催化裂解工藝

催化裂解工藝〔 DCC〕工藝原理：催化裂解工藝〔DCC〕是以重質(zhì)油為原料、利用擇形催化反響制取氣體烯烴的技術(shù)。其中催化裂解Ⅰ型〔DCC-Ⅰ〕以生產(chǎn)最大量丙烯為主要目的，催化裂解Ⅱ型〔DCC-Ⅱ〕以生產(chǎn)最大量異丁烯和異戊烯、兼產(chǎn)丙烯和高辛烷值優(yōu)質(zhì)汽油為目的。它們所加工的原料可以是蠟油、蠟油摻渣油或二次加工油以及常壓渣油，實(shí)現(xiàn)了煉油工藝向石油化工的延長(zhǎng)，開(kāi)創(chuàng)了一條以重質(zhì)油為原料直接制取低碳烯烴的途徑，到達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。由于目的產(chǎn)品不同，DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ兩者承受的反響器型式、催化劑類(lèi)型和工藝操作條件都不一樣，其差異列于表1。從表1可見(jiàn)，DCC-Ⅱ的反響時(shí)間、反響溫度、劑油比及注水量均低于DCC-Ⅰ。表1：DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ工藝的主要差異反響器型式DCC-Ⅰ提升管十床層DCC-Ⅱ提升管催化劑CRPCIP反響溫度，℃540-580500-530劑油比9-156-9注水量，m％15-256-10產(chǎn)品分布，m％H2～C211.915.59C3～C442.2234.49C5＋汽油26.6039.00柴油6.609.77重油6.075.84焦炭6.004.31損失0.601.00合計(jì)100.00100.00烯烴產(chǎn)率，m％丙烯21.0314.29總丁烯14.0314.65異丁烯5.136.13總戊烯--9.77異戊烯--6.77異丁烯／總丁烯0.360.42異戊烯／總戊烯汽油性質(zhì)--0.69RONC99.396.4MONC84.782.5催化裂解利用擇形催化反響原理，將重質(zhì)原料油選擇性裂化成低碳?xì)怏w烯烴，其丙烯產(chǎn)率是常規(guī)FCC的3倍以上。異丁烯和異戊烯產(chǎn)率也到達(dá)FCC的3倍以上。催化裂解工藝開(kāi)拓了一條制取低碳烴的途徑。催化裂解的一般特點(diǎn)①催化裂解是碳正離子反響機(jī)理和自由基反響機(jī)理共同作用的結(jié)果，其裂解氣體產(chǎn)物中乙烯所占的比例要大于催化裂化氣體產(chǎn)物中乙烯的比例。②在肯定程度上，催化裂解可以看作是高深度的催化裂化，其氣體產(chǎn)率遠(yuǎn)大于催化裂化，液體產(chǎn)物中芳烴含量很高。③催化裂解的反響溫度很高，分子量較大的氣體產(chǎn)物會(huì)發(fā)生二次裂解反響，另外，低碳烯烴會(huì)發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反響生成烷烴，也會(huì)發(fā)生聚合反響或者芳構(gòu)化反響生成汽柴油。催化裂解的反響機(jī)理一般來(lái)說(shuō)，催化裂解過(guò)程既發(fā)生催化裂化反響，也發(fā)生熱裂化反響，是碳正離子和自由基兩種反響機(jī)理共同作用的結(jié)果，但是具體的裂解反響機(jī)理隨催化劑的不同和裂解工藝的不同而有所差異。在Ca-Al系列催化劑上的高溫裂解過(guò)程中，自由基反響機(jī)理占主導(dǎo)地位；在酸性沸石分子篩裂解催化劑上的低溫裂解過(guò)程中，碳正離子反響機(jī)理占主導(dǎo)地位；而在具有雙酸性中心的沸石催化劑上的中溫裂解過(guò)程中，碳正離子機(jī)理和自由基機(jī)理均發(fā)揮著重要的作用。烷烴：分解反響烯烴：分解反響、異構(gòu)化反響、氫轉(zhuǎn)移反響、芳構(gòu)化反響環(huán)烷烴：分解反響、異構(gòu)化反響、氫轉(zhuǎn)移反響芳香烴：脫烷基反響、側(cè)鏈異構(gòu)化〔3個(gè)C以上〕、多環(huán)縮合反響烷烴斷鍵在正構(gòu)中間，異構(gòu)在叔 C原子的ß鍵。烯烴很活波，反響速率快，催化主要反響。分解反響速率2倍烷烴，規(guī)律與烷烴相像，異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。氫轉(zhuǎn)移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉(zhuǎn)移反響比分解反響慢的多。低溫高活性有利于氫轉(zhuǎn)移反響，高溫相對(duì)抑止氫轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構(gòu)化主要是脫氫形成。3〕環(huán)烷烴斷鍵成烯烴和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的ß環(huán)和芳烴。

