催化裂解(dcc) 新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

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1、催化裂解（DCC）新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用王巍謝朝鋼（中國石化集團(tuán)石油化工科學(xué)研究院，北京，100083）摘要：文章介紹了DCC技術(shù)的主要特點(diǎn)、原料油和催化劑、典型工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果，并重點(diǎn)介紹催化裂解技術(shù)的最新工業(yè)應(yīng)用情況。對(duì)于石蠟基常壓渣油原料，DCC-Ⅰ型技術(shù)的丙烯質(zhì)量收率可以達(dá)到24.8%，DCC-Ⅱ型技術(shù)的丙烯質(zhì)量收率可以達(dá)到14.6%。另外對(duì)新開發(fā)的高丙烯選擇性催化裂解催化劑的工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：催化裂解丙烯催化劑工業(yè)化隨著石油化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，我國丙烯產(chǎn)量大幅增長。2001年我國丙烯產(chǎn)量為4.75Mt，2002年達(dá)到5.32M

2、t，2003年則達(dá)到5.93Mt，年增長率達(dá)到12%左右。預(yù)計(jì)2005年丙烯產(chǎn)量可以達(dá)到6.75Mt，丙烯表觀消費(fèi)量為7.92Mt左右，而2010年丙烯表觀消費(fèi)量將達(dá)到10.49Mt，2005-2010年年均增長率為5.8%。丙烯平衡存在大量缺口，大力發(fā)展我國的丙烯生產(chǎn)技術(shù)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前丙烯的生產(chǎn)主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副產(chǎn)，全球丙烯產(chǎn)量中70%來源于蒸汽裂解，28%來源于催化裂化和2%來源于丙烷脫氫等技術(shù)。在我國，催化裂化生產(chǎn)的丙烯占總產(chǎn)量的比例為39%左右，而蒸汽裂解生產(chǎn)的丙烯占總產(chǎn)量的比例約為61%。由于我國原油偏重，輕

3、烴和石腦油資源貧乏，而催化裂化生產(chǎn)丙烯技術(shù)具有原料重質(zhì)化、產(chǎn)品中丙烯／乙烯比值高以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展多產(chǎn)丙烯的催化裂化技術(shù)是適合我國國情的一條丙烯生產(chǎn)技術(shù)路線。20世紀(jì)80年代末，石油化工科學(xué)研究院成功地開發(fā)出了以重油為原料、以生產(chǎn)丙烯為主要目的的催化裂解（DeepCatalyticCracking-DCC）新工藝[1～2]。該技術(shù)在生產(chǎn)丙烯的同時(shí)，兼產(chǎn)異丁烯及高辛烷值汽油組分。DCC技術(shù)分別獲得中國、美國、歐洲和日本專利，并于1991年獲中國專利金獎(jiǎng)，1992年獲中國石化科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，1995年獲國家發(fā)明一等獎(jiǎng)。屬國際首創(chuàng)、擁有

4、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國獨(dú)立開發(fā)的煉油化工成套技術(shù)。DCC技術(shù)自1990年工業(yè)化以來在國內(nèi)外已有7套工業(yè)裝置投產(chǎn)，其中向泰國技術(shù)轉(zhuǎn)讓的生產(chǎn)裝置規(guī)模已達(dá)920kt/a。1技術(shù)特點(diǎn)1.1工藝流程催化裂解工藝流程與常規(guī)催化裂化基本相似，包括反應(yīng)-再生、分餾以及吸收穩(wěn)定三個(gè)系統(tǒng)。原料油經(jīng)蒸汽霧化后送入提升管加流化床(DCC-I型，最大量丙烯操作模式)或提升管(DCC-II，最大量丙烯＋異構(gòu)烯烴操作模式)8反應(yīng)器中，與熱的再生催化劑接觸進(jìn)行催化裂解反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分餾后再進(jìn)一步進(jìn)行分離。沉積了焦炭的待生催化劑經(jīng)蒸汽汽提后送入再生器中，與空氣接觸進(jìn)行催化劑燒焦

5、再生。熱的再生催化劑以適宜的循環(huán)速率返回反應(yīng)器循環(huán)使用并提供反應(yīng)所需熱量，進(jìn)行反應(yīng)-再生系統(tǒng)熱平衡操作。催化裂解技術(shù)適合于加工重質(zhì)原料油，由于催化劑的使用，其反應(yīng)溫度比傳統(tǒng)蒸汽裂解低200～250oC。同時(shí)它還可以靈活調(diào)整操作，實(shí)現(xiàn)最大量丙烯或最大量丙烯和異構(gòu)烯烴生產(chǎn)。由于烯烴產(chǎn)品中雜質(zhì)含量低，因此不需要加氫精制即可得到聚合級(jí)產(chǎn)品。1.2操作參數(shù)除原料性質(zhì)和催化劑外，催化裂解的主要操作參數(shù)有反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、劑油比和稀釋蒸汽量。DCC-I型和DCC-II型的反應(yīng)溫度分別為560oC左右和530oC左右。DCC采用較長的停留時(shí)間以保證裂解汽油

6、進(jìn)行二次裂解反應(yīng)生成輕烯烴。由于DCC的高轉(zhuǎn)化率以及大量氣體的生成，其反應(yīng)熱是催化裂化的2～3倍，因此需要高的催化劑循環(huán)速率和大的劑油比以提供反應(yīng)所需要的熱量。低的油氣分壓有利于目的產(chǎn)物烯烴的生成，它增加了氣體的烯烴度，也減少了焦炭的生成。DCC的稀釋蒸汽用量高于催化裂化，但比蒸汽裂解低得多。1.3DCC與FCC的比較DCC是在FCC基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。表1列出了與FCC相比，DCC技術(shù)的主要特征。表1DCC和FCC的一般對(duì)比項(xiàng)目工藝名稱FCCDCC原料油重油重油，最好是石蠟基重油催化劑各種類型的Y型分子篩催化劑改性五元環(huán)沸石催化劑裝置反應(yīng)器提

7、升管提升管和/或床層再生器基準(zhǔn)相同主分餾塔基準(zhǔn)高汽/液比穩(wěn)定塔/吸收塔基準(zhǔn)較大壓縮機(jī)基準(zhǔn)較大操作條件反應(yīng)溫度基準(zhǔn)+0～50oC再生溫度基準(zhǔn)相同劑油比基準(zhǔn)1.5～2倍停留時(shí)間基準(zhǔn)較長油氣分壓基準(zhǔn)較低稀釋蒸汽量基準(zhǔn)較多2原料油和催化劑DCC可以加工各種重油。已經(jīng)用于國內(nèi)外DCC工業(yè)裝置的原料包括：蠟油、加氫處理蠟油、脫瀝青油、焦化蠟油、常壓渣油、減壓渣油、加氫處理潤滑油抽出油、潤滑油脫蠟蠟膏等等。DCC催化劑設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：高的基質(zhì)活性以利于重油的一次裂化；含改性五元環(huán)中孔沸石以利于汽油一次產(chǎn)物的二次裂解；好的異構(gòu)化性能以及低的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性。

8、列于表2的DCC系列催化劑均已工業(yè)生產(chǎn)。表2DCC催化劑系列商品牌號(hào)特點(diǎn)CHP-1高堆積密度，高丙烯選擇性CHP-2中堆積密度，高丙烯選擇性8CRP-1高水熱穩(wěn)定性