1、现代石油加工技术现代石油加工技术教学课件教学课件孟祥海第3章 催化裂化2本章主要内容本章主要内容催化裂化概述催化裂化概述催化裂化发展方向催化裂化发展方向催化裂化工艺技术催化裂化工艺技术催化裂化工程技术催化裂化工程技术3催化裂化概述4催化裂化概述催化裂化概述催化裂化催化裂化流化催化裂化：流化催化裂化：Fluid Catalytic CrackingFCC是重质馏分油（或重质馏分油掺减压渣油）在高温（是重质馏分油（或重质馏分油掺减压渣油）在高温（450530）、低压（）、低压（14 atm）与催化剂接触的）与催化剂接触的条件下，经裂化反应，生成气体、轻质油品、油浆及焦条件下，经裂化反应，生成气体、
2、轻质油品、油浆及焦炭的工艺过程炭的工艺过程 原料原料1-4 atm,480-530 有催化剂存在有催化剂存在 产品（干气、产品（干气、液化气、汽液化气、汽油、柴油、油、柴油、油浆、焦炭）油浆、焦炭）5一、催化裂化的原料一、催化裂化的原料类别类别原料来源原料来源特点特点馏分油馏分油FCC原料原料350500，C20C36减压馏分油减压馏分油（传统原料）（传统原料）含芳烃不多，易裂化，轻油含芳烃不多，易裂化，轻油收率高，优质催化料收率高，优质催化料焦化蜡油焦化蜡油含芳烃较多，较难裂化，不含芳烃较多，较难裂化，不单独使用单独使用溶剂精制抽出油溶剂精制抽出油含芳烃更多，更难裂化，只含芳烃更多，更难裂化
3、，只能掺炼能掺炼6一、催化裂化的原料一、催化裂化的原料类别类别原料来源原料来源特点特点重油重油FCC原料原料350 或或500 C20C36或或 C36常压渣油常压渣油减压渣油减压渣油减压渣油的脱沥青减压渣油的脱沥青油油最重的部分，除了多最重的部分，除了多环、稠环芳烃外，还环、稠环芳烃外，还有胶质与沥青质，必有胶质与沥青质，必须使用专门的催化剂须使用专门的催化剂与相应的工艺设备与与相应的工艺设备与条件条件 重油催化裂化一般是在减压馏分油中掺入重质原料，其掺入重油催化裂化一般是在减压馏分油中掺入重质原料，其掺入的比例主要受制于原料的金属含量和残炭值的比例主要受制于原料的金属含量和残炭值对于一些金
4、属含量很低的石蜡基原油的常压重油，可以直接对于一些金属含量很低的石蜡基原油的常压重油，可以直接用作催化裂化的原料用作催化裂化的原料7二、催化裂化的产品二、催化裂化的产品馏分油馏分油重油重油干气干气液化气液化气汽油汽油柴油柴油油浆油浆焦炭焦炭催化裂化催化裂化8二、催化裂化的产品二、催化裂化的产品产品产率与原料性质、反应条件及催化剂性能有关产品产率与原料性质、反应条件及催化剂性能有关1234501020304050焦炭柴油汽油液化气干气产品产率，wt%大庆VGO 大庆AR9二、催化裂化的产品二、催化裂化的产品1、干气、干气H2、C1C2燃料、合成氨的原料、制取乙苯的原料、制氢的原料燃料、合成氨的原
5、料、制取乙苯的原料、制氢的原料2、液化气、液化气LPGliquefied petroleum gasC3C4燃料、烷基化原料、醚化原料、烯烃燃料、烷基化原料、醚化原料、烯烃10二、催化裂化的产品二、催化裂化的产品3、汽油、汽油烯烃含量高烯烃含量高辛烷值高，辛烷值高，RON8090安定性较好安定性较好4、柴油、柴油芳香烃含量高芳香烃含量高十六烷值低十六烷值低安定性差安定性差11二、催化裂化的产品二、催化裂化的产品5、油浆、油浆多环芳香烃含量高多环芳香烃含量高一般进行回炼一般进行回炼也可作为燃料油的调和组分、焦化原料、生产碳材料的也可作为燃料油的调和组分、焦化原料、生产碳材料的原料等原料等6、焦炭
6、、焦炭缩合反应的产物缩合反应的产物H/C比很低，一般比很低，一般(0.31):1沉积在催化剂表面，只能用空气烧去而不能作为产品沉积在催化剂表面，只能用空气烧去而不能作为产品12三、催化裂化的地位三、催化裂化的地位催化裂化是重要的重质油轻质化过程之一，在汽油催化裂化是重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有很重要的地位和柴油等轻质油品的生产中占有很重要的地位我国催化裂化汽油在商品汽油中的比例约为我国催化裂化汽油在商品汽油中的比例约为3/4，催化裂化柴油在商品柴油中的比例约为催化裂化柴油在商品柴油中的比例约为1/3在一些原油加工深度较大的国家，例如中国和美国在一些原油加工深度