，速率較快。氫轉(zhuǎn)移生成大4〕芳核在催化裂解條件下極穩(wěn)定。脫烷基反響在側(cè)鏈C-C之間，側(cè)鏈長(zhǎng)易斷裂。總的來(lái)說(shuō)分解反響是主反響：分解速率烯烴環(huán)烷烴、異構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴芳烴辛烷值大小挨次：芳烴、異構(gòu)烯烴異構(gòu)烷烴、烯烴環(huán)烷烴正構(gòu)烷烴總結(jié)催化裂解反響存在5種：分解〔裂化〕反響氫轉(zhuǎn)移反響異構(gòu)化反響縮合、聚合等生焦反響催化裂解的影響因素同催化裂化類(lèi)似，影響催化裂解的因素也主要包括以下四個(gè)方面：原料組成、催化劑性質(zhì)、操作條件和反響裝置。H/C比和特性因數(shù)K越大，飽和分含量越高，BMCI值越低，則裂化得到的低碳烯烴〔乙烯、丙烯、丁烯等〕產(chǎn)率越高；原料的殘?zhí)恐翟酱?，硫、氮以及重金屬含量越高，則低碳烯烴產(chǎn)率越低。各族烴類(lèi)作裂解原料時(shí)，低碳烯烴產(chǎn)率的大小次序一般是：烷烴環(huán)烷烴異構(gòu)烷烴芳香烴。②催化劑的性質(zhì)。催化裂解催化劑分為金屬氧化物型裂解催化劑和沸石分子篩型裂解催化劑兩種。催化劑是影響催化裂解工藝中產(chǎn)品分布的重要因素。裂解催化劑應(yīng)具有高的活性和選擇性，既要保證裂解過(guò)程中生成較多的低碳烯烴，又要使氫氣和甲烷以及液體產(chǎn)物的收率盡可能低，同時(shí)還應(yīng)具有高的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于沸石分子篩型裂解催化劑，分子篩的孔構(gòu)造、酸性及晶粒大小是影響催化作用的三個(gè)最重要因素；而對(duì)于金屬氧化物型裂解催化劑，催化劑的活性組分、載體和助劑是影響催化作用的最重要因素。③操作條件的影響。操作條件對(duì)催化裂解的影響與其對(duì)催化裂化的影響類(lèi)似。原料的霧化效果和氣化效果越好，原料油的轉(zhuǎn)化率越高，低碳烯烴產(chǎn)率也越高；反響溫度越高，劑油比越大，則原料油轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴產(chǎn)率越高，但是焦炭的產(chǎn)率也變大；由于催化裂解的反響溫度較高，為防止過(guò)度的二次反響，因此油氣停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；而反響壓力的影響相對(duì)較小。