总的液化气和汽油产率可高达70％～80％，液化气与汽油之比在3：4左右。mio工艺以常规催化裂化进料(包括重质馏分油掺炼部分减压渣油)为原料，使用rfc(重油催化裂化)专用催化剂，采用特定的反应技术，达到多产异构烯烃(异丁烯和异戊烯)和高辛烷值汽油为目的产物的工艺技术。1995年在中国兰州炼化总厂实现了工业化。argg是以常压重油等重质油为原料，多产液化气及汽油的一种新工艺技术。具有油气兼顾、高价值产品产率高、油品质量好及产品灵活性较大等特点，是实现重油轻质化，发展石油化工和生产高辛烷值汽油的一条有效途径。该工艺技术采用提升管或床层反应器，使用rag催化剂，510～530℃的反应温度。液化气产率可达21～30％，汽油产率在45～48％，液化气和汽油收率一般在70％以上。四、催化裂化汽油改质降烯烃新工艺ripp、中国石油大学、lpec等单位，因应市场的需要，相继开发了几种新工艺，包括：mip、fdfcc、辅助反应器改质降烯烃技术等。这些新工艺也有一定的降低汽油硫含量的功能，可以满足近期的需求。1.mip工艺由ripp提出的生产清洁汽油组分的新工艺(mip)[4]突破了现有的催化裂化工艺对二次反应的限制，实现了可控性和选择性地进行裂化反应、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。该工艺提出了两个反应区的概念，将反应分成两个部分，以生成烯烃为界，生成烯烃为第一反应区，烯烃反应为第二反应区。该工艺目前已在多家炼厂进行了工业应用，结果表明，mip工艺使产品分部得到了优化，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%。2.fdfcc工艺灵活双效催化裂化(fdfcc)工艺[5]是洛阳石油化工工程公司炼制研究所开发的一种重油催化裂化与汽油改质、增产气体烯烃相结合的联合工艺。该工艺反应由两部分组成：重油反应部分属于常规催化裂化；汽油反应部分进行汽油改质。一根为重油提升管，一根为汽油提升管。汽油提升管需要较高的反应温度(600～650℃)和大于20的剂油比，具有较大的反应热。该工艺于1992年在山东滨州化工厂实现工业化，对比工业试验数据表明，采用该工艺技术与常规催化裂化工艺相比，催化汽油的烯烃含量降低20～30个体积百分点，硫含量可降低15～25％，辛烷值可提高1～2个单位。同时该工艺对提高重油催化裂化装置的柴汽比和丙烯产率的效果也十分显著，柴汽比一般可提高0.2～0.7，丙烯产率也可提高3～6％。3.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，裂化汽油中烯烃在辅助反应器中进行氢转移、芳构化、或者裂化等反应，使烯烃含量显著降低，而辛烷值基本不变。五、vrfcc工艺针对我国大庆原油石蜡烃含量较高、金属含量较低、减压渣油含量占原油比例达40％多的特点，ripp开发了100％大庆减压渣油的催化裂化工艺(vrfcc)。该工艺专利技术主要包括：（1）高粘度原料的减粘雾化技术。（2）无返混床剂油接触实现热击气化及高重油转化技术。（3）短接触反应抑制过裂化和结焦技术。（4）应再生温差及再生剂温度调控协调初始反应深度及总反应苛刻度技术。（5）用vrffcc专用催化剂（dvr系列）技术。试验证明，大庆减压渣油直接作为裂化原料是可行和有意义的，该工艺也可应用于其它类似的原油。六、毫秒催化裂化(mscc)工艺mscc是uop公司开发的。在mscc过程中，催化剂向下流动形成催化剂帘，原料油水平注入与催化剂垂直接触，实现毫秒催化反应。反应产物和待生催化剂水平移动，依靠重力作用实现油气与催化剂的快速分离。这种毫秒反应以及快速分离，减少了非理想的二次反应，提高了目的产物的选择性，汽油和烯烃产率增加、焦炭产率减少，能更好地加工重质原料，且投资费用较低。现在已有2套mscc装置正在运转。一套位于coastal公司的eaglepoint炼油厂，处理能力为2.8mt/a；另一套建在tranamerican炼油公司，处理能力为5.0mt/a；另外还有一套全新的mscc装置将在土库曼斯坦炼油厂建成投产。七、展望由于我国原油普遍偏重，因此中国炼油工业以重油催化裂化为主。随着环保要求的日益严格，通过重油催化裂化生产清洁燃料面临更大挑战。虽然上述催化裂化汽油改质降烯烃新工艺在清洁燃料生产方面取得了一定的进展。随着rfcc研究的深入，人们正在不断地消除瓶颈也不断地发现新的问题。渣油的催化裂化在一些关键的设备和技术方面已取得了令人鼓舞的成绩。但与国际水平还有很大差距。因此，开发能使重油催化裂化在清洁燃料生产方面发挥主导作用新工艺，是科研和生产单位今后攻关的主要课题。参考文献[1]闫平祥，刘植昌，高金森,等.重油催化裂化工艺的新进展[j].当代化工，2004，33（3）：136-140.[2]许昀，山红红．渣油催化裂化工艺及技术进展[j]．石油天然气与化工，2001，30(2)：79-82.[3]钟孝湘．张执刚，黎仕克，等．催化裂化多产液化气和柴油工艺技术的开发与应用[j]．石油炼制与化工，2001,32(11)：1-5.[4]许友好，张久顺，龙军．生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺mip[j]．石油炼制与化工，2001，32(8)：1-5.[5]刘昱.灵活双效催化裂化(fdfcc)工艺的工程设计及工业应用[j]．炼油设计，2002，32(8)：24－28.