7、较大的国家，例如中国和美国，催化裂化的处理能力达原油加工能力的，催化裂化的处理能力达原油加工能力的30%以上以上在我国，由于多数原油偏重，催化裂化过程，尤其在我国，由于多数原油偏重，催化裂化过程，尤其是是重油催化裂化重油催化裂化过程的地位就显得更为重要过程的地位就显得更为重要13四、催化裂化工艺流程概述四、催化裂化工艺流程概述催化裂化装置一般由三个部分组成，即：催化裂化装置一般由三个部分组成，即：反应再反应再生系统生系统、分馏系统分馏系统、吸收稳定系统吸收稳定系统此外还常有此外还常有再生烟气的能量回收系统再生烟气的能量回收系统和和产品脱硫精产品脱硫精制系统制系统14四、催化裂化工艺流程概述四、
8、催化裂化工艺流程概述15五、石油馏分的催化裂化反应特点五、石油馏分的催化裂化反应特点石油馏分的催化裂化反应是一个石油馏分的催化裂化反应是一个气固非均相气固非均相反应反应，各类烃之间是存在着，各类烃之间是存在着竞争吸附竞争吸附和和对反应的阻滞作对反应的阻滞作用用石油馏分的催化裂化反应又是一个复杂的石油馏分的催化裂化反应又是一个复杂的平行顺平行顺序反应序反应16原料油气原料油气反应产物反应产物 催化剂催化剂 1、竞争吸附与相互阻滞、竞争吸附与相互阻滞催化裂化反应油气走势示意图催化裂化反应油气走势示意图171、竞争吸附与相互阻滞、竞争吸附与相互阻滞各种烃类被吸附快慢的顺序：各种烃类被吸附快慢的顺序：
9、稠环芳烃稠环芳烃稠环环烷稠环环烷烃烃烯烃烯烃单烷基链单环芳烃单烷基链单环芳烃环烷烃环烷烃烷烃烷烃各种烃类裂化反应速度快慢的顺序：各种烃类裂化反应速度快慢的顺序：烯烃烯烃大分子大分子单烷基单环芳烃单烷基单环芳烃异构烷烃、烷基环烷烃异构烷烃、烷基环烷烃小分子单小分子单烷基单环芳烃烷基单环芳烃正构烷烃正构烷烃稠环芳烃稠环芳烃吸附与反应的快慢顺序有较大的差别，最突出的是吸附与反应的快慢顺序有较大的差别，最突出的是稠环芳烃稠环芳烃，吸附最快而反应最慢吸附最快而反应最慢182、平行顺序反应、平行顺序反应（2）石油馏分的平行顺序反应）石油馏分的平行顺序反应重质原重质原料油料油中间馏分油中间馏分油汽油汽油裂化
10、气裂化气缩合产物缩合产物焦炭焦炭192、平行顺序反应、平行顺序反应平行顺序反应的一个重要特平行顺序反应的一个重要特点是点是反应深度对各产品产率有反应深度对各产品产率有重要影响重要影响随着反应时间的延长，转化率随着反应时间的延长，转化率提高，提高，最终产物最终产物气体和焦炭的气体和焦炭的产率一直增大产率一直增大汽油和柴油的产率在开始一段汽油和柴油的产率在开始一段时间内增大，但在经过一最高时间内增大，但在经过一最高点后则下降，这是因为汽油和点后则下降，这是因为汽油和柴油是反应的柴油是反应的中间产物中间产物，到一，到一定的反应深度后，汽油和柴油定的反应深度后，汽油和柴油的分解速率大于其生成速率的分解
11、速率大于其生成速率202、平行顺序反应、平行顺序反应二次反应二次反应：初次反应产物再继续进行的反应：初次反应产物再继续进行的反应有利的二次反应有利的二次反应烯烃异构化生成高辛烷值汽油组分烯烃异构化生成高辛烷值汽油组分异构烯烃和环烷烃氢转移生成稳定的异构烷烃和芳香烃异构烯烃和环烷烃氢转移生成稳定的异构烷烃和芳香烃不利的二次反应不利的二次反应烯烃进一步裂化为干气烯烃进一步裂化为干气丙烯和丁烯通过氢转移反应而饱和丙烯和丁烯通过氢转移反应而饱和烯烃及高分子芳烃缩合生成焦炭等烯烃及高分子芳烃缩合生成焦炭等21六、重油的催化裂化反应特点六、重油的催化裂化反应特点1、H/C原子比低、残炭值和芳碳率大，轻质油
12、收原子比低、残炭值和芳碳率大，轻质油收率低，生焦多率低，生焦多渣油中的饱和分、芳香分、轻胶质、中胶质、重胶质在渣油中的饱和分、芳香分、轻胶质、中胶质、重胶质在分别进行催化裂化反应时，其轻质油收率依次下降，而分别进行催化裂化反应时，其轻质油收率依次下降，而焦炭产率则依次增大，呈现良好的规律性焦炭产率则依次增大，呈现良好的规律性渣油中的渣油中的饱和分饱和分仍然是优质的催化裂化原料，轻胶质也仍然是优质的催化裂化原料，轻胶质也有不低的轻质油收率有不低的轻质油收率轻质油收率与裂化原料的轻质油收率与裂化原料的H/C原子原子比有良好的线性关系比有良好的线性关系，而焦炭产率也与裂化原料的，而焦炭产率也与裂化原
13、料的残炭值残炭值有良好的线性关系有良好的线性关系22六、重油的催化裂化反应特点六、重油的催化裂化反应特点2、重油中含有高沸点组分，带来一些问题、重油中含有高沸点组分，带来一些问题重油与催化剂接触时不会全部气化，反应过程中有液相重油与催化剂接触时不会全部气化，反应过程中有液相存在，是一个存在，是一个气液固三相催化反应气液固三相催化反应液相中的反应主要是液相中的反应主要是非催化的热反应非催化的热反应，反应的选择性差，反应的选择性差未气化部分吸附着在催化剂外表面并被吸入微孔中，同未气化部分吸附着在催化剂外表面并被吸入微孔中，同时进行裂化反应，生成的小分子产物气化，而残留物则时进行裂化反应，生成的小分
