《催化裂化工藝技術》PPT課件

1、20122012|前言前言|生產(chǎn)清潔汽油催化裂化技術新進展生產(chǎn)清潔汽油催化裂化技術新進展|生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展|催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展|結束語結束語l催化裂化現(xiàn)在以及未來一段時間內都是我國煉油工業(yè)的核心裝置，是汽油、柴油和丙催化裂化現(xiàn)在以及未來一段時間內都是我國煉油工業(yè)的核心裝置，是汽油、柴油和丙烯的主力生產(chǎn)裝置；烯的主力生產(chǎn)裝置；l我國催化裂化裝置裝置總套數(shù)超過我國催化裂化裝置裝置總套數(shù)超過160套，總處理能力超過套，總處理能力超過160Mt/a；lFCC工藝技術水平不斷發(fā)展和提高，以滿足原料重質化、劣質化、產(chǎn)品多

2、樣化和質量工藝技術水平不斷發(fā)展和提高，以滿足原料重質化、劣質化、產(chǎn)品多樣化和質量升級的要求；升級的要求；l提升管循環(huán)流化技術誕生以來，提升管循環(huán)流化技術誕生以來，F(xiàn)CC工藝技術至今沒有發(fā)生本質變化，工藝技術至今沒有發(fā)生本質變化，F(xiàn)CC裝置的核裝置的核心仍是反應再生系統(tǒng)，因此心仍是反應再生系統(tǒng)，因此FCC工藝技術的進步主要還是圍繞這一核心而展開。工藝技術的進步主要還是圍繞這一核心而展開。lFCC裝置油劑接觸、油劑快分、反應和再生技術等方面都有長足發(fā)展和改進，降低了裝置油劑接觸、油劑快分、反應和再生技術等方面都有長足發(fā)展和改進，降低了裝置投資和加工成本，實現(xiàn)了裝置長滿優(yōu)運行；裝置投資和加工成本，實

3、現(xiàn)了裝置長滿優(yōu)運行；l成功開發(fā)了生產(chǎn)清潔汽油組分的成功開發(fā)了生產(chǎn)清潔汽油組分的MIP及及MIP-CGP技術并得到廣泛地工業(yè)應用，加快技術并得到廣泛地工業(yè)應用，加快了我國汽油產(chǎn)品質量的升級以及提高了裝置的經(jīng)濟效益；了我國汽油產(chǎn)品質量的升級以及提高了裝置的經(jīng)濟效益；l以以DCC技術為核心的多產(chǎn)丙烯催化裂化家族技術的成功工業(yè)化，實現(xiàn)了催化裂化技技術為核心的多產(chǎn)丙烯催化裂化家族技術的成功工業(yè)化，實現(xiàn)了催化裂化技術的差異化發(fā)展，成為煉油與化工之間的紐帶，促進了煉油化工的一體化；術的差異化發(fā)展，成為煉油與化工之間的紐帶，促進了煉油化工的一體化；l借鑒借鑒FCC流態(tài)化技術的流態(tài)化技術的S-ZORB催化裂化汽

4、油吸附脫硫以及催化裂化汽油吸附脫硫以及RESN催化裂化煙氣脫硫催化裂化煙氣脫硫脫氮技術正形成具有中石化特色的環(huán)境友好技術。脫氮技術正形成具有中石化特色的環(huán)境友好技術。l盡可能加工更重的、更劣質的原料油；盡可能加工更重的、更劣質的原料油；l加工純加氫蠟油；加工純加氫蠟油；l提高產(chǎn)品選擇性和質量，如降低汽油烯烴含量和硫含量、提高汽油辛烷值、提高丙烯濃提高產(chǎn)品選擇性和質量，如降低汽油烯烴含量和硫含量、提高汽油辛烷值、提高丙烯濃度等；度等；l向石油化工延伸，多產(chǎn)烯烴和芳烴；向石油化工延伸，多產(chǎn)烯烴和芳烴；l減少減少FCC裝置排放、特別是裝置排放、特別是CO2排放；排放；l催化裂化裝置加工非常規(guī)原料，如