從理論上分析，催化裂解應(yīng)盡量承受高溫、短停留時(shí)間、大蒸汽量和大劑油比的操作方式，才能到達(dá)最大的低碳烯烴產(chǎn)率。④反響器是催化裂解產(chǎn)品分布的重要影響因素。反響器型式主要有固定床、移動(dòng)床、流化床、提升管和下行輸送床反響器等。針對(duì)CPP工藝，承受純提升管反響器有利于多產(chǎn)乙烯，承受提升管加流化床反響器有利于多產(chǎn)丙烯。催化裂解技術(shù)特點(diǎn)工藝流程催化裂解工藝流程與常規(guī)催化裂化根本相像，包括反響再生、分餾以及吸取穩(wěn)定三個(gè)系統(tǒng)。原料油經(jīng)蒸汽霧化后送入提升管加流化床(DCC-I型，最大量丙烯操作模式或提升管(DCC-II，最大量丙烯＋異構(gòu)烯烴操作模式反響器中，與熱的再生催化劑接觸進(jìn)展催化裂解反響。反響產(chǎn)物經(jīng)分餾后再進(jìn)一步進(jìn)展分別。沉積了焦炭的待生催化劑經(jīng)蒸汽汽提后送入再生器中，與空氣接觸進(jìn)展催化劑燒焦再生。熱的再生催化劑以適宜的循環(huán)速率返回反響器循環(huán)使用并供給反響所需熱量，進(jìn)展反響再生系統(tǒng)熱平衡操作。催化裂解技術(shù)適合于加工重質(zhì)原料油，由于催化劑的使用，其反響溫度比傳統(tǒng)蒸汽裂解低200～250oC。同時(shí)它還可以敏捷調(diào)整操作，實(shí)現(xiàn)最大量丙烯或最大量丙烯和異構(gòu)烯烴生產(chǎn)。由于烯烴產(chǎn)品中雜質(zhì)含量低，因此不需要加氫精制即可得到聚合級(jí)產(chǎn)品。操作參數(shù)除原料性質(zhì)和催化劑外，催化裂解的主要操作參數(shù)有反響溫度、停留時(shí)間、劑油比和稀釋蒸汽量。DCC-I型和DCC-II型的反響溫度分別為560oC左右和530oC左右。DCC承受較長(zhǎng)的停留時(shí)間以保證裂解汽油進(jìn)展二次裂解反響生成輕烯烴。2～3倍，因此需要高的催化劑循環(huán)速率和大的劑油比以供給反響所需要的熱量。低的油氣分壓有利于目的產(chǎn)物烯烴的生成，它增加了氣體的烯烴度，也削減了焦炭的生成。DCC的稀釋蒸汽用量高于催化裂化，但比蒸汽裂解低得多。DCCFCC的比較DCC是在FCC根底上進(jìn)展起來(lái)的。表1列出了與FCC相比，DCC技術(shù)的主要特征。1DCCFCC的一般比照工程