14、子产物气化，而残留物则继续进行液相反应，直至缩合生成焦炭继续进行液相反应，直至缩合生成焦炭提高重油在进料段的提高重油在进料段的气化率气化率有利于降低反应的生焦率有利于降低反应的生焦率23六、重油的催化裂化反应特点六、重油的催化裂化反应特点3、重油分子大，存在扩散阻力、重油分子大，存在扩散阻力常用作裂化催化剂的常用作裂化催化剂的Y型分子筛的孔径一般为型分子筛的孔径一般为0.991.3 nm，重油中的较大的分子难以直接进入分子筛的微孔，重油中的较大的分子难以直接进入分子筛的微孔在重油催化裂化时，大的分子先在具有较大孔径的催化在重油催化裂化时，大的分子先在具有较大孔径的催化剂基质上进行反应，生成的较
15、小分子的反应产物再扩散剂基质上进行反应，生成的较小分子的反应产物再扩散至分子筛微孔内进行进一步的反应至分子筛微孔内进行进一步的反应针对重油催化裂化，需要开发研制针对重油催化裂化，需要开发研制具有不同孔径具有不同孔径的分子的分子筛催化剂筛催化剂24六、重油的催化裂化反应特点六、重油的催化裂化反应特点4、重油中重金属、重油中重金属Ni、V含量高含量高催化剂易中毒催化剂易中毒Ni具有脱氢活性，干气产率高，其中具有脱氢活性，干气产率高，其中H2含量高含量高V不但有脱氢活性，而且还会破坏分子筛结构不但有脱氢活性，而且还会破坏分子筛结构5、重油中、重油中S、N含量高含量高裂化产品中含硫、含氮化合物增多，产
16、品质量差裂化产品中含硫、含氮化合物增多，产品质量差焦炭中含硫、含氮较高，再生烟气中焦炭中含硫、含氮较高，再生烟气中SOX、NOX增多增多25催化裂化发展方向26提升提升管管反应反应器器催化原料催化原料进料喷嘴进料喷嘴油气催化剂油气催化剂快分设备快分设备催化裂化催化裂化“反应再生反应再生”工艺流程工艺流程水蒸汽水蒸汽27催化裂化技术的发展方向催化裂化技术的发展方向1、发展重残渣油的、发展重残渣油的FCC技术，拓宽原料来源技术，拓宽原料来源由于对轻质油的需求不断增长以及原油价格的升高，利由于对轻质油的需求不断增长以及原油价格的升高，利用催化裂化技术加工重质原料油如常压重油、脱沥青油用催化裂化技术加
17、工重质原料油如常压重油、脱沥青油等可以得到较大的经济效益等可以得到较大的经济效益如何解决在加工重质原料油时焦炭产率高、重金属严重如何解决在加工重质原料油时焦炭产率高、重金属严重污染催化剂等问题，是催化裂化催化剂和工艺技术发展污染催化剂等问题，是催化裂化催化剂和工艺技术发展中的一个重要方向中的一个重要方向2、调整产品结构及产品质量、调整产品结构及产品质量结合我国国情多产柴油，多产低碳烯烃结合我国国情多产柴油，多产低碳烯烃降低降低FCC汽油的烯烃含量和硫含量，提高辛烷值汽油的烯烃含量和硫含量，提高辛烷值28催化裂化技术的发展方向催化裂化技术的发展方向3、催化剂的发展、催化剂的发展 能够适应重油催化
18、裂化，要求催化剂不仅抗氮、抗金属能够适应重油催化裂化，要求催化剂不仅抗氮、抗金属能力强，而且具有合适的孔径分布，适合重油大分子的能力强，而且具有合适的孔径分布，适合重油大分子的裂化反应裂化反应4、降低能耗、降低能耗催化裂化装置的能耗较大，降低能耗的潜力也较大催化裂化装置的能耗较大，降低能耗的潜力也较大降低能耗的主要方向是降低焦炭产率、充分利用再生烟降低能耗的主要方向是降低焦炭产率、充分利用再生烟气中气中CO的燃烧热，以及发展再生烟气热能利用技术等的燃烧热，以及发展再生烟气热能利用技术等29催化裂化技术的发展方向催化裂化技术的发展方向5、减少环境污染、减少环境污染催化裂化装置的主要污染源是再生烟
19、气中的粉尘、催化裂化装置的主要污染源是再生烟气中的粉尘、CO、SOX和和NOX随着环保要求的日趋严格，减少污染也日益显得重要随着环保要求的日趋严格，减少污染也日益显得重要6、装置长周期运转、装置长周期运转计算机优化控制计算机优化控制减少装置内的结焦减少装置内的结焦减少非计划停工次数减少非计划停工次数30催化裂化相应的技术措施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原料或进行预处理优化催化裂化工艺参数优化催化裂化工艺参数研制新型裂化催化剂研制新型裂化催化剂开发新的催化裂化工艺技术开发新的催化裂化工艺技术对产品进行精制或改质对产品进行精制或改质催化裂化综合催化裂化综合集成集成