5、含氧化合物、植物油、頁巖油以及催化裂化裝置加工非常規(guī)原料，如含氧化合物、植物油、頁巖油以及F-T合成油等。合成油等。|前言前言|生產(chǎn)清潔汽油催化裂化技術新進展生產(chǎn)清潔汽油催化裂化技術新進展|生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展|催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展|結束語結束語串聯(lián)式提升管串聯(lián)式提升管+快速床反應器快速床反應器第一反應區(qū)采用短停留時間、較高第一反應區(qū)采用短停留時間、較高的反應溫度的反應溫度第二反應區(qū)通過擴徑延長停留時間第二反應區(qū)通過擴徑延長停留時間，通過注入冷激介質降低反應溫度，通過注入冷激介質降低反應溫度環(huán)保壓力及市場需求加速了

6、環(huán)保壓力及市場需求加速了MIP/MIP-CGP技術廣泛應用技術廣泛應用lMIP裝置降低汽油硫含量裝置降低汽油硫含量lMIP增產(chǎn)高辛烷值汽油技術增產(chǎn)高辛烷值汽油技術 MIP-LTG技術技術lMIP降低干氣和焦炭技術降低干氣和焦炭技術MIP-DCR技術技術MIPCGPMIPMIPMIP原料密度0.91410.91450.91480.90010.9034原料殘?zhí)?.535.894.504.013.93主要產(chǎn)物, % LPG17.8923.2519.1517.9416.59 汽油41.7238.5042.7246.0841.66 柴油19.1617.5019.8918.8824.93汽油性質 RON9

7、1.39391.591.2- 烯烴, v%333427.126.135.3公司高橋錦西安慶FCCMIPFCCMIPFCCMIP原料硫，g/g166019002500240083005800汽油硫，g/g173110250122840414硫傳遞系數(shù)10.45.810.05.0810.127.14公司鎮(zhèn)海九江FCCMIP-CGPFCCMIP-CGP原料硫，g/g4230730042003700汽油硫，g/g420370400270硫傳遞系數(shù)9.935.079.527.30項目項目鎮(zhèn)海柴油輕餾分鎮(zhèn)海柴油輕餾分鎮(zhèn)海柴油重餾分鎮(zhèn)海柴油重餾分鎮(zhèn)海柴油全餾分鎮(zhèn)海柴油全餾分密度密度,kg/m3908.097

8、5.2950.9質譜質量組成質譜質量組成/% 鏈烷烴鏈烷烴13.110.311.1總環(huán)烷烴總環(huán)烷烴4.64.84.0總芳烴總芳烴82.383.984.9 總單環(huán)芳烴總單環(huán)芳烴42.612.222.9 總雙環(huán)芳烴總雙環(huán)芳烴38.959.953.9總質量總質量100.0100.0100.0餾程餾程,初餾點初餾點16924616150%23330327795%277368363 與全餾分相比，輕餾分中單環(huán)芳烴增加與全餾分相比，輕餾分中單環(huán)芳烴增加19.719.7個百分點，增加幅度達個百分點，增加幅度達86.03%86.03%中型試驗原料中型試驗結果鎮(zhèn)海柴油輕餾分鎮(zhèn)海柴油輕餾分鎮(zhèn)海柴油重餾分鎮(zhèn)海柴油重

9、餾分鎮(zhèn)海柴油全餾分鎮(zhèn)海柴油全餾分催化劑催化劑CGP-HNCGP-HNCGP-HN反應溫度反應溫度/510/490510/490510/490劑油質量比劑油質量比555產(chǎn)物分布產(chǎn)物分布/%/% 干氣干氣2.672.89 2.83 液化氣液化氣10.689.04 9.25 汽油汽油39.3014.13 22.75 柴油柴油38.7646.67 45.30 重油重油3.3018.30 12.37 焦炭焦炭5.308.96 7.51 總計總計100.00100.00100.00轉化率轉化率/%/%57.9435.0242.33總液體收率總液體收率/%/%88.7469.8477.30中型試驗汽油性質試

