催化裂化技术进展课件.ppt

1、催化裂化技术进展催化裂化技术进展2011年10月石油化工科学研究院石油化工科学研究院主要内容主要内容催化裂化发展概况催化裂化发展概况主要石油石化公司催化裂化技术特点主要石油石化公司催化裂化技术特点我国催化裂化现状及面临的挑战我国催化裂化现状及面临的挑战石科院近期催化裂化技术主要进展石科院近期催化裂化技术主要进展催化裂化特点催化裂化特点催化裂化是重油轻质化并重新分配碳、氢元素的化催化裂化是重油轻质化并重新分配碳、氢元素的化学转化过程学转化过程,也是氢自平衡的反应过程；也是氢自平衡的反应过程；催化裂化又是一种脱碳工艺，通过脱去适宜的碳，催化裂化又是一种脱碳工艺，通过脱去适宜的碳，调节轻产品的调节轻

2、产品的H/C比和收率；比和收率；催化裂化反应按正碳离子反应机理进行，是复杂的催化裂化反应按正碳离子反应机理进行，是复杂的平行顺序反应过程。根据催化剂性能和反应条件，平行顺序反应过程。根据催化剂性能和反应条件，有其相应的产品分布特点。传统上炼油界都以其生有其相应的产品分布特点。传统上炼油界都以其生产汽油为主要产品；作为转化工艺，也可生产低碳产汽油为主要产品；作为转化工艺，也可生产低碳烯烃，正碳离子烯烃，正碳离子位断裂，最小产物是丙烯；位断裂，最小产物是丙烯；催化裂化常压操作，投资省、费用低。催化裂化常压操作，投资省、费用低。催化裂化的新发展催化裂化的新发展催化裂化仍然是炼油的核心工艺催化裂化仍然

3、是炼油的核心工艺近年的发展主要是：近年的发展主要是：加工更重的原料加工更重的原料 生产轻质清洁燃料生产轻质清洁燃料多产低碳烯烃多产低碳烯烃节能降耗、减排节能降耗、减排柴油市场需要柴油市场需要汽油市场需求汽油市场需求乙烯丙烯市场需求乙烯丙烯市场需求近期丙烯价格变化趋势近期丙烯价格变化趋势催化裂化处理能力催化裂化处理能力催化裂化加工能力，桶催化裂化加工能力，桶/天天 增减幅，增减幅，%2011.1催化加工量占催化加工量占原油加工比重，原油加工比重，%地区地区2011.1原油原油加工能力，加工能力，桶桶/天天2011.12010.1美国美国17,376,2145，543,8845,582,8340.

4、7031.90加拿大加拿大1,797,000462,100487,3005.1725.71拉丁美洲和加勒比地区拉丁美洲和加勒比地区7,630,5001,691,5071,690,0070.0922.16西欧西欧13,557,4902,016,398,2,012,3250.2014.87独联体和中东欧独联体和中东欧9,462,712707,647707,647-7.48中东中东7,185,440386,485385,4850.265.38非洲非洲2,789,782190,240186,7251.886.82亚太亚太19,792,3972,223,6682,164,8252.7211.23世界世界

5、79,591,53513,221,92913,217,1480.0416.61中国中国约约4.77亿吨亿吨/年年约约1.456亿吨亿吨/年年30.52主要内容主要内容催化裂化发展概况催化裂化发展概况主要石油石化公司催化裂化技术特点主要石油石化公司催化裂化技术特点我国催化裂化现状及面临的挑战我国催化裂化现状及面临的挑战石科院近期催化裂化技术主要进展石科院近期催化裂化技术主要进展ExxonMobil/KBR1 1、两器并列型式；、两器并列型式；2 2、ATOAMX-STFATOAMX-STF扇形喷嘴；扇形喷嘴；3 3、拥有专利权的密闭偶联旋风系统、翼阀；、拥有专利权的密闭偶联旋风系统、翼阀；4 4

6、、具有高效填料、分段汽提技术；具有高效填料、分段汽提技术；5 5、单段再生，平板栅空气分布器；、单段再生，平板栅空气分布器；6 6、适宜提升管长度、旋风升气管最短；、适宜提升管长度、旋风升气管最短；7 7、两器、滑阀、大油气管线采用内部耐火衬里；、两器、滑阀、大油气管线采用内部耐火衬里；8 8、大油气管线、滑阀采用冷壁设计、大油气管线、滑阀采用冷壁设计ExxonMobil/KBR1 1、两器同轴型式；、两器同轴型式；2 2、ATOAMXATOAMX或或ATOAMX-2ATOAMX-2进料喷射系统进料喷射系统3 3、拥有专利权的直角连接外提升管；、拥有专利权的直角连接外提升管；4 4、两级汽提，