20、技术技术31催化裂化工艺技术32催化裂化工艺技术催化裂化工艺技术催化裂化增产轻质油技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC、MGD催化裂化多产低碳烯烃技术催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG重质、劣质原料的催化裂化技术重质、劣质原料的催化裂化技术DNCC33催化裂化工艺技术催化裂化工艺技术催化裂化增产轻质油技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油辅
21、助反应器改质降烯烃技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC、MGD催化裂化多产低碳烯烃技术催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG重质、劣质原料的催化裂化技术重质、劣质原料的催化裂化技术DNCC341、两段提升管催化裂化、两段提升管催化裂化TSRFCC通过数值模拟和现场采样技术，全面揭示了提升管反应器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这个“黑箱黑箱”，全面认识了催化裂化工业提升管反应器，全面认识了催化裂化工业提升管反应器内的反应历程本质及存在的问题：内的反应历程本质及存在的问题：中间产物二次反应严重，目的产物收率低，干气焦炭产率偏高
22、中间产物二次反应严重，目的产物收率低，干气焦炭产率偏高催化反应的程度低，热反应程度偏高催化反应的程度低，热反应程度偏高柴油产率低，干气产率偏大，柴油柴油产率低，干气产率偏大，柴油十六烷值低，催化作用比例低十六烷值低，催化作用比例低原料单程转化率低原料单程转化率低存在的问题：存在的问题：提升管过长提升管过长催化剂活性整体水平低催化剂活性整体水平低新鲜裂化原料与循环油的恶性竞争新鲜裂化原料与循环油的恶性竞争导致产品分布不理想、产品质量差导致产品分布不理想、产品质量差35两段提升管催化裂化两段提升管催化裂化TSRFCC 提升管过长提升管过长 催化剂活性整体水平低催化剂活性整体水平低 新鲜裂化原料与循
23、环油的恶性竞争新鲜裂化原料与循环油的恶性竞争 导致产品分布不理想、产品质量差导致产品分布不理想、产品质量差短反应时间短反应时间催化剂接力催化剂接力分段反应分段反应大剂油比大剂油比问题解决办法问题解决办法存在的问题存在的问题36TSRFCC的原理流程的原理流程37打破维持半个世纪的提打破维持半个世纪的提升管反应器型式和反应升管反应器型式和反应-再生系统流程，优化再生系统流程，优化的两段提升管反应器两的两段提升管反应器两路循环的反应路循环的反应-再生系再生系统统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催化剂接力3
24、8分段反应分段反应利于条件分段控制优化利于条件分段控制优化显著改善产品分布显著改善产品分布 短反应时间短反应时间有效控制反应深度有效控制反应深度抑制干气焦炭生成抑制干气焦炭生成大剂油比大剂油比催化作用得到强化催化作用得到强化催化剂接力催化剂接力催化剂两路循环，整体活性及选择性提高催化剂两路循环，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催化反应比例增大，热反应得到有效抑制 39催化剂接力、大剂油比和分段催化剂接力、大剂油比和分段反应相互促进，有效提高催化反应相互促进，有效提高催化剂的活性和选择性，有利于提剂的活性和选择性，有利于提高原料转化深度、改善产品分高原料转化深度、改善产品
25、分布、提高目的产品收率。布、提高目的产品收率。两段技术四个特点相互关联两段技术四个特点相互关联40由此成功开发了具有自主知识产权的两段提升管催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化裂化技术，与常规催化技术相比装置处理能力提高装置处理能力提高20 30%轻油油品收率提高轻油油品收率提高2 3个百分点个百分点干气和焦炭产率降低干气和焦炭产率降低 2 个百分点左右个百分点左右催化汽油和柴油质量得到明显改善催化汽油和柴油质量得到明显改善41TSRFCC的其它应用的其它应用多产乙丙烯多产乙丙烯汽油回炼汽油回炼C4回炼回炼两段提升管催化裂化多产丙烯技术（两段提升管催化