10、驗編號試驗編號鎮(zhèn)海柴油輕餾分鎮(zhèn)海柴油輕餾分密度密度,kg/cm,kg/cm3 3847.0誘導期誘導期,min,min1000元素分析元素分析,%,% C C89.2 H H10.48組成（組成（GCGC）,%,% 正構烷烴正構烷烴2.53 異構烷烴異構烷烴10.71 烯烴烯烴10.86 環(huán)烷烴環(huán)烷烴1.85 芳烴芳烴74.05 苯苯0.42MONMON（臺架）（臺架）90.5RONRON（臺架）（臺架）101.6項目項目空白標定空白標定新鮮原料新鮮原料柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分再裂化新鮮原料新鮮原料柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分原料柴油輕餾分原料密度密度, kg/m3895.38

11、95.3908.5殘?zhí)繗執(zhí)? % 4.84.5 -族組成族組成, % 飽和烴飽和烴63.262.6-芳烴芳烴21.822.3- 膠質膠質13.814.1- 瀝青質瀝青質1.21.0-氫含量氫含量, % 12.812.7 10.4 餾程餾程,初餾點初餾點25024416050%43744223695%-334工業(yè)試驗原料工藝類型工藝類型空白標定空白標定柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分進料量，柴油輕餾分進料量，%0.003.41(占新鮮原料) 產(chǎn)品分布，產(chǎn)品分布，%干氣干氣3.183.24液化氣液化氣28.8928.42汽油汽油42.5244.03柴油柴油12.6711.74油漿油漿+焦

12、炭焦炭12.3212.15損失損失0.420.42合計合計100.00100.00輕質油產(chǎn)率輕質油產(chǎn)率/%55.1955.77總液體產(chǎn)率總液體產(chǎn)率/%84.0884.19工業(yè)試驗產(chǎn)品分布工藝類型工藝類型空白標定空白標定柴油輕餾分再裂化柴油輕餾分再裂化 密度密度, kg/m3708.5706.5 苯含量苯含量, v%0.490.50族組成族組成, % 飽和烴飽和烴55.254.0 烯烴烯烴28.228.7 芳烴芳烴16.617.3餾程餾程, 初餾點初餾點2625 50%6866 終餾點終餾點190192RON94.294.5MON82.382.8工業(yè)試驗汽油性質 與原料接觸的再生催化劑溫度從常規(guī)

13、的與原料接觸的再生催化劑溫度從常規(guī)的680-720680-720降低至降低至640-680640-680； 原料預熱溫度從常規(guī)的原料預熱溫度從常規(guī)的170-240170-240提高至提高至240-360240-360，模擬計算表明對于常壓渣油，預熱模擬計算表明對于常壓渣油，預熱溫度從溫度從240240增加至增加至360360將增加催化劑和原料的霧化接觸面積將增加催化劑和原料的霧化接觸面積30%30%以上以上，原料油和催化原料油和催化劑接觸時的溫度差大幅度降低可以避免原料油的局部過熱劑接觸時的溫度差大幅度降低可以避免原料油的局部過熱，最終實現(xiàn)干氣和焦炭產(chǎn)率的最終實現(xiàn)干氣和焦炭產(chǎn)率的降低降低； 預

14、提升混合器的設置有利于溫度較低的冷再生劑和高溫熱再生劑的混合均勻，從而實現(xiàn)預提升混合器的設置有利于溫度較低的冷再生劑和高溫熱再生劑的混合均勻，從而實現(xiàn)混合再生劑在與原料油接觸前溫度均一混合再生劑在與原料油接觸前溫度均一 擴大了操作模式的選擇擴大了操作模式的選擇，如在相同反應溫度下，可以選擇高活性、低劑油比或者低活性、如在相同反應溫度下，可以選擇高活性、低劑油比或者低活性、高劑油比。高劑油比。再生催化劑再生催化劑溫度增量溫度增量轉化率轉化率增量增量干氣干氣焦炭焦炭干 氣 與干 氣 與焦 炭 選焦 炭 選擇 性 之擇 性 之和和/%基準基準/基準(83）%產(chǎn)率增量/%選擇性/%產(chǎn)率增量/%選擇性/

