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催化裂化工艺新技术开发与应用目录1、概况2、催化裂化新工艺的开发与工业推广情况2.1MGD工艺2.2MIP工艺及MIP-CGP工艺2.3FDFCC工艺2.4两段提升管工艺2.5下行式平推流催化裂化-催化裂解工艺2.6目前已经或正在开发的其它工艺3催化裂化新型催化剂、助剂的开发与应用3.1降低汽油烯烃催化剂3.2降低汽油烯烃助剂3.3降低汽油硫含量助剂3.4多产丙烯催化剂和助剂3.5降低再生烟气SOx助剂3.6降低烟气NOx助剂4.催化裂化新型设备的开发与应用4.1催化裂化进料雾化喷嘴4.2提升管出口快分技术4.3高效汽提技术4.4三级旋风分离器5.近期须抓紧开发和推广的几项技术5.1催化汽油选择性加氢脱硫技术5.2催化汽油加氢脱硫降烯烃技术5.3催化柴油加氢脱硫技术1、概况经过半个多世纪的发展，催化裂化作为生产交通运输燃料和提供部分低碳烯烃的主要工艺装置，在炼油过程中具有举足轻重的地位，是重油转化的主要途径之一，也是炼油企业获取经济效益的重要手段。尤其在我国，目前已拥有1亿多吨/年的催化裂化加工能力。从总体上看，尽管催化裂化在技术上已相对成熟，但在前几年炼油效益低迷和环保日益严格的双重压力下，通过国内外炼油科技、生产人员的不断努力，催化裂化技术仍取得了许多重大进展，并且在将来相当长的一段时间内仍将继续发展，在炼油领域继续发挥关键作用。下面就近几年开发或应用的主要催化裂化工艺技术进行介绍。2.催化裂化新工艺的开发与工业推广情况近年来，针对国内提高柴汽比、降低汽油烯烃含量、增产丙烯、车用汽油高标号化等市场或环保要求，开发并推广了多项催化裂化新工艺，如多产液化气和柴油的MGD工艺、多产异构烷烃的MIP工艺、灵活双效的FDFCC工艺、两段提升管工艺、以及在MIP工艺基础上开发的满足清洁汽油标准并多产丙烯的MIP-CGP工艺等。上述新工艺的开发与工业应用，在增产柴油、提高柴汽比、满足市场需求、降低汽油烯烃、适应汽油新标准要求、增产液化气和丙烯、提高企业经济效益等方面，发挥了重要作用。2.1MGD工艺该工艺由北京石油化工科学研究院开发，是以常压重油或减压蜡油掺炼部分减压渣油为原料，采用分段进料并控制汽油裂化，配以专用催化剂（RGD），达到同时多产液化气和柴油并降低汽油烯烃含量的目的。工业应用结果表明，该技术操作灵活，可根据市场需求调整生产方案和产品结构，液化气收率可提高2-4个百分点，柴油收率提高3-6个百分点，汽油烯烃含量降低8-10个百分点。自中国石化福建炼化公司和广州分公司工业应用成功以来，获得了大面积推广，到目前为止已有30余套催化裂化装置采用了MGD技术，这是近几年推广应用昀快的催化裂化工艺，获得了巨大的经济效益和社会效益。2.2MIP工艺及MIP-CGP工艺该工艺由北京石油化工科学研究院开发，是在原提升管催化裂化工艺基础上，创造性地提出了第二反应区的概念。即采用串联提升管反应器，将反应器分为两个反应区，第一反应区以一次裂化反应为主，采用较高的反应强度，即较高的反应温度与较大的剂油比，裂解较重的原料；第二反应区采用较低的反应温度和较长的反应时间，主要进行氢转移和异构化反应。2.2MIP工艺及MIP-CGP工艺首套工业装置由高桥分公司1.4Mt/a重油催化裂化装置于2002年改造而成。运转结果表明，在保持原装置加工量和掺渣比基本不变的情况下，产品分布略好于原常规催化裂化工艺，汽油烯烃下降13-16个百分点，辛烷值RON下降约0.5个单位，MON提高约0.4个单位（抗爆指数基本不变），液化气中异丁烷与异丁烯比值增加约0.65。2.2MIP工艺及MIP-CGP工艺第二套工业装置于2003年在安庆分公司改造完成，其它还有如镇海炼化公司（MIP-CGP）、九江分公司（MIP-CGP）、沧州分公司、西安分公司、石家庄炼化公司、天津分公司、燕山分公司等多家单位，也投产、在建或立项报批了多套MIP工艺，取得了较好的工艺应用效果。