26、裂化多产丙烯技术（TMP）专用催化剂专用催化剂汽油和汽油和C4回炼回炼42相关报道与效益相关报道与效益该技术工业化后在石油石化行业引起了强烈反响，该技术工业化后在石油石化行业引起了强烈反响，科技日报科技日报、人民日报海外版人民日报海外版、中国石油报中国石油报、中国石中国石化报化报、大众日报大众日报等多家报纸纷纷加以报道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年被列为国家火炬计划2002年年5月至月至2005年底，年底，TSRFCC技术已在技术已在6家家企业获得成功应用，年新创效益企业获得成功应用，年新创效
27、益1亿元以上，亿元以上，3套套装置在设计中（最大装置在设计中（最大140万吨）万吨）43TSRFCC与常规催化裂化的异同与常规催化裂化的异同相同点：相同点：原理、原料、产品、反应器、工艺流程原理、原料、产品、反应器、工艺流程不同点不同点反应器存在差别反应器存在差别 反应条件不同反应条件不同 催化剂的循环方式和平均活性不同催化剂的循环方式和平均活性不同 油浆和回炼油的回注位置不同油浆和回炼油的回注位置不同 处理量、产品分布不同处理量、产品分布不同442、SCT(short contact time)短时接触短时接触Exxon公司开发的公司开发的在在BP 公司的公司的Espana 炼油厂应用炼油厂
28、应用FCC装置改造：装置改造：新型进料喷嘴新型进料喷嘴Exxon公司的专利技术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，减少生焦焦45 LPG+轻质油收率提高了轻质油收率提高了9.7个百分点个百分点 干气产率下降干气产率下降0.1个百分点个百分点 焦炭减少焦炭减少0.1个百分点
29、个百分点项项 目目比改造前比改造前项项 目目比改造前比改造前转化率转化率+5.4239361馏馏分分+3.8干干 气气-0.1重重 油油-9.1C3和和C4不饱和烃不饱和烃+1.4焦焦 炭炭-0.1C3239馏分馏分+5.9汽油抗爆指数汽油抗爆指数+1.2Exxon公司公司SCT技术产品分布对比技术产品分布对比463、MSCC-millisecond catalytic crackingUOP公司开发的公司开发的在在CEPOC公司的炼油厂应用公司的炼油厂应用FCC装置改造：装置改造：催化剂下落，原料油水平喷入催化剂下落，原料油水平喷入采用了外置旋风分离器采用了外置旋风分离器 特点特点油剂接触时
30、间极短油剂接触时间极短有效降低二次反应和热裂化反应有效降低二次反应和热裂化反应提高汽油和烯烃产率提高汽油和烯烃产率降低焦炭产率降低焦炭产率47UOP的的MSCC技术与技术与FCC装置操作情况对比装置操作情况对比 项目项目FCCMSCC瓦斯油，瓦斯油，v%80.280.5脱沥青油，脱沥青油，v%19.819.5康氏残炭，康氏残炭，wt%1.150.90产物收率产物收率 C2=，wt%7.43.6 C3、C4，wt%21.520.4 汽油（汽油（C5221），），wt%50.457.0 柴油（柴油（221360），），wt%21.620.6 油浆（油浆（360+），），wt%9.19.0 焦炭，焦
31、炭，wt%5.85.0 轻质油收率提高了轻质油收率提高了5.6个百分点个百分点 焦炭减少焦炭减少0.8个百分点个百分点48问题与思考问题与思考两段提升管催化裂化（两段提升管催化裂化（TSRFCC）与常规催化裂化）与常规催化裂化有什么异同点？有什么异同点？两段提升管催化裂化是如何实现两段提升管催化裂化是如何实现“催化剂接力催化剂接力”的的？“催化剂接力催化剂接力”对裂化产品分布有何影响？对裂化产品分布有何影响？毫秒催化裂化（毫秒催化裂化（MSCC）中油气与催化剂的流动和）中油气与催化剂的流动和接触方式与常规催化裂化的有什么不同？接触方式与常规催化裂化的有什么不同？49催化裂化工艺技术催化裂化工艺