15、%+300.320.0515.60.2990.6106.2+601.050.2221.00.9185.7106.7+1401.060.3835.81.82171.7207.5再生催化劑溫度對轉化率及干氣產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率的影響 中型試驗劑油比劑油比增量增量轉化率轉化率增量增量干氣干氣焦炭焦炭干 氣 與干 氣 與焦 炭 選焦 炭 選擇 性 之擇 性 之和，和，%基準（基準（5）基準(83)/%產(chǎn)率增量/%選擇性/%產(chǎn)率增量/%選擇性/%+0.5+0.91+0.066.66+0.4145.0551.71+1.0+1.64+0.116.70+0.5936.042.70+2.0+3.02+0.247.95

16、+1.5150.057.95劑油比對轉化率及干氣產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率的影響 中型試驗項目項目空白標定空白標定新鮮原料新鮮原料MIP-DCR 新鮮原料新鮮原料密度密度, kg/m3920.5925.6殘?zhí)繗執(zhí)? %1.401.58族組成族組成, %飽和烴飽和烴50.3653.32芳烴芳烴40.5439.07 膠質膠質+瀝青質瀝青質9.107.61氫含量氫含量, % 12.3612.40硫含量硫含量, %0.660.66餾程餾程,初餾點初餾點26326350%42641995%531526工業(yè)試驗原料工藝類型工藝類型空白標定空白標定MIP-DCR 產(chǎn)品分布，產(chǎn)品分布，%干氣干氣2.522.13液化氣液化

17、氣14.5614.93汽油汽油35.2336.39柴油柴油36.0834.85油漿油漿4.434.78焦炭焦炭6.596.32酸性氣酸性氣0.280.28損失損失0.310.31合計合計100.00100.00總液體產(chǎn)率總液體產(chǎn)率/%85.8686.17工業(yè)試驗產(chǎn)品分布l轉化率相當?shù)那闆r下，干氣和焦炭產(chǎn)率分別下降轉化率相當?shù)那闆r下，干氣和焦炭產(chǎn)率分別下降15.5%15.5%和和4.1%4.1%，總輕收增加，總輕收增加；l產(chǎn)品性質基本沒有變化；產(chǎn)品性質基本沒有變化；l能耗由能耗由60.960.9下降到下降到55.855.8，下降了，下降了8.4%8.4%。工業(yè)試驗總結：|前言前言|生產(chǎn)清潔汽油催

18、化裂化技術新進展生產(chǎn)清潔汽油催化裂化技術新進展|生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術新進展|催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展催化裂化煙氣脫硫脫氮技術新進展|結束語結束語采用提升管采用提升管+密相流密相流化床反應器結構化床反應器結構對石蠟基蠟油原料，對石蠟基蠟油原料，其丙烯產(chǎn)率達其丙烯產(chǎn)率達23 %最大裝置處理量達最大裝置處理量達4.6Mt/a公司公司處理能力處理能力(萬噸萬噸/年年)原料原料投產(chǎn)投產(chǎn)年份年份中國石化安慶分公司中國石化安慶分公司65VGO1995泰國泰國IRPC公司公司90VGO+ATB1997中國石化荊門分公司中國石化荊門分公司80VGO+VR1998中國化工中

19、國化工 沈陽蠟化公司沈陽蠟化公司40ATB1998中國化工中國化工 大慶石化公司大慶石化公司50ATB2006沙特沙特PetroRabigh公司公司460VGO2009印度印度HMEL公司公司220VGO2012印度印度MPRL公司公司220VGO2012公司公司處理能力處理能力(萬噸萬噸/年年)原料原料投產(chǎn)投產(chǎn)年份年份陜西延長石油公司陜西延長石油公司150ATB2013中海油海南精細化工公司中海油海南精細化工公司120ATB2013泰國泰國IRPC公司公司150ARDS2015中國化工天津化工公司中國化工天津化工公司170VGO- 俄羅斯俄羅斯NHR公司公司110VGO - 中海油寧波大榭石