其中在我公司2004年4月实现首次工业应用的MIP-CGP工艺，初步应用表明，该工艺在增产丙烯、保留（或提高）汽油辛烷值、降低汽油烯烃、降低汽油硫含量等方面均取得了较好效果，具体应用效果待考核标定后确定。2.3FDFCC工艺该工艺由中国石化洛阳石化工程公司开发，采用两根提升管反应器，一个再生器，两根提升管可以共用一个沉降器或分别设置沉降器。重油提升管在常规条件下加工重质原料，汽油提升管在较苛刻条件下进行粗汽油改质。根据需要，还可以按其他生产方案运行。在滨州化工厂和中国石化清江石油化工有限公司工业试验基础上，长岭分公司1#催化裂化装置于2003年5月采用FDFCC工艺进行了改造。2.3FDFCC工艺工业运行结果表明，催化裂化汽油烯烃含量可降至16v%以下，硫含量降低24-27%，辛烷值RON提高1.6-2.9个单位，生产柴汽比提高0.2-0.7，丙烯产率提高3-5个百分点。第二套FDFCC改造装置于2003年9月在中国石油大庆分公司由0.6Mt/aRFCC装置扩能改造1.0Mt/aRFCC时完成并投产。2.4两段提升管工艺该工艺由石油大学（华东）开发，其特点是催化剂接力、分段反应、大剂油比和短反应时间，核心是催化剂接力和分段反应。催化剂接力是指：当原料在第一根提升管进行短时间反应后，催化剂活性下降到一定程度及时与油气分开返回再生器；需要继续进行反应的中间物料在第二段提升管中与再生器来的另一路再生催化剂接触反应，形成两路催化剂循环。从而提高催化剂整体活性和选择性，有利于催化裂化反应，抑制了热裂化反应和二次反应。分段反应是指：第一段提升管只进新鲜原料，汽油和柴油从段间抽出作为昀终产品，难于裂化的油浆和回炼油单独进入第二提升管。为了降低汽油烯烃含量，部分粗汽油或全部轻汽油可进入第二段提升管底部与再生催化剂接触进行改质。该工艺在胜利炼油厂0.1Mt/a工业装置上试验成功后，对中国石油辽河分公司0.8Mt/a催化裂化装置进行了改造，从运行初步结果看，在使用LBO-16降烯烃催化剂情况下，汽油烯烃由56.4%降至33.6%。目前已在中国石油锦西分公司、华北分公司等企业推广应用。2.4两段提升管工艺2.5下行式平推流催化裂化-催化裂解工艺该工艺由清华大学、中国石化工程建设公司和济南分公司联合开发。于2003年3-4月在济南分公司0.15Mt/aDCC装置上进行了工业试验。从初次运行结果看，与常规催化裂化相比，干气产率降低了1.32个百分点，丙烯产率增加5.06个百分点，初步验证了下行式平推流反应的优点。目前正在总结经验，进一步整改完善，并开发与之相适应的高活性催化剂，准备进行第二阶段工业试验。2.6目前已经或正在开发的其它工艺北京石油科学化工研究院开发的RHT-RFCC双向组合技术，是将RFCC的回炼油与渣油加氢处理的原料混合，作为渣油加氢处理进料稀释油的一部分，渣油加氢处理的未转化油（常压重油）回到RFCC进行加工，即催化裂化的回炼油在加氢处理和重油催化装置之间进行大循环。这种组合的好处是：①催化裂化回炼油顶替或部分顶替渣油加氢处理所使用的稀释油（即减压馏分油），有效降低加氢装置进料体系的粘度，提高渣油脱硫、脱金属和脱残炭反应速度，并改善重油催化裂化装置进料质量，提高RFCC装置轻质油收率和产品质量。②降低渣油加氢处理催化剂的积炭量，改善催化剂积炭和金属分布，可大大延长渣油加氢装置运转周期。该组合工艺目前正在中国石化齐鲁分公司进行工业试验。2.6目前已经或正在开发的其它工艺为适应催化原料劣化、汽油质量提及增产丙烯等高附加值产品等实际要求，近年开发和推广了一系列降烯烃、降硫催化剂和助剂，多产丙烯催化剂和助剂、生焦抑制剂及降低再生烟气中SOx和NOx助剂等。3.催化裂化新型催化剂、助剂的开发与应用针对我国催化裂化汽油烯烃含量普遍偏高（一般为40-50%），而催化裂化汽油又是国内成品汽油主要调合组份，难以达到GB17930-1999车用汽油国家新标准矛盾，由国内外催化剂研发生产单位先后开发了针对不同原料类型、掺渣要求、金属污染状态的多种降烯烃催化剂，并在国内催化裂化装置得到迅速的推广应用。