7、通量管挡板技术，通量管挡板与侧两级汽提，通量管挡板技术，通量管挡板与侧向混合技术向混合技术5 5、逆流再生，树枝状格栅主风分布器、逆流再生，树枝状格栅主风分布器6 6、控制催化剂循环量的塞阀、控制催化剂循环量的塞阀7 7、拥有专利权的外部烟气集气室、拥有专利权的外部烟气集气室Lummus Technology1 1、两器并列型式；、两器并列型式；2 2、短停留时间，全垂直外提升管、短停留时间，全垂直外提升管3 3、拥有专利权、拥有专利权Micro-jetMicro-jet进料喷嘴；进料喷嘴；4 4、拥有专利权的负压直联旋风系统；、拥有专利权的负压直联旋风系统；5 5、汽提器安装具有专利权的规整

8、格栅挡板汽提器安装具有专利权的规整格栅挡板；6 6、拥有专利权直角催化剂输送线、拥有专利权直角催化剂输送线7 7、单段快速床再生，采用环状或树枝状主、单段快速床再生，采用环状或树枝状主风分布器风分布器Nippon/SaudiAramco HS-FCC1 1、丙烯产率为常规催化裂化的四倍以上；、丙烯产率为常规催化裂化的四倍以上；2 2、采用下行式反应器，较高反应温度（、采用下行式反应器，较高反应温度（550-650550-650），较短反应时间（），较短反应时间（0.5s0.5s）；）；3 3、降低催化剂返混、降低催化剂返混Petrobras FCC 1 1、拥有专利权的、拥有专利权的Uitra

9、mistUitramist进料喷嘴；进料喷嘴；2 2、采用未密封的无料腿的粗旋（、采用未密封的无料腿的粗旋（PASSPASS技术）技术）Petrobras MFCC/UMFCCMFCC解决了低反应温度时的重油转化能力问题；催化剂设计采用具有高可接近性、高酸性的基质，以及低氢转移活性的分子筛；采用短接触反应时间、分层进料、钝化污染金属（钒、镍）提高选择性和有效转化率 UMFCC可生产较高品质的柴油 较好的重油转化能力 Shaw Group/Axens 1 1、G G系列喷嘴系列喷嘴2 2、短接触反应时间提升管；、短接触反应时间提升管；3 3、混合温度控制系统；、混合温度控制系统；4 4、密闭旋风

10、系统；、密闭旋风系统；5 5、采用提升管出口汽提技术、采用提升管出口汽提技术6 6、高效填料汽提器、高效填料汽提器7 7、拥有专利权的催化剂和主、拥有专利权的催化剂和主风分布系统风分布系统Shell Global Solutions 1 1、两器并列，采用内提升管；、两器并列，采用内提升管；2 2、高效喷嘴；、高效喷嘴；3 3、短接触反应时间提升管；拥有专利权的、短接触反应时间提升管；拥有专利权的提升管内构件（降低压降、防止催化剂返混）提升管内构件（降低压降、防止催化剂返混）4 4、密闭旋风系统；、密闭旋风系统；5 5、采用倒、采用倒V V、倒、倒U U或半月形挡板的两段汽提或半月形挡板的两段

11、汽提技术技术6 6、拥有专利权的高通量汽提挡板技术；提、拥有专利权的高通量汽提挡板技术；提高汽提段催化剂流通速度，改善汽提效果高汽提段催化剂流通速度，改善汽提效果7 7、单段逆流再生、单段逆流再生Shell MILOS 1 1、采用辅助提升管，可以按照多产柴油、多产、采用辅助提升管，可以按照多产柴油、多产丙烯方案灵活操作；丙烯方案灵活操作；2 2、采用柴油方案时，轻循环油产率可达到、采用柴油方案时，轻循环油产率可达到20%20%，十六烷值比常规催化裂化提高十六烷值比常规催化裂化提高7 7个单位；个单位；UOP FCC1 1、两器并列；、两器并列；2 2、拥有专利权的预提升技术；、拥有专利权的预

