催化裂化技术工程与工艺

StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化中国石油大学（北京）：孟祥海StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing本讲主要内容催化裂化发展方向催化裂化工艺技术催化裂化工程技术催化裂化催化剂催化裂化助剂StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing沉降器主风再生斜管提升管反应器汽提段再生器烟气待生斜管反应油气水蒸气原料油提升管反应器催化原料进料喷嘴油气催化剂快分设备催化裂化工艺流程水蒸汽StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化技术的发展方向拓宽原料来源尽可能加工更重的、更劣质的原料油提高产品质量降低FCC汽油的烯烃含量和硫含量，提高FCC汽油的辛烷值等灵活调整产品结构分布向石油化工延伸，多产丙烯，提高催化裂化装置的效益环保降低FCC装置的排放节能降耗装置长周期运转StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化相应的技术措施优化催化裂化原料或进行预处理优化催化裂化工艺参数研制新的催化剂开发新的催化裂化工艺技术产品进行精制或改质催化裂化综合集成技术StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化工艺技术StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化工艺技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化生产清洁汽油技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG、MGD重质、劣质原料的催化裂化技术－DNCC催化裂化其它工艺技术－下行床StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing两段提升管催化裂化－TSRFCC存在的问题：提升管过长催化剂活性整体水平低新鲜RFCC原料与循环油的恶性竞争导致产品分布不理想、产品质量差通过数值模拟和现场采样技术，全面揭示了提升管反应器这个“黑箱”，全面认识了重油催化裂化工业提升管反应器内的反应历程本质：•短反应时间•催化剂接力•分段反应•大剂油比StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessingFlowsheetofthetwo-stageriserOilvaporFeedsteamR.catalystSpentcatalystFirstoilvaporSpentcatalystR.catalystWithdrawdieseloliConventionalriserRenovationofreactorStateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing打破维持半个世纪的提升管反应器型式和反应-再生系统流程，优化的两段提升管反应器两路循环的反应-再生系统全新流程工艺技术革命单段提升管两段提升管新鲜原料新鲜原料再生剂再生剂再生剂去再生器去再生器去再生器去分馏塔分馏塔柴油汽油气体提升管提升管提升管重油短反应时间分段反应催化剂接力StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing分段反应利于条件分段控制优化显著改善产品分布短反应时间有效控制反应深度抑制干气焦炭生成大剂油比催化作用得到强化催化剂接力催化剂两路循环，整体活性及选择性提高催化反应比例增大，热反应得到有效抑制StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing短反应时间大剂油比分段反应催化剂接力两段技术四个特点相互关联催化剂接力、大剂油比和分段反应相互促进，有效提高催化剂的活性和选择性，有利于提高原料转化深度、改善产品分布、提高目的产品收率。全新流程—催化剂接力StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing由此成功开发了具有自主知识产权的两段提升管催化裂化技术，与常规催化技术相比：装置处理能力提高2030%轻油油品收率提高23个百分点干气和焦炭产率降低2个百分点左右催化汽油和柴油质量得到明显改善1亿吨1%2000元/吨=20亿元StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing该技术工业化以后在石油石化行业引起了强烈反响，科技日报、人民日报海外版、中国石油报、中国石化报、大众日报等多家报纸纷纷加以报道2002年被评为中国石油集团十大科技进展之一2003年被列为国家火炬计划2002年5月至今，TSRFCC技术已在6家企业获得成功应用，年新创效益1亿元以上，3套装置在设计中（最大140万吨）。StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessingSCT（shortcontacttime）－短时接触Exxon公司开发的在BP公司的Espana炼油厂应用FCC装置改造：新型进料喷嘴－Exxon公司的专利技术改善了原料的雾化效果和剂油的接触状况，减少返混新型反应器出口系统采用封闭式耦合旋分器，催化剂与裂化产物快速分离新型汽提系统先进的分段汽提装置，更好地去除催化剂上携带的烃类，减少生焦StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessingLPG+轻质油收率提高了9.7个百分点干气产率下降0.1个百分点焦炭减少0.1个百分点项目比改造前项目比改造前转化率+5.4239～361℃馏+3.8干气-0.1重油-9.1C3和C4不饱和烃+1.4焦炭-0.1C3～239℃馏分+5.9汽油抗爆指数+1.2Exxon公司SCT技术产品分布对比StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessingMSCC（millisecondcatalyticcracking）-UOPUOP公司开发的在CEPOC公司的炼油厂应用FCC装置改造：催化剂下落，原料油水平喷入采用了外置旋风分离器特点油剂接触时间极短有效降低二次反应和热裂化反应提高汽油