3.1降低汽油烯烃催化剂如北京石油化工研究院开发的GOR系列降烯烃催化剂，美国DAVISION公司开发生产的RFG系列降烯烃催化剂、荷兰AKZONobel公司的TOM系列降烯烃催化剂。工业应用结果表明，上述几类降烯烃催化剂均具有较好的降低汽油烯烃功能，可降低汽油烯烃8-12个单位。3.1降低汽油烯烃催化剂目前在工业应用的降烯烃助剂主要为洛阳石化工程公司开发的LAP系列降烯烃助剂。与降烯烃催化剂相比，助剂具有加剂灵活、用量少特点，在助剂占系统催化剂藏量5-6%时，可降低汽油烯烃5-8个单位。3.2降低汽油烯烃助剂第一代降烯烃助剂LAP-1在工业应用过程中，存在降烯烃效果不稳定、水热稳定性不理想、对产品分布影响较大等负面影响。第二代降烯烃助剂LAP-2在总结LAP-1基础上，对配方和生产工艺均进行了改进，采用复合基质代替原单一基质，增加基质的裂化能力和异构化能力；增加第二活性组份即大孔分子筛，两种分子筛在反应过程中发挥协同作用，使芳构化反应生产的产物向芳烃和烷烃方向发展，减少焦炭前身物的生产，降低焦炭产率；ZSM-5分子师经双金属改性提高其芳构化活性，再经非金属氧化物进一步改进提高其水热稳定性。3.2降低汽油烯烃助剂总体上看，第二代降烯烃助剂在流化性能、微反活性、水热稳定性及降烯烃效果方面均有不同程度提高。据资料介绍，第二代LAP降烯烃助剂可降低汽油烯烃8-10个单位，辛烷值RON提高约1个单位，轻油收率有所降低而液化气收率有所提高，液化气中丙烯和丁烯含量上升，到目前为止，已有金陵分公司、天津分公司等22套催化裂化装置试用了LAP系列降烯烃助剂，累计使用近400吨。3.2降低汽油烯烃助剂为降低催化汽油硫含量，近年开发应用了多种降低汽油硫含量助剂，主要包括：①MS011/LGSA固体降硫助剂：该助剂由北京石油化工研究院开发，助剂约占系统催化剂藏量10%（较大），在荆门分公司使用时，使汽油硫含量下降36%左右，在石家庄炼化公司使用时汽油硫含量降低约16%。3.3降低汽油硫含量助剂②NS-FCC液体降硫助剂：该助剂由南京石化厂开发生产，助剂占系统比例4-5%，使汽油硫含量下降16-25%左右，已在金陵、沧州、济南分公司的催化装置进行了试应用③D-Prism固体降硫助剂：由美国DAVISION公司开发生产，中国石化洛阳分公司催化裂化装置试用时，可使汽油硫含量下降约26%。3.3降低汽油硫含量助剂增产丙烯是目前炼油企业挖潜增效的有效措施之一。近年来，世界许多石油化工研究和工程设计单位开发了我种增产丙烯工艺技术，如北京石油化工研究院开发的DCC工艺MIP-CGP工艺，UOP公司开发的Petro-FCC工艺，Lummus公司的SCC工艺，KBR与Mobil公司使用开发的Maxofin工艺等，与多产丙烯工艺相配套，相应开发生产了多种增产丙烯催化剂或助剂。所开发的多产丙烯催化剂或助剂在工业化应用过程中，通过工艺操作条件的配合调整，通过提高液化气中丙烯含量及液化气收率，均具有较好的增产丙烯效果。3.4多产丙烯催化剂和助剂目前开发并应用于国内各类多产丙烯装置的的专用催化剂或助剂主要包括以下几类：应用于MIP-CGP工艺的CGP催化剂，应用于DCC或ARGG工艺的CIP和LRP系列助剂；应用于常催化裂化增产丙烯目的的LOSA系列助剂、MP031助剂及OlefinsMax系列助剂。3.4多产丙烯催化剂和助剂根据GB16297-1996标准要求，现有催化裂化装置烟气中SO2要求≯700mg/m3，新建扩建装置要求≯550mg/m3。虽然这一国家标准各地环保部门尚未真正执行，但目前我国大部分催化裂化装置烟气中SO2含量均超过此标准，有必要做好相关技术准备与储备。3.5降低再生烟气SOx助剂目前，世界上主要催化剂制造公司几乎都拥有成熟的固体硫转移助剂技术，此类助剂大致可分为氧化铝基、铝酸镁尖晶石基和水滑石基三大类，如GRACEDAVISION公司的DESOx助剂和Inter