32、技术催化裂化增产轻质油技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油降烯烃技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC、MGD催化裂化多产低碳烯烃技术催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG重质、劣质原料的催化裂化技术重质、劣质原料的催化裂化技术DNCC50内容回顾内容回顾石油烃类在催化裂化过程中发生的反应石油烃类在催化裂化过程中发生的反应烷烃烷烃烯烃烯烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃分解主要反应分解主要反应氢转移特有反应氢转移特有反应分解反应分解反应分解、异构化、氢转移、环化、芳构
33、化分解、异构化、氢转移、环化、芳构化分解、异构化、氢转移分解、异构化、氢转移分解、缩合分解、缩合51一、催化裂化汽油降烯烃的背景一、催化裂化汽油降烯烃的背景烯烃的化学活性高，在燃烧过程产生的胶状沉淀会烯烃的化学活性高，在燃烧过程产生的胶状沉淀会给发动机进油系统、喷嘴带来危害，从而导致发动给发动机进油系统、喷嘴带来危害，从而导致发动机排放的增加机排放的增加烯烃进入大气还会形成有毒的光化学污染烯烃进入大气还会形成有毒的光化学污染 1、汽油中烯烃的危害、汽油中烯烃的危害522、汽油质量、汽油质量新标准新标准规规 格格国国II国国III国国IV研究法辛烷值研究法辛烷值909090硫含量，硫含量，ppm
34、80015050芳烃含量，芳烃含量，v%404060*苯含量，苯含量，v%2.51.01.0烯烃含量，烯烃含量，v%353025氧含量，氧含量，v%2.72.72.7我国车用无铅汽油新标准我国车用无铅汽油新标准*烯烃烯烃+芳烃含量芳烃含量532000年年世界燃油规范世界燃油规范中汽油的主要标准限值中汽油的主要标准限值项目项目I类类II类类III类类IV类类硫含量，硫含量，ppm1000200305-10氧含量，氧含量，v%2.72.72.72.7烯烃含量，烯烃含量，v%-20.010.010.0芳烃含量，芳烃含量，v%50.040.035.035.0美国发动机制造商协会、美国汽车制造商联盟、欧
35、洲汽车制造商协会、日本美国发动机制造商协会、美国汽车制造商联盟、欧洲汽车制造商协会、日本汽车制造商协会汽车制造商协会“世界燃料委员会世界燃料委员会”，2000年年4月公布月公布543、FCC汽油中的汽油中的烯烃含量烯烃含量高高重油催化裂化汽油的组成分析重油催化裂化汽油的组成分析汽油组成，汽油组成，v%大庆大庆VGO+VR胜利胜利VGO+VR饱和烃饱和烃31.133.6烯烃烯烃52.546.2芳香烃芳香烃16.420.2FCC 汽油的烯烃含量在汽油的烯烃含量在45-55 v%之间之间554、FCC汽油在商品汽油中的比例高汽油在商品汽油中的比例高MTBE1.0%其它其它9.8%重整重整14.6%催
36、化裂化催化裂化74.1%烷基化烷基化0.5%烷基化烷基化12%丁烷丁烷5%其它其它6%催化裂化催化裂化36%MTBE2%异构化异构化5%重整重整34%我国商品汽油的组分来源我国商品汽油的组分来源美国商品汽油的组分来源美国商品汽油的组分来源汽油降烯烃是我国炼油界的特色汽油降烯烃是我国炼油界的特色56催化裂化汽油降烯烃的背景催化裂化汽油降烯烃的背景汽油中烯烃的危害汽油中烯烃的危害汽油质量新标准汽油质量新标准催化裂化汽油中的烯烃含量高催化裂化汽油中的烯烃含量高催化裂化汽油在商品汽油中的比例高催化裂化汽油在商品汽油中的比例高催化裂化汽油降烯烃势在必行催化裂化汽油降烯烃势在必行57二、催化裂化汽油降烯烃
37、的反应原理二、催化裂化汽油降烯烃的反应原理汽油中的烯烃在催化裂化条件下会发生哪些反应？汽油中的烯烃在催化裂化条件下会发生哪些反应？裂化反应裂化反应C7 H14 大分子烯烃 C4H8+C3 H6 小分子烯烃异构化反应异构化反应n-C7 H14i-C7H14环化与芳构化反应环化与芳构化反应C7 H1458氢转移反应氢转移反应n-烯烃烯烃 n-烷烃烷烃 59烯烯烃烃 异构化异构化氢转移氢转移 环化、氢转移、缩合环化、氢转移、缩合 异构烯烃异构烯烃 异构烷烃异构烷烃 正构烷烃正构烷烃氢转移氢转移 芳构化芳构化芳烃芳烃氢转移氢转移 异构烷烃异构烷烃 焦炭焦炭 裂化裂化 环化环化 小分子烯烃小分子烯烃 环
