催化裂解工艺技术模板.doc

催化裂解技术（DCC）中国石化石油化工科学研究院1 序言丙烯是仅次于乙烯关键化工原料，现在全球对丙烯需求快速增加，甚至超出了对乙烯需求增加速度。作为蒸汽裂解副产物丙烯已经不能满足市场需求，所以石化/炼油行业正主动研发增产丙烯方法。中石化开发DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引发国际石化/炼油行业广泛关注。2 工艺描述DCC是重质原料油催化裂解技术，它原料包含减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它产品包含可作为化工原料轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它关键目标是最大量生产丙烯（DCC）或最大量生产异构烯烃（DCC）。该技术突破了常规催化裂化（FCC）工艺限制，丙烯产率为常规FCC23倍。其工艺步骤和FCC基础相同，包含反应-再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。原料油经蒸汽雾化后送入提升管加流化床(DCC-I型)或提升管（DCC-II）反应器中，和热再生催化剂接触，发生催化裂解反应。反应产物经分馏/吸收系统，实现分离、回收。沉积了焦炭待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热再生催化剂以适宜循环速率返回反应器循环使用，并提供反应所需热量，实现反应-再生系统热平衡操作。反再系统标准步骤示于 图1。图1 DCC技术反应-再生系统工艺步骤3 技术特点图2 DCC装置及其联合体步骤简图3.1 技术优势及特点 DCC装置反应系统有流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II，最大量异构烯烃操作模式）两种型式，能够加工多个重质原料，并尤其适宜加工石蜡基原料，丙烯产率可达20wt。所产汽油可作高辛烷值汽油组分，中馏分油可作燃料油组分。 使用配套、有专利权催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。 操作灵活，可经过改变操作参数转变DCC运行模式。 该工艺过程虽有大量气体产物，但仍可采取分馏/吸收系统，实现产品分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用深冷分离。 烯烃产品中杂质含量低，不需要加氢精制。 DCC关键设备和工艺参数特点及和FCC比较列于表1，DCC装置配置见图2。表1 DCC和常规FCC对比工 艺 名 称常规FCCDCC原料油重油重油，最好是石蜡基重油催化剂多种类型Y型分子筛催化剂改性五元环沸石催化剂装置 反应器提升管提升管和/或床层 再生器基准相同 主分馏塔基准高气/液比 稳定塔/吸收塔基准较大 压缩机基准较大操作条件 反应温度基准基准+3050 再生温度基准相同 剂油比基准1.52倍 停留时间基准较长 油气分压基准较低 雾化蒸汽量基准较多3.2 性能指标裂解反应中一个关键参数是反应温度。DCC采取配套专用催化剂，可降低裂解反应所需要能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC反应温度随原料裂化性能和所需产品分布而改变，通常适宜温度为520580，其中DCC-模式取高限，DCC-模式取低限。原料裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料低碳烯烃产率较高。多个经典原料按DCC-和DCC-模式运行烯烃产率分别列于表2和3。表2 不一样原料DCC-低碳烯烃产率编 号1234原料石蜡基VGO石蜡基VGO+渣油中间基VGO+ DAO环烷基VGO密度，g/cm30.84490.86210.90850.9249K值12.712.612.011.4H，wt%14.2313.6212.5212.24烯烃产率，wt% 乙烯5.83.63.53.6 丙烯23.722.918.313.2 丁烯17.817.414.010.6表3 不一样原料DCC-低碳烯烃产率编 号1234原料石蜡基VGO石蜡基VGO+渣油中间基VGO+ DAO环烷基VGO密度，g/cm30.85790.89380.89830.9249K值12.412.512.011.4H, wt%13.4512.8912.6312.24烯烃产率, wt%丙烯14.311.812.57.9异丁烯6.15.34.63.5异戊烯6.85.55.84.13.3 安全环境保护DCC装置在生产过程产生污水、废气、废渣、粉尘、噪音等和常规催化裂化装置相当，采取治理方法相同。4 催化剂已开发出一系列DCC配套使用专有催化剂，以适应不一样需要，如最大量丙烯生产、最大量异构烯烃生产、最大量原料掺渣油量等，见表4。新一代MMC催化剂系列已在多套DCC装置上成功应用。应用结果表明，和以前开发催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂性质列于表5。表4 DCC用催化剂系列牌 号对应DCC工艺工业应用时间性 能 特 点CHP-1I1990, 11高堆比，高丙烯选择性CHP-2I1992, 9中堆比，高丙烯选择性CRP-1I1994, 6水热稳定性好CRP-SI1995, 5低活性开工剂CIP-1II1994, 6高活性，重油裂化能力强CIP-2II1998, 9高活性，重油裂化能力强，抗重金属污染CIP-3I&II1998, 10重油裂化能力强，丙烯选择性好CIP-SII1998, 9低活性开工剂，抗重金属污染MMC-1II, 11高活性，重油转化能力强，丙烯选择性好MMC-2I, 9高丙烯收率表5 MMC催化剂性质项 目MMC-1MMC-2孔体积，ml/g0.290.28比表面，m2/g230204堆密度，g/ml0.760.79裂解活性指数 (520反应，800/4h老化) ，wt%7276磨损指数，wt%/h1.61.5粒径分布0-40 m， v%15.615.80-149 m， v%92.290.5平均粒径，m75.675.65 经济性 为了评价和量化炼油装置向石油化工延伸经济性，采取Haverly Systems GRTMPS建立了一个经典美国墨西哥海湾沿岸炼油厂线性计划模型。基准方案是一个经典常规FCC燃料生产模式。第二方案同基准方案构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最赢利产品组成。第三个方案为石化操作模式， FCC按DCCI模式运行。该研究基础模型包含经典、和全部美国墨西哥海湾沿岸炼油厂平均值相一致工艺设备。单个工艺设备处理量按10万桶原油/天折算。 模型评价结果列于表6。方案二和方案三相比，丙烯和对二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和一般汽油产量分别降低了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天收益。表6 DCC和FCC产品对比项 目基准方案方案二方案三方案二和方案三比较产品产率，桶/天 丙烷475560057334+22.1% 丁烷278538013780-0.5% 优级无铅汽油1750723302225-4.5% 一般无铅汽油361594501442811-4.9% 喷气燃料276111471013643-7.3% 柴油81901703112188-28.4% 燃料油137779- 乙烯，t/a-6132066065+7.7% 丙烯，t/a113515124100350800+182.7% 苯，t/a-6350073300+15.4% 对二甲苯，t/a-99300114200+15.0% 丁二烯，t/a-18251825-6 应用业绩1990年DCC技术首次实现工业应用，迄今共有9套装置运行，总加工能力达成358万吨/年，其中单套装置最大能力为80万吨年。一套能力为450万吨年DCC装置将于建成。7 技术服务可提供工艺基础设计或承包交钥匙工程，和相关技术咨询、人员培训、现场开工等服务。也可单独提供相关催化剂及相关技术服务，包含催化剂再生等。