催化裂化增产丙烯的技术进展

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1、催化裂化增产丙烯的技术进展催化裂化增产丙烯的技术进展 丙烯是重要的有机化工原料，随着聚丙烯等衍生物需求的迅速增长，对丙烯的需求也逐年俱增。世界丙烯的需求己从20年前的1520万吨增加到2000年5120万吨，年均增长率达6.3%。2001年丙烯需求量达到5020万吨。据预测，至2005年，丙烯需求的年增长率为5.6%，高于乙烯需求的年增长率3.7%。预计丙烯的需求量到2010年将达到8600万吨。丙烯主要衍生物的年均增长率依次是：聚丙烯6.3%，丙烯酸6%，丙烯腈4%，环氧丙烷4%，异丙苯/苯酚3.8%。在丙烯衍生物中，聚丙烯占丙烯的消费量最大，为57%，其他依次是：丙烯腈11%，羰基合成醇8

2、%，环氧丙烷7%，异丙苯6%，丙烯酸5%，异丙醇3%，其他3%。在丙烯及其衍生物需求增长的同时，生产丙烯技术也向多样化方向发展。目前，世界上66%的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品，32%来自炼油厂催化裂化（FCC）生产汽、柴油的副产品，少量（约2%）由丙烷脱氢和乙烯-丁烯易位反应得到。按今后5年内丙烯需求增长率5.6%测算，现有炼油厂必须增产410万吨/年丙烯才能满足石化工业对丙烯的需求，这主要将来自催化裂化装置。石化工业对炼油厂催化裂化（FCC）增产丙烯的需求，使石化与炼油实施了更紧密的结合。典型的 FCC 装置每生产1吨车用汽油约副产0.030.06吨丙烯。近年，FCC 装置发展了多种增

3、产丙烯的工艺技术，主要有：中国石化石油化工研究院（RIPP）的 DCC 工艺，凯洛格-布朗路特（KBR）公司的 Maxofin 工艺、Superflex 工艺，UOP 公司的 PetroFCC 工艺，罗姆斯公司的 SCC 工艺。图1示出蒸汽裂解、常规FCC 与 DCC、Maxofin、Superflex 等工艺生产丙烯的产率比较。1.1. 中国石化石油化工科研院（中国石化石油化工科研院（RIPPRIPP）的）的 DCCDCC 工艺工艺该深度催化装化（DCC）工艺又称催化裂解工艺，它可看作是常规 FCC 操作与蒸汽裂解的组合。DCC 装置在538582、10%30%蒸汽条件下操作，而 FCC 装

4、置在493549、1%3%蒸汽条件下操作。DCC 操作采用分子筛催化剂选择性地生产丙烯、乙烯和富芳烃石脑油。DCC 工艺可按两种模式操作：最大量生产丙烯的 DCC-型或最大量生产异构烯烃的 DCC-型。型采用 CRP-1催化剂，型采用 CS-1和 CZ-1催化剂（提高异丁烯和异戊烯选择性） 。DCC-型和 DCC-型典型的丙烯产率分别为20.5%和14.3%，而 FCC 为6.8%。表1为 DCC 工艺与 FCC 工艺的典型产品产率比较。表2列出采用中国原油 VGO 为原料，两种工艺的产品产率。目前，已有5套 DCC 装置在我国和泰国投产，另有几套在设计中。泰国石化公司75万吨/年 DCC-型

5、装置以深度加氢处理的阿拉伯（轻）原油 VGO 为原料，操作温度559，丙烯产率17.4%以上，汽油产率31.9%，年产丙烯12万吨。2.2. UOPUOP 公司公司 PetroFCCPetroFCC 设计设计该工艺设计可从各种原料如瓦斯油和减压渣油，增产轻质烯烃，尤其是丙烯。采用 PetroFCC 工艺的丙烯产率可达20%25%，乙烯达6%9%，C4产率达15%20%。FCC 提高轻质烯烃产率历来通过提高反应温度和催化剂循环量来实施，而 PetroFCC 工艺通过补加特定的择形添加剂如 ZSM-5使一些汽油裂解为丙烯和丁烯。UOP 设计了双反应器构型，采用二个反应器和一个共用的再生器。主裂解原