38、烷烃环烷烃汽油的辛烷值汽油的辛烷值汽油的收率汽油的收率60烃类的辛烷值烃类的辛烷值C6烃类烃类RONMON正构烷烃正构烷烃正己烷正己烷2526正构烯烃正构烯烃1-己烯己烯7663环烷烃环烷烃环己烷环己烷8377异构烷烃异构烷烃2,2-二甲基丁烷二甲基丁烷9293异构烯烃异构烯烃4-甲基甲基-2-戊烯戊烯9984芳香烃芳香烃苯苯115100芳香烃芳香烃 异构烷烃和异构烯烃异构烷烃和异构烯烃 正构烯烃和环烷烃正构烯烃和环烷烃 正构烷烃正构烷烃61烯烯烃烃 异构化异构化氢转移氢转移 环化、氢转移、缩合环化、氢转移、缩合 异构烯烃异构烯烃 异构烷烃异构烷烃 正构烷烃正构烷烃氢转移氢转移 芳构化芳构化芳
39、烃芳烃氢转移氢转移 异构烷烃异构烷烃 焦炭焦炭 裂化裂化 环化环化 小分子烯烃小分子烯烃 环烷烃环烷烃汽油的辛烷值汽油的辛烷值汽油的收率汽油的收率62理想的反应历程理想的反应历程异构化异构化氢转移氢转移芳构化芳构化重油裂化重油裂化吸热，高温吸热，高温放热，低温放热，低温反应速率慢反应速率慢反应速率快反应速率快分区反应分区反应63三、催化裂化汽油降烯烃的工艺技术三、催化裂化汽油降烯烃的工艺技术催化裂化汽油降烯烃的工艺技术催化裂化汽油降烯烃的工艺技术辅助提升管改质降烯烃技术辅助提升管改质降烯烃技术多产异构烷烃的催化裂化技术多产异构烷烃的催化裂化技术MIP 技术要求技术要求 降低汽油的烯烃含量，满足
40、汽油新标准的要求降低汽油的烯烃含量，满足汽油新标准的要求 RON不要下降不要下降 液收要高液收要高 投资低和操作费用合理投资低和操作费用合理 工艺流程简单工艺流程简单64预提升介质预提升介质再生催化剂再生催化剂进料进料汽油汽油第一反应区第一反应区 高温短时间适合重油裂化反应高温短时间适合重油裂化反应第二反应区第二反应区 低温长时间适合汽油改质反应低温长时间适合汽油改质反应预提升介质预提升介质再生催化剂再生催化剂改质汽油改质汽油主提升管反应器主提升管反应器辅助提升管反应器辅助提升管反应器1、辅助提升管改质降烯烃技术、辅助提升管改质降烯烃技术(1)思路和设想思路和设想65(2)技术特点技术特点以常
41、规催化裂化催化剂和常规催化裂化工艺为基础以常规催化裂化催化剂和常规催化裂化工艺为基础第一反应区：重油催化裂化提升管第一反应区：重油催化裂化提升管第二反应区：汽油改质提升管反应器第二反应区：汽油改质提升管反应器分区反应：重油和汽油在分区反应：重油和汽油在各自的优化条件各自的优化条件下进行反下进行反应应66根据实际需要选择改质方式根据实际需要选择改质方式馏程馏程n-Pi-PONA收率收率烯烃相烯烃相对含量对含量12的原料，该产率高达的原料，该产率高达78 wt%以上以上LPG与汽油的产率之比约为与汽油的产率之比约为3:41053、MIO-maximum iso-olefinsFeedCrackin
42、gSaturatesNormal OlefinsHOlefins+H-transferParaffinsIsomerizationIsoolefinSecondaryIsoolefins+-HIsoolefinsPrimaryH-transferIsoparaffinsOBJECTIVEPRODUCTOBJECTIVE PRODUCTPrimary ReactionSecondary Reaction106MIO较缓和的操作条件较缓和的操作条件提升管反应器提升管反应器新型催化剂新型催化剂MIO增加酸性中性增加一次裂化反应增加酸性中性增加一次裂化反应设计孔径分布控制二次反应，保留烯烃和异构烯烃设
43、计孔径分布控制二次反应，保留烯烃和异构烯烃，减少氢转移反应，减少氢转移反应107MIO不同原料的中试结果不同原料的中试结果原料原料 DQ LHLZ密度密度,g/cm3 0.8788 0.9249 0.8764产物产物,wt%H2-C2 4.06 3.45 3.35 C3-C442.40 22.85 34.89C5+汽油汽油34.92 36.72 41.71焦炭焦炭 3.66 6.60 3.22 iC4=,wt%5.31 3.74 4.85 iC5=,wt%6.99 4.41 5.95108MIO工试工试产物分布，产物分布，wt%1094、ARGG-atmospheric residuum ma
44、ximum gas plus gasoline以以MGG技术为基础技术为基础以以AR为原料为原料新型催化剂新型催化剂RAG-1重油转化能力强重油转化能力强抗金属污染能力强抗金属污染能力强选择性好选择性好LPG+汽油产率较高，可达汽油产率较高，可达67-75 wt%丙烯丙烯+丁烯产率达丁烯产率达18-23 wt%110同种原料不同工艺的中试结果同种原料不同工艺的中试结果反应深度反应深度DCC-1 DCC-2 M I O A R G G MGG FCC RFCCLPG+汽油汽油MGG低碳烯烃低碳烯烃DCC-1ARGG vs.RFCCLPG产率高产率高柴油产率低柴油产率低1115、PetroFCC技