12、提升技术；3 3、OptimixOptimix进料分布系统；进料分布系统；4 4、VDSVDS分离系统（旋风器、沉降器和汽提器）；分离系统（旋风器、沉降器和汽提器）；5 5、改善汽提器高效待生催化剂流化效果的内构件；、改善汽提器高效待生催化剂流化效果的内构件；6 6、高效烧焦罐技术；、高效烧焦罐技术；7 7、RxCatRxCat技术，该技术特点是在提升管反应器和再技术，该技术特点是在提升管反应器和再生器之间设立一个催化剂混合器生器之间设立一个催化剂混合器,来自沉降器的部来自沉降器的部分待生催化剂与再生剂在混合罐掺混后直接返回提分待生催化剂与再生剂在混合罐掺混后直接返回提升管反应器。通过采用温度

13、较低的待生催化剂与高升管反应器。通过采用温度较低的待生催化剂与高温的再生催化剂混合、换热温的再生催化剂混合、换热,使再生剂温度降低使再生剂温度降低,参参与反应的剂与反应的剂/油比提高。油比提高。8 8、应急连锁系统、应急连锁系统UOP MSCC1 1、催化剂向下流，原料油与催化剂帘成垂催化剂向下流，原料油与催化剂帘成垂直方向接触，然后水平通过反应区，随即快直方向接触，然后水平通过反应区，随即快速分离速分离2 2、超短接触反应时间；反应后快速分离，减、超短接触反应时间；反应后快速分离，减少了二次反应，干气少、生焦少，少了二次反应，干气少、生焦少，LPGLPG烯烃度烯烃度高，柴油含高，柴油含H H

14、量高，汽油产率高。量高，汽油产率高。3 3、单级外旋风器、单级外旋风器4 4、热汽提技术，在第一反应区为裂化的大分、热汽提技术，在第一反应区为裂化的大分子可继续反应；子可继续反应；5 5、待生剂采用空气提升，采用鼓泡床再生器、待生剂采用空气提升，采用鼓泡床再生器UOP PetroFCC1 1、OptimixOptimix进料系统；进料系统；2 2、VSSVSS或或VDSVDS分离系统分离系统3 3、高效汽提技术、高效汽提技术4 4、RxCatRxCat技术，该技术特点是在提升管反应器和技术，该技术特点是在提升管反应器和再生器之间设立一个催化剂混合器再生器之间设立一个催化剂混合器,来自沉降器的来

15、自沉降器的部分待生催化剂与再生剂在混合罐掺混后直接返部分待生催化剂与再生剂在混合罐掺混后直接返回提升管反应器。通过采用温度较低的待生催化回提升管反应器。通过采用温度较低的待生催化剂与高温的再生催化剂混合、换热剂与高温的再生催化剂混合、换热,使再生剂温度使再生剂温度降低降低,参与反应的剂参与反应的剂/油比提高。油比提高。5 5、双提升管，采用汽油回炼提高低碳烯烃、芳烃、双提升管，采用汽油回炼提高低碳烯烃、芳烃产率产率国外技术小结国外技术小结进料系统，强调原料雾化效果；进料系统，强调原料雾化效果；汽提段采用填料技术、提高汽提效果；汽提段采用填料技术、提高汽提效果；采用快分技术，使油剂快速分离，减少

16、二采用快分技术，使油剂快速分离，减少二次反应；次反应；不同组分分区选择性转化技术不同组分分区选择性转化技术Sinopec FDFCC 洛阳石化工程公洛阳石化工程公司开发司开发 采用双提升管反采用双提升管反应器结构应器结构 重油提升管在常重油提升管在常规催化裂化条件规催化裂化条件下操作下操作 汽油提升管在较汽油提升管在较苛刻的条件下操苛刻的条件下操作作Sinopec FDFCCSinopec DCC工艺工艺使用重质原料油多产丙烯使用重质原料油多产丙烯反应温度比蒸汽裂解低得多反应温度比蒸汽裂解低得多操作方式灵活操作方式灵活气体产物以丙烯、乙烯为主气体产物以丙烯、乙烯为主烯烃产物杂质少烯烃产物杂质少

17、Sinopec MGD 汽油控制裂化技术汽油控制裂化技术 渣油催化裂化原理渣油催化裂化原理 原料组分选择性裂化技术原料组分选择性裂化技术 反应终止技术反应终止技术 配套专用催化剂配套专用催化剂根据原料油不同馏根据原料油不同馏分的裂化性能不同分的裂化性能不同和目的产品不同，和目的产品不同，为各馏分提供相应为各馏分提供相应的裂化环境的裂化环境Sinopec MIP采用串联提升管反应器系统。实现了裂化、氢转移采用串联提升管反应器系统。实现了裂化、氢转移和异构化和异构化3类反应的可控性和可选择性。类反应的可控性和可选择性。明显地降低了汽油中的烯烃含量明显地降低了汽油中的烯烃含量,同时保持辛烷值不同时保