和烯烃产率降低焦炭产率StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessingUOP的MSCC技术与FCC装置操作情况对比项目FCCMSCC瓦斯油，v%80.280.5脱沥青油，v%19.819.5康氏残炭，wt%1.150.90产物收率C2=，v%7.43.6C3、C4，v%21.520.4汽油（C5~221℃），v%50.457.0轻循环油（221~360℃），v%21.620.6塔底油（360℃+），v%9.19.0焦炭，wt%5.85.0轻质油收率提高了5.6个百分点焦炭减少0.8个百分点StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing催化裂化汽油降烯烃技术问题的提出汽油质量的新标准FCC汽油中的烯烃含量高降烯烃催化剂优化工艺条件开发新工艺技术辅助反应器FDFCCMIPMIP-CGP技术融合效果优化技术要求降低汽油的烯烃含量，满足汽油新标准的要求RON保持不要下降液收率要高投资和操作费用合理StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing原理分析催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术烯烃裂化环化异构化氢转移环化、氢转移缩合烯烃环烷烃异构烯烃异构烷烃正构烷烃氢转移烷基化异构烷烃或烷基芳烃氢转移异构烷烃和芳烃焦炭二次反应StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing烯烃裂化环化异构化氢转移环化、氢转移缩合烯烃环烷烃异构烯烃异构烷烃正构烷烃氢转移烷基化异构烷烃或烷基芳烃氢转移异构烷烃和芳烃焦炭二次反应StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing3CNH2N+CMH2M3CNH2N+2+CMH2M-－6烯烃环烷烃烷烃芳烃CNH2N-2,CMH2M－6环烯芳烃cccccccccccccc焦炭前身物氢转移缩合反应CNH2NCNH2N+2吸收负氢，，多环化合物...类型A类型B不同类型的氢转移反应StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing理想的反应历程烃类混合物烃类混合物＋烯烃氢转移异构化异构烯烃烷基化氢转移异构烷烃异构烷烃和芳烃异构烷烃或烷基芳烃辅助反应器裂化重油提升管反应器需要促进的反应：异构化、氢转移、环化、芳构化需要抑制的反应：初始裂化、缩合生焦降低烯烃含量维持高汽油收率和高辛烷值StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing异构烷烃芳香烃氢平衡供氢环化芳构化氢转移受氢异构化氢转移烯烃关键反应和反应机理StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing思路和设想以常规催化裂化催化剂和常规催化裂化工艺为基础在催化裂化装置的基础上，增设一个单独的改质提升管反应器利用这一单独的提升管反应器对催化汽油进行催化改质达到降低烯烃含量、维持或提高辛烷值以生产清洁汽油的目的StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing分馏塔裂化气改质汽油新型辅助反应器汽油洗涤介质独立分离工艺方案原提升管反应器主反应油气去主分馏塔重油适合于汽油烯烃含量降低到35v%、或者是20v％以下各种要求StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing新型辅助反应器汽油主分馏塔混合反应油气原提升管反应器裂化气粗汽油油浆组合分离工艺方案重油适合于烯烃含量降低到35v%左右，而不适合于烯烃含量降低到20v％以下。StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing主分馏塔混合反应油气原提升管反应器裂化气粗汽油油浆组合分离工艺方案重油新型辅助反应器仅适合于烯烃含量降低到35v%左右，而不适合于烯烃含量降低到20v％以下。StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing独立分离方案优点辅助反应器内汽油烯烃初始反应浓度高所需要工艺条件较为缓和需改质汽油量较少可将烯烃含量降低到较低程度：35v%、20v%缺点装置改动较大，投资高工艺流程较长StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing组合分离方案优点装置改动最小，投资低，易于实现不用对改质汽油进行额外的分离等处理操作稳定，易于控制缺点改质反应器内汽油烯烃初始反应浓度低，就需要较为苛刻的工艺条件和较大汽油回炼量仅适用于将烯烃含量降低到35v%StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing华北石化III催化裂化装置新型辅助反应器汽油主分馏塔混合反应油气原提升管反应器裂化气粗汽油油浆重油华北石化分公司100万吨/年催化裂化装置2003年1月14日开始投用StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing技术应用后产品分布的变化，wt%日期汽油柴油液化气油浆干气焦炭＋损失液收率应用前（汽油回注预提升段）37.522.819.33.45.611.479.6应用后41.924.115.14.04.810.181.1差值4.41.3-4.20.6-0.8-1.31.5StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing位置汽油收率液化气收率干气收率焦炭收率液收率中段取样94.354.070.131.4598.42顶部取样93.114.740.152.0097.85辅助提升管反应器物料平衡，wt%干气加焦炭损失为2.15wt%。催化汽油回炼率为48.6wt%，该损失占整个重油催化裂化装置物料平衡的0.4wt%，与其它技术相比，具有非常明显的优势。StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing油样饱和烃含量烯烃含量芳烃含量烯烃降低百分率％汽油原样49.3435.4815.18中部油样62.3019.5218.1844.98顶部油样65.2713.8320.9061.02汽油