6、料在高温、高 剂/油比下操作，最大量地生产轻质烯烃，低压反应区用以提高烯烃度。主裂化催化剂在高转化率和限制氢转移工况下操作，同时将高浓度择形催化剂添加剂掺加到循环催化剂中有助于将部分汽油转化成轻质烯烃。3.3. 罗姆斯公司罗姆斯公司 SCCSCC 工艺工艺该选择性组分裂化（SCC）工艺可使丙烯收率达到16%17%，再采用石脑油选择性循环裂化技术还可增产丙烯2%3%。SCC 工艺反应系统采用 Micro-Jet 进料喷嘴、短接触时间提升管和直连式旋分器。催化剂含有高含量 ZSM-5。4.4. 美孚公司美孚公司 MaxofinMaxofin 工艺工艺1998年，KBR 公司和美孚（现埃克森美孚）公

7、司推出 Maxofin FCC 工艺，它将高 ZSM-5含量的添加剂与改进的 FCC 技术相结合，可使以米纳斯 VGO 为原料的丙烯产率达到18%。使用 Reusy 催化剂加 ZSM-5助剂，双提升管反应器，提升管温度538593，剂/油比8.925，丙烯产率18.37%，汽油产率18.81%，丁烯产率12.92%。5.5. KBRKBR 公司公司 SuperflexSuperflex 工艺工艺反应部分基于 KBR 公司 FCC 技术，可将轻质烃类（通常为 C4C8）转化成富丙烯物流。它从石脑油和 C4原料可生产高达40%以上的丙烯。采用抽余 C4（抽提丁二烯）进料，丙烯和乙烯产率分别为48.

8、2%和22.5%。采用 FCC 轻石脑油进料，丙烯和乙烯产率分别为40.1%和20.0%。1，增产烯烃技术作为石化基础原料乙烯和丙烯的需求将继续增长，预计乙烯需求量将从2001年9000万吨增长到2010年1.2亿吨，丙烯需求的增速还高于乙烯，丙烯需求量将从2001年5200万吨增长到2010年8200万吨。增产乙烯和丙烯的技术将成为未来石化工业一大热点。增产乙烯技术现正在开发多种增产乙烯技术。LG 石化公司开发的石脑油催化裂解新工艺，与传统的蒸汽裂解工艺相比，可大大提高烯烃产率，采用该技术可提高乙烯产率20%、丙烯产率10%。现有裂解装置稍加改进就可使用这一工艺。该工艺使用含特定金属氧化物的

9、专用催化剂，工艺过程在比标准的反应温度低50100下操作，因此与常规蒸汽裂解相比，耗能大大减少，裂解炉管内结焦速率也降低，可延长连续运行时间和炉管寿命，同时，CO2排放也较少。中试验证己完成，计划2003年建设75万吨/年单系列裂解装置。如果投用成功，该技术将是烯烃生产的重要进步。我国洛阳石化工程公司开发了重油直接裂解制乙烯（HCC）专利技术，现已在黑龙江齐齐哈尔化工公司进行工业试验取得成功，达到世界同类技术的领先水平。这套由催化裂化装置改造的 HCC 装置属世界上第一套重油直接裂解制乙烯的工业化装置，处理能力为6万吨/年，原料为100%大庆常压渣油。采用活性、选择性、稳定性均良好的 LCM-

10、5专用催化剂。乙烯和丙烯的单程裂解质量产率分别达到22%和15.5%左右。混合丁烯质量产率为8%，乙烯产率为6%-7%。乙烷回炼后，乙烯产率可提高到26%-27%，丙烯产率提高对16%左右。“十一五“期间我国还将兴建宁波、汕头等乙烯项目，汕头乙烯项目将建设乙烯、丙烯、丁二烯等16种产品生产装置，该项目将规划采用重油接触裂解（HCC）工艺新技术。增产丙烯技术据预测，至2005年，丙烯需求的年增长率为5.6%，高于乙烯需求的年增长率3.7%。预计丙烯的需求量到2010年将达到8200万吨。按此速度增长，到2004年，需增加生产能力1550万吨。世界丙烯生产能力将从2000年5930万吨、2001年

11、6200万吨增加到2002年6800万吨、2004年7400万吨、2008年8200万吨。目前，世界上66%的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品，32%来自炼油厂催化裂化（FCC）生产汽、柴油的副产品，少量（约2%）由丙烷脱氢和乙烯-丁烯易位反应得到。增产丙烯的多种技术正在开发和应用之中。（1）.蒸汽裂解增产丙烯技术为适应石脑油裂解生产较多丙烯的需求，日本国家材料和化学研究院与四家石化公司联合开发了一种增产丙烯、节减能耗的石脑油裂解工艺，可使丙烯：乙烯比由传统的0.6：1提高到0.7：1。与常规的热裂解相比，该工艺在固定床中采用分子筛为载体的镧催化剂。实验室验证试验表明，该工艺可使乙烯加丙烯产率