18、持辛烷值不损失损失,重油转化能力还有所增加。重油转化能力还有所增加。用相对较低反应温度用相对较低反应温度/较长反应时间的反应模式，替较长反应时间的反应模式，替代常规代常规FCC高温高温/短反应时间的操作模式，有利于正短反应时间的操作模式，有利于正碳离子反应，不利于自由基热裂化反应，从而减少干碳离子反应，不利于自由基热裂化反应，从而减少干气生成。气生成。使用配套的、有专利权的催化剂。使用配套的、有专利权的催化剂。具有灵活多样的操作方式。具有灵活多样的操作方式。Sinopec CGP采采用含有两个不同反应区的串联变径提升管反应器系用含有两个不同反应区的串联变径提升管反应器系统。实现了裂化、氢转移和

19、异构化统。实现了裂化、氢转移和异构化3类反应的可控性和类反应的可控性和可选择性。汽油中的烯烃转化为异构烷烃和丙烯，从而可选择性。汽油中的烯烃转化为异构烷烃和丙烯，从而显著降低汽油中的烯烃含量。显著降低汽油中的烯烃含量。采用一种梯度酸强度和梯度孔分布的多功能催化剂。采用一种梯度酸强度和梯度孔分布的多功能催化剂。在第一反应区底部采用新型预提升结构。在第一反应在第一反应区底部采用新型预提升结构。在第一反应区和第二反应区之区和第二反应区之间采用具有专利间采用具有专利权的异型低压分布板权的异型低压分布板，以提高第二反应区的催化剂藏量和催化剂浓度，从而，以提高第二反应区的催化剂藏量和催化剂浓度，从而强化双

20、分子反应。强化双分子反应。采用具有新型结构的高效汽提段。采用具有新型结构的高效汽提段。主要内容主要内容催化裂化发展概况催化裂化发展概况主要石油石化公司催化裂化技术特点主要石油石化公司催化裂化技术特点我国催化裂化现状及面临的挑战我国催化裂化现状及面临的挑战石科院近期催化裂化技术主要进展石科院近期催化裂化技术主要进展中国催化裂化的现状中国催化裂化的现状重质油轻质化的重质油轻质化的核心核心装置装置 -提供汽油池提供汽油池7070和柴油和柴油3030油化结合的油化结合的桥梁桥梁装置装置 -提供丙烯市场提供丙烯市场40%40%二次加工能力二次加工能力最大最大的装置的装置 加工渣油的主要装置之一加工渣油的

21、主要装置之一炼油板块效益炼油板块效益最好最好的装置的装置催化裂化装置的概况催化裂化装置的概况加工能力加工能力 约约1.51.5亿吨亿吨/年年(石油石化石油石化)二次加工能力最大的工艺二次加工能力最大的工艺平均掺渣比例平均掺渣比例3636工业装置总数工业装置总数160 160 套套 石油石化石油石化49+53 49+53 套套单套最大能力单套最大能力350 350 万吨万吨/年年 最小最小 10 10 万吨万吨/年年 催化剂用量催化剂用量12 12 万吨万吨/年年催化裂化面临的问题催化裂化面临的问题 适应市场需要，既要生产清洁燃料（汽油烯烃、苯、硫含量、辛烷适应市场需要，既要生产清洁燃料（汽油烯

22、烃、苯、硫含量、辛烷值等），还要提供接近值等），还要提供接近40%丙烯；丙烯；随着石油资源减少，催化裂化面临着原料重质化、劣质化的巨大难随着石油资源减少，催化裂化面临着原料重质化、劣质化的巨大难题题;与前后处理技术的衔接配合与前后处理技术的衔接配合u 焦化蜡油的加工焦化蜡油的加工l焦化蜡油的最大掺炼比例和对产品性质影响焦化蜡油的最大掺炼比例和对产品性质影响l加氢处理的焦化蜡油反应性能加氢处理的焦化蜡油反应性能u加氢生成油的加工加氢生成油的加工u催化裂化油品的精制过程催化裂化油品的精制过程 节能减排将是催化裂化技术所面临的重要问题节能减排将是催化裂化技术所面临的重要问题(SOx,NOx,颗粒物、

