催化裂解工艺技术

1、催化裂解技术（DCC）催化裂解技术（DCC）中国石化石油化工科学研究院1 前言丙烯是仅次于乙烯的重要化工原料，目前全球对丙烯的需求快速增长，甚至超过了对乙烯需求的增长速度。作为蒸汽裂解副产物的丙烯已经不能满足市场需求，因而石化/炼油行业正积极研发增产丙烯的方法。中石化开发的DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引起国际石化/炼油行业的广泛关注。2 工艺描述DCC是重质原料油的催化裂解技术，它的原料包括减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它的产品包括可作为化工原料的轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它的主要目标是最大量生产

2、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）的工艺限制，丙烯产率为常规FCC的23倍。其工艺流程与FCC基本相似，包括反应-再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统。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，与热的再生催化剂接触，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。沉积了焦炭的待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热的再生催化剂以适宜的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。反再系统的原则流程示于 图1。图1 DCC技术反应-再生系统工艺流程3

3、技术特点图2 DCC装置及其联合体的流程简图3.1 技术优势及特点· DCC装置的反应系统有流化床（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，可以加工多种重质原料，并特别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。· 使用配套的、有专利权的催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。· 操作灵活，可通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，但仍可采用分馏/吸收系统，实现产品的分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用的

4、深冷分离。· 烯烃产品中的杂质含量低，不需要加氢精制。 DCC主要设备和工艺参数的特点及与FCC的比较列于表1，DCC装置的配置见图2。表1 DCC和常规FCC的对比工 艺 名 称常规FCCDCC原料油重油重油，最好是石蜡基重油催化剂各种类型的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的一个重要参数是反应温度。DCC采用配

5、套的专用催化剂，可降低裂解反应所需要的能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC的反应温度随原料的裂化性能和所需产品分布而变化，一般适宜的温度为520580，其中DCC-模式取高限，DCC-模式取低限。原料的裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料的低碳烯烃产率较高。几种典型原料按DCC-和DCC-模式运行的烯烃产率分别列于表2和3。表2 不同原料DCC-的低碳烯烃产率编 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

6、.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 不同原料DCC-的低碳烯烃产率编 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 安全环保DCC装置在生产过程产生的污水、废气、废渣、粉尘、噪音

7、等与常规催化裂化装置的相当，采取的治理措施相似。4 催化剂已开发出一系列DCC配套使用的专有催化剂，以适应不同需要，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，与以前开发的催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂的性质列于表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低活性的开工剂CIP-1I

8、I1994, 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低活性的开工剂，抗重金属污染MMC-1II2002, 11高活性，重油转化能力强，丙烯选择性好MMC-2I2002, 9高丙烯收率表5 MMC催化剂的性质项 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

9、.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的经济性，采用Haverly Systems GRTMPS建立了一个典型的美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的线性规划模型。基准方案是一个典型的常规FCC燃料生产模式。第二方案同基准方案的构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最获利的产品构成。第三个方案为石化操作模式， FCC按DCCI模式运行。该研究的基本模型包括典型的、与所有美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的平均值相一致的工艺设备。单个工艺设备的处理量按10万桶原油/天折算。 模型评价结果列于表6。方案二与方案三相比，丙烯和对

10、二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和普通汽油产量分别减少了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天的收益。表6 DCC与FCC产品对比项 目基准方案方案二方案三方案二与方案三的比较产品产率，桶/天 丙烷475560057334+22.1% 丁烷278538013780-0.5% 优级无铅汽油1750723302225-4.5% 普通无铅汽油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