工藝名稱(chēng)FCC重油

DCC重油，最好是石蠟基重油催化劑 各種類(lèi)型的Y型分子篩改性五元環(huán)沸石催化劑催化劑裝置反響器再生器主分餾塔吸取塔壓縮機(jī)

提升管基準(zhǔn)

或床層一樣液比較大較大操作條件反響溫度

基準(zhǔn)+0～50oC再生溫度 基準(zhǔn) 一樣劑油比

基準(zhǔn) 較長(zhǎng)停留時(shí)間 基準(zhǔn)油氣分壓 基準(zhǔn) 較低基準(zhǔn)稀釋蒸汽量 較多反響局部工藝技術(shù)特點(diǎn)：反響局部擬承受石科院的催化裂解簡(jiǎn)稱(chēng)DCC)工藝技術(shù)。催化裂解反響主要是一系列并行挨次的吸熱反響，提高反響溫度有利于加快這類(lèi)反響以提高轉(zhuǎn)化率，此外大劑油比、低空速、低油氣分壓均對(duì)多產(chǎn)氣體烯烴有利。DCC化氣產(chǎn)率、降低焦炭產(chǎn)率，在提升管反響器設(shè)計(jì)中承受以下一系列措施。1)承受預(yù)提升技術(shù)：使催化劑在與原料油接觸之前具有適宜的速度和密度，以有利于油氣的充分接觸。2)選用特別設(shè)計(jì)的霧化效果好的原料油噴嘴，并適當(dāng)提高原料油預(yù)熱溫度，降低進(jìn)噴嘴的原料油粘度，確保原料油的霧化效果及油氣接觸效果。3)承受提升管床層反響器的串聯(lián)反響技術(shù)：提升管出口設(shè)置旋分器，使油氣與催化劑快速分別，終止二次反響，削減干氣及焦炭產(chǎn)率。4)汽提段承受高效汽提技術(shù)：汽提段經(jīng)過(guò)對(duì)擋板構(gòu)造的改進(jìn)，可提高汽提效率并降低汽提蒸汽用量，同時(shí)適當(dāng)加大催化劑再汽提段的停留時(shí)間。實(shí)行上述措施使得催化劑在從進(jìn)入提升管至離開(kāi)沉降器汽提段的整個(gè)過(guò)程中均化劑與良好霧化并均勻分布的原料油霧滴接觸，到達(dá)瞬間汽化、反響的目的。沉降器內(nèi)承受兩級(jí)旋風(fēng)分別器使反響油氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間盡可能縮短。加之完善的汽再生局部工藝技術(shù)特點(diǎn)：再生局部承受高速床1)

流床兩段再生技術(shù)，其技術(shù)主要特點(diǎn)如下：很高的總燒焦強(qiáng)度?？焖俅餐牧鞔仓黠L(fēng)串聯(lián)兩段再生技術(shù)是我國(guó)催化裂化方面第再生，由于燒焦罐流化狀況改善了氣體傳質(zhì)條件，使其具有很高的燒焦強(qiáng)度。其次段利用一段再生后的富氧煙氣通過(guò)低壓降大孔分布板形成湍流床，大大改善了二段再生是已有各種再生方式中最高的。高的燒焦強(qiáng)度意味著低的系統(tǒng)催化劑藏量和高的催化劑置換率，即高的平衡催化劑活性，這也是催化裂化再生技術(shù)所追求的主要目標(biāo)之一。2)良好的再生效果。由于其具有很高的燒焦強(qiáng)度，即使在較緩和的再生溫度下 低于700℃再生催化劑定碳也可達(dá)0.05wt%左右的水平。在較低的再生溫度和藏量下不僅滿(mǎn)足了定碳要求，而且為降低催化劑水熱失活及提高劑油比制造了有利的條件。3)合理的催化劑輸送系統(tǒng)。為確保裝置催化劑循環(huán)量調(diào)整自如，為大劑油比操作制造)表達(dá)在：改進(jìn)再生劑抽出口型式，增加再生線(xiàn)路輸送力量，使催化劑進(jìn)入再生立管前充分脫氣，提高再生立管催化劑密度，從而提高再生線(xiàn)路的輸送力。4)“兩器”承受并列式布置。“兩器”高度低，差壓小，特別是提升管和反響油氣管線(xiàn)較短，為反響及抑制副反響供給了有利條件。5)主風(fēng)安排承受型的分布管，不僅主風(fēng)分布均勻，抗磨損，而且使用壽命長(zhǎng)。評(píng)價(jià)催化裂化原料的指標(biāo)：餾分組成、特性因數(shù)K值、相對(duì)密度、苯胺點(diǎn)、殘?zhí)肌⒑蛄?、含氮量、金屬含量。餾分組成：。烴類(lèi)族組成：環(huán)烷烴多的原料，易裂化LPG、GASRON高，催化抱負(fù)原料。烷烴多的原料，易裂化，產(chǎn)氣體高，gas少，RON低。芳烴多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。烴類(lèi)的生焦力量排序：烯烴>烷烴K標(biāo)明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|(zhì)的多少。4－8％，生焦大，熱量過(guò)剩，因此現(xiàn)在的催化裂化要解決生焦量大的問(wèn)題，解決剩余熱的問(wèn)題。含硫