12、达到61%，而常现的蒸汽裂解为50%。3000吨/天装置的可行性研究指出，操作可在约650和0.10.2MPa 压力下进行，而传统的装置需在约820和0.10.2MPa 下进行。装置费用与常规裂解相似，但因在较低温度下操作，能耗减少约20%。该工艺还可望用于改造现有的石脑油裂解装置。（2）增产丙烯的催化裂化改进技术按今后几年内丙烯需求增长率5.6% 测算，现有炼油厂必须增产410万吨/年丙烯才能满足石化工业对丙烯的需求，这主要将来自催化裂化装置。石化工业对炼油厂催化裂化（FCC）增产丙烯的需求，使石化与炼油实施了更紧密的结合。典型的 FCC 装置每生产1吨车用汽油约副产0.030.06吨丙烯。

13、近年，FCC装置发展了多种增产丙烯的工艺技术，主要有：中国石化石油化工研究院（RIPP）的 DCC 工艺，凯洛格-布朗路特（KBR）公司的 Maxofin 工艺、Superflex 工艺，UOP 公司的 PetroFCC 工艺，罗姆斯公司的 SCC 工艺。中国石化石科院深度催化裂化工艺：深度催化装化（DCC）工艺又称催化裂解工艺，它可看作是常规 FCC 操作与蒸汽裂解的组合。DCC 装置在538582、10%30%蒸汽条件下操作，而 FCC 装置在493549、1%3%蒸汽条件下操作。DCC 操作采用分子筛催化剂选择性地生产丙烯、乙烯和富芳烃石脑油。DCC 工艺可按两种模式操作：最大量生产丙烯

14、的 DCC-型或最大量生产异构烯烃的 DCC-型。型采用 CRP-1催化剂，型采用 CS-1和 CZ-1催化剂（提高异丁烯和异戍烯选择性） 。DCC-型和 DCC-型典型的丙烯产率分别为20.5%和14.3%，而 FCC 为6.8%。目前，已有5套 DCC 装置在我国和泰国投产，另有几套在设计中。泰国石化公司75万吨/年 DCC-型装置以深度加氢处理的阿拉伯（轻）原油 VGO 为原料，操作温度559，丙烯产率17.4%以上，汽油产率31.9%，年产丙烯12万吨。UOP 公司 PetroFCC 设计：该工艺设计可从各种原料如瓦斯油和减压渣油，增产轻质烯烃，尤其是丙烯。采用 PetroFCC 工艺

15、的丙烯产率可达20%25%，乙烯达6%9%，C4产率达15%20%。FCC 提高轻质烯烃产率历来通过提高反应温度和催化剂循环量来实施，而 PetroFCC 工艺通过补加特定的择形添加剂如 ZSM-5使一些汽油裂解为丙烯和丁烯。UOP 设计了双反应器构型，采用二个反应器和一个共用的再生器。主裂解原料在高温、高 剂/油比下操作，最大量地生产轻质烯烃，低压反应区用以提高烯烃度。主裂化催化剂在高转化率和限制氢转移工况下操作，同时将高浓度择形催化剂添加剂掺加到循环催化剂中有助于将部分汽油转化成轻质烯烃。罗姆斯 SCC 工艺：2，炼油化工一体化技术炼油厂与石化厂的联合己经显示其内在的优点，炼油厂低辛烷值组

16、分可送往乙烯厂裂解，乙烯厂的裂解汽油等高辛烷值组分又可返回给炼油厂。炼油厂的加氢裂化尾油也是乙烯装置极好的原料。炼厂催化裂化干气中的稀乙烯可与苯烃化反应生产乙苯，然后再脱氢反应生成苯乙烯，国内外己均有实际应用，我国大连石化公司和燕山石化公司均已建成10万吨/年乙苯-苯乙烯装置。进入新世纪以来，炼油化工一体化技术正在向纵深发展。随着北美和欧洲运输燃料规格的日益严格，一些轻烃馏份如芳烃、烯烃和某些轻石脑油，用作炼厂燃料的价值降低，但它们却是石化工业的极好原料。利用这些原料生产石化中间体和石化产品，可提高炼油厂的经济性。优化组合这些原料和产品体系，可为盈利创造新的机遇。新世纪的燃料规范要求汽油降低蒸气压、减少芳烃、减少烯烃含量，柴油要求大幅度降低含硫量，汽柴油规范的强化将使轻烃（C2、C3和 C4饱和烃以及不饱和烃） 、芳烃和轻石脑油供应过剩，这些物流在炼油厂的价值降低，但其独特性质可转化成石化产品以提高其价值。炼油-石化产品一体化方案如下：（1）芳烃回收和转化运输燃料深度脱硫将增大