20、化公司中海油寧波大榭石化公司220ARDS-印度印度BPCL公司公司220VGO-lDCC裝置超大型化裝置超大型化lDCC提高丙烯選擇性技術提高丙烯選擇性技術DCC-Plus技術技術lDCC降低干氣和焦炭技術降低干氣和焦炭技術MCP技術技術l原料處理能力原料處理能力460萬噸萬噸/年，是目前全球最大的年，是目前全球最大的DCC裝置裝置；l2009年年5月一次開車成功；月一次開車成功；l2011年年8月開始使用新開發(fā)的月開始使用新開發(fā)的DMMC-1催化劑；催化劑；l2011年年10月進行了為期月進行了為期72小時的性能考核標定小時的性能考核標定，全面達到合同指標。，全面達到合同指標。項目項目實際

21、值實際值設計值設計值干氣干氣10.4110.45液化氣液化氣40.5939.35裂解石腦油裂解石腦油24.9527.89輕循環(huán)油輕循環(huán)油14.2011.82油漿油漿2.762.88焦炭焦炭7.087.61合計合計100.00100.00項目項目實際值實際值保證值保證值考核結果考核結果新鮮原料進料量新鮮原料進料量/BPSD93,00092,000通過通過聚合級丙烯聚合級丙烯產(chǎn)量產(chǎn)量/(噸噸/年年)1,005,400950,000通過通過聚合級丙烯性質指標聚合級丙烯性質指標 丙烯濃度丙烯濃度/mol%99.699.6通過通過 甲醇含量甲醇含量/(g/g)11通過通過乙烯物流乙烯物流產(chǎn)量產(chǎn)量/(噸噸

22、/年年)227,300225,000通過通過催化劑消耗催化劑消耗/(lb/BPSD)0.170.18通過通過各項產(chǎn)物產(chǎn)量和性質指標全部達到保證值各項產(chǎn)物產(chǎn)量和性質指標全部達到保證值標志著標志著DCC技術超大型化的全面成功技術超大型化的全面成功進一步提高丙烯產(chǎn)率進一步提高丙烯產(chǎn)率降低干氣、焦炭產(chǎn)率降低干氣、焦炭產(chǎn)率產(chǎn)品產(chǎn)率產(chǎn)品產(chǎn)率 /%*FCCDCC丙烯丙烯5.8624.83干氣干氣3.4911.77干氣干氣/丙烯丙烯 0.590.47* 相似原料的工業(yè)數(shù)據(jù) 烴類的熱裂化反應烴類的熱裂化反應伯自由基、位仲自由基的的仲自由基的的-裂化裂化烴類的催化裂化反應五配位正碳離子的五配位正碳離子的-裂化 （

23、單分子裂化機理）（單分子裂化機理）5405605806006200246 Reaction Temperature /oC TCI CMRTCI：熱裂化指數(shù)，熱裂化與催化裂：熱裂化指數(shù)，熱裂化與催化裂化反應的比例化反應的比例TCI= (C1+C2)/i-C4 CMR：裂化機理比率，單分子裂化：裂化機理比率，單分子裂化與雙分子裂化反應的比例與雙分子裂化反應的比例CMR= (H2+C1+C2)/i-C4 PropyleneDry gasCokeWHSV /h-1Methane/EthyleneMethane/Propylene反應時間過長會導致大量干氣（甲烷）及焦炭的生成反應時間過長會導致大量干氣

24、（甲烷）及焦炭的生成雙分子裂化CmHnC3=熱裂化CmHn干氣干氣單分子裂化CmHnC3= + 干氣干氣高活化能高活化能低反應速率低反應速率有效途徑：有效途徑：控制熱裂化反應和單分子裂化反應控制熱裂化反應和單分子裂化反應技術措施：技術措施：降低反應溫度降低反應溫度控制反應時間控制反應時間新鮮原料新鮮原料再生劑再生劑提升管提升管密相流化床密相流化床560580620由于反應吸熱，反應溫度沿反應器軸向逐由于反應吸熱，反應溫度沿反應器軸向逐步下降步下降隨著反應過程中焦炭在催化劑上的沉積，隨著反應過程中焦炭在催化劑上的沉積，催化劑活性沿反應器軸向逐步下降催化劑活性沿反應器軸向逐步下降大分子烴類（新鮮原