45、术技术-UOP采用双提升管反应器采用双提升管反应器重油和汽油分别在各自的提升管中反应重油和汽油分别在各自的提升管中反应独自的沉降器和分馏塔，共用一个再生器独自的沉降器和分馏塔，共用一个再生器重油提升管重油提升管采用高温大剂油比的操作方式，提高原料油一次裂化的采用高温大剂油比的操作方式，提高原料油一次裂化的转化率转化率汽油提升管汽油提升管采用比重油提升管更苛刻的操作条件，提高轻质烯烃的采用比重油提升管更苛刻的操作条件，提高轻质烯烃的产率产率使用高使用高ZSM-5含量助剂含量助剂112PetroFCC技术技术-UOPLPG产率高，丙烯产率高达产率高，丙烯产率高达22 wt%汽油和柴油产率低汽油和柴
46、油产率低1136、SCC-selective catalytic cracking-Lummus 公司公司采用采用Micro-Jet进料喷嘴、短接触时间提升管和直进料喷嘴、短接触时间提升管和直连式旋分器连式旋分器 采用高温、大剂油比的操作方式采用高温、大剂油比的操作方式粗汽油在提升管反应器进料粗汽油在提升管反应器进料上方上方进行选择性回炼进行选择性回炼使用高使用高ZSM-5 含量的含量的FCC 催化剂催化剂采用采用OCT 技术技术,使催化裂化过程中生成的乙烯和丁使催化裂化过程中生成的乙烯和丁烯发生歧化反应生成更多的丙烯烯发生歧化反应生成更多的丙烯丙烯产率可达丙烯产率可达25-30 wt%114
47、7、MaxofinKBR 公司和Exxon公司采用双提升管反应器采用双提升管反应器粗汽油的循环裂化以增产丙烯粗汽油的循环裂化以增产丙烯主催化剂采用低氢转移活性的主催化剂采用低氢转移活性的REUSY 型专用催化型专用催化剂，并加入高剂，并加入高ZSM-5含量的助剂含量的助剂采用配套的采用配套的Atomax-2 型进料喷嘴和密闭式旋风型进料喷嘴和密闭式旋风分离器分离器高温、大剂油比操作高温、大剂油比操作丙烯产率可达丙烯产率可达18 wt%以上以上丁烯产率可达丁烯产率可达12 wt%以上以上1158、HS-FCC技术技术沙特和日本合作开发沙特和日本合作开发采用高温、短接触时间、大剂油比操作以及下行式
48、反应器采用高温、短接触时间、大剂油比操作以及下行式反应器采用超稳采用超稳Y催化剂和高择形分子筛含量助剂催化剂和高择形分子筛含量助剂中试规模为中试规模为0.1桶桶/天，示范装置规模为天，示范装置规模为30桶桶/天天116HS-FCC中试和示范装置产品收率中试和示范装置产品收率 产 品 产 率，wt%中试装置1）示范装置常规催化剂常规催化剂+ZSM-5常规催化剂常规催化剂+ZSM-52）干气丙烯丁烯汽油LCOHCO焦炭4.610.716.145.49.46.63.15.518.417.834.09.37.13.55.410.613.436.010.57.79.110.420.419.035.71.
49、14.42.31）原料为石蜡基蜡油，操作条件：反应温度为600，剂油比为402）示范试验原料为加氢蜡油，氢含量为14 wt%1179、Indmax技术技术印度石油公司印度石油公司高苛刻度操作高苛刻度操作反应温度反应温度550-580剂油比剂油比15-25注水量注水量15-20%低反应压力低反应压力催化剂催化剂采用重油裂化组分采用重油裂化组分超稳超稳Y分子筛分子筛择形沸石择形沸石0.1Mt/a示范装置示范装置118Indmax中试和示范试验结果中试和示范试验结果 工艺工艺FCCINDMAX中试中试INDMAX示范示范干气，干气，wt%2.96.17.4液化气，液化气，wt%12.150.436.
50、3汽油，汽油，wt%31.219.434.7柴油，柴油，wt%40.012.110.6重油，重油，wt%8.35.53.5焦炭，焦炭，wt%5.56.47.5丙烯，丙烯，wt%3.621.2-反应温度，反应温度，490-510550-580575再生温度，再生温度，650-730670-700-剂油比剂油比4-715-25-反应压力反应压力，kg.cm-22.0-2.51.4-1.6-119催化裂化多产低碳烯烃小结催化裂化多产低碳烯烃小结催化剂催化剂ZSM-5助剂助剂反应条件反应条件高温、大剂油比、大水油比高温、大剂油比、大水油比操作方式操作方式汽油或者汽油或者C4烃回注提升管底部烃回注提升管