23、颗粒物、CO、温室气体、温室气体CO2）催化裂化装置长周期运行问题催化裂化装置长周期运行问题 （烟机结垢、催化剂跑损、装置结焦）烟机结垢、催化剂跑损、装置结焦）（汽油（汽油 OR 丙烯）丙烯）2010年国际汽油规格和我国汽油规格主要性能指标年国际汽油规格和我国汽油规格主要性能指标项目预计2010年国际燃料标准欧洲2000年欧洲2005年EMA建议规格国国RON9295硫g/g201505030500150芳烃25354235354040烯烃10151818103530苯0.51.01.01.01.02.519%15%高剂油比和短接触的意义高剂油比和短接触的意义高剂油比增加活性中心对油之比，增加

24、催化活高剂油比增加活性中心对油之比，增加催化活性，增加催化反应与热反应之比，性，增加催化反应与热反应之比，减少生焦和减少生焦和干气干气，提高重油转化率；，提高重油转化率；短接触减少二次反应，保留一次反应生成的烯短接触减少二次反应，保留一次反应生成的烯烃，保留芳烃。烯烃、芳烃含氢量低有利提高烃，保留芳烃。烯烃、芳烃含氢量低有利提高轻质产品收率；减少氢转移、缩合等反应，减轻质产品收率；减少氢转移、缩合等反应，减少生焦；少生焦；少生焦减少炭差，反过来有利提高剂油比少生焦减少炭差，反过来有利提高剂油比;高剂油比还可减少残炭转化为焦炭。高剂油比还可减少残炭转化为焦炭。降低干气和焦炭产率的降低干气和焦炭产

25、率的MIP-DCR工艺工艺中型实验结果验证了小型实验结果中型实验结果验证了小型实验结果,当再生催当再生催化剂温度由化剂温度由720降低到降低到610,剂油质量比由剂油质量比由5.0增加到增加到5.5时时,在相同转化率条件下在相同转化率条件下,干气产干气产率下降率下降16.20%,焦炭产率下降焦炭产率下降6.81%。开发降低干气和焦炭产率的开发降低干气和焦炭产率的MIP工艺技术的工艺技术的关键在于降低再生催化剂的温度以及控制合关键在于降低再生催化剂的温度以及控制合理的再生催化剂的温度和剂油比。理的再生催化剂的温度和剂油比。MIP装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油

26、MIP装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油MIP装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油MIP装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油 工业应用结果表明，通过对柴油馏分进行切割可以将柴油工业应用结果表明，通过对柴油馏分进行切割可以将柴油中单环芳烃富集，单环芳烃在催化裂化反应过程中具有较中单环芳烃富集，单环芳烃在催化裂化反应过程中具有较好的转化为高辛烷值汽油的潜力；好的转化为高辛烷值汽油的潜力；工业应用标定结果显示，在裂化工业应用标定结果显示，在裂化30%轻柴油馏分时，柴油轻柴油馏分时，柴油产率平均下降产率平

27、均下降1.41个百分点，目的产物（液化气个百分点，目的产物（液化气+汽油）汽油）产率平均增加产率平均增加1.16个百分点；汽油马达法辛烷值增加个百分点；汽油马达法辛烷值增加0.5个单位；个单位；柴油密度有所增加，十六烷值有所下降。柴油密度有所增加，十六烷值有所下降。结束语结束语FCC装置仍是石油炼制工业的核心装置；装置仍是石油炼制工业的核心装置；MIP系列生产轻质清洁燃料技术系列生产轻质清洁燃料技术，可大幅度可大幅度降低汽油降低汽油中的烯烃、苯中的烯烃、苯和硫含量和硫含量，同同时时提高提高总液收；总液收；MIP系列技术具有先进的节能减排效果；系列技术具有先进的节能减排效果；节能、减排将是近期催

28、化裂化研究的焦点。节能、减排将是近期催化裂化研究的焦点。谢谢 谢谢 ！参考文献参考文献 Fluid catalytic cracking and Visbreaking/Thermal plus cracking Latest Refining Technology Developments&Licensing，Hydrocarbon Publishing company，Fourth Quarter 2010许友好许友好,张久顺张久顺,龙军龙军,常学良常学良.MIP系列技术节能减排先进性分析系列技术节能减排先进性分析J.石油炼制与化工石油炼制与化工,2011,42（4）,6-9潘罗其，颜刚，聂白球，崔守业潘罗其，颜刚，聂白球，崔守业.MIP装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油的工业实践装置柴油轻馏分回炼增产高辛烷值汽油的工业实践J.石油炼制与化工石油炼制与化工,2011，42（1）,33-36许友好许友好,龚剑洪龚剑洪,张久顺张久顺,龙军龙军.降低干气和焦炭产率的降低干气和焦炭产率的MIP工艺研究工艺研究J.石油炼制与化工石油炼制与化工,2007,38（10）,7-11