25、料）的反應苛刻度明大分子烴類（新鮮原料）的反應苛刻度明顯高于小分子烴類（丙烯前身物）顯高于小分子烴類（丙烯前身物）大分子烴類比小分子烴類更容易裂化，即小分子烴類需要更苛刻的反應條件來保證裂化大分子烴類比小分子烴類更容易裂化，即小分子烴類需要更苛刻的反應條件來保證裂化反應的有效進行反應的有效進行現(xiàn)有現(xiàn)有DCC反應器內反應溫度和催化劑的活性梯度不能完全滿足反應化學的需求反應器內反應溫度和催化劑的活性梯度不能完全滿足反應化學的需求烷烴相對裂化活性與碳原子數(shù)目的關系實驗數(shù)據(jù)文獻數(shù)據(jù)將高溫、高活性再生催化劑引入將高溫、高活性再生催化劑引入密相流化床反應器從而改變反應密相流化床反應器從而改變反應器軸向溫度

26、和催化劑活性梯度器軸向溫度和催化劑活性梯度將將C4/裂解石腦油回煉至密相流裂解石腦油回煉至密相流化床反應器與高溫、高活性催化化床反應器與高溫、高活性催化劑接觸以滿足烴類反應化學需求劑接觸以滿足烴類反應化學需求對反應器的結構、尺寸和操作參對反應器的結構、尺寸和操作參數(shù)從反應動力學的角度進行優(yōu)化數(shù)從反應動力學的角度進行優(yōu)化以避免過量干氣和焦炭的生成以避免過量干氣和焦炭的生成新鮮原料新鮮原料再生劑再生劑提升管提升管密相流化床密相流化床再生劑再生劑C4/石腦油石腦油 回回煉煉動力學優(yōu)化再生器再生器Flue GasAirReactor EffluentSteamSteamSteamSteamSteamF

27、eedstockC4 RecycleLCN Recycle提升提升管反管反應器應器流化流化床反床反應器應器再生再生劑補劑補充管充管線線采用提升管采用提升管+密相流化床串聯(lián)式雙反密相流化床串聯(lián)式雙反應區(qū)結構應區(qū)結構對第二反應區(qū)補充再生催化劑實現(xiàn)第對第二反應區(qū)補充再生催化劑實現(xiàn)第二反應區(qū)反應環(huán)境調控，增產(chǎn)丙烯二反應區(qū)反應環(huán)境調控，增產(chǎn)丙烯降低第一反應區(qū)出口溫度，減少干氣降低第一反應區(qū)出口溫度，減少干氣生成生成將將C4/裂解石腦油回煉至第二反應區(qū)裂解石腦油回煉至第二反應區(qū)繼續(xù)反應，通過齊聚再裂化，進一步繼續(xù)反應，通過齊聚再裂化，進一步增產(chǎn)丙烯增產(chǎn)丙烯原料原料*AB密度密度 /(g.cm-3)0.90

28、490.9217殘?zhí)繗執(zhí)?/wt%0.221.95氫含量氫含量 /wt%12.5512.40四組分四組分/wt%飽和烴飽和烴70.159.8芳烴芳烴24.126.0膠質膠質5.814.1瀝青質瀝青質95%，DeNOx 60%吸附劑去向：最終返回FCCU粉塵控制：常規(guī)方式，如旋分、過濾利用FCC劑吸附能力；吸附劑、再生氣來自FCCU M2O3 + 3SO2 = M2(SO3)3 (1) M2(SO3)3 + 2O2 + NO = M2(SO4)3 + NO2 (2) M2O3 + 3NO2 = M2(NO3)3 (3)M2（SO4）3 + 12H2 = M2O3 +3H2S + 9H2O (1)2M(NO3)3 + 7.5H2 = M2O3 + 3N2 + 15H2O (2)烴類烴類 + MSO4 MCO3 + H2S +H2O + CO2