催化裂化技术工程与工艺.ppt
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1、State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化中国石油大学（北京）：孟祥海State Key Laboratory of Heavy Oil Processing本讲主要内容催化裂化发展方向催化裂化工艺技术催化裂化工程技术催化裂化催化剂催化裂化助剂State Key Laboratory of Heavy Oil Processing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工艺流程水蒸汽水蒸汽State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂
2、化技术的发展方向拓宽原料来源尽可能加工更重的、更劣质的原料油提高产品质量降低FCC汽油的烯烃含量和硫含量，提高FCC汽油的辛烷值等灵活调整产品结构分布向石油化工延伸，多产丙烯，提高催化裂化装置的效益环保降低FCC装置的排放节能降耗装置长周期运转State Key Laboratory of Heavy Oil Processing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工艺参数研制新的催化剂开发新的催化裂化工艺技术产品进行精制或改质催化裂化综合集成集成技术State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化工艺技术State K
3、ey Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化工艺技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化生产清洁汽油技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG、MGD重质、劣质原料的催化裂化技术DNCC催化裂化其它工艺技术下行床State Key Laboratory of Heavy Oil Processing两段提升管催化裂化TSRFCC存在的问题：提升管过长催化剂活性整体水平低新鲜RFCC原料与循环油的恶性竞争导致产品分布不理想、产品质量差通过数值模拟和现场采样
4、技术通过数值模拟和现场采样技术，全面揭示了提升管反应器全面揭示了提升管反应器这个这个“黑箱黑箱”，全面认识了重油催化裂化工业提升管反，全面认识了重油催化裂化工业提升管反应器内的反应历程本质：应器内的反应历程本质：短反应时间短反应时间短反应时间短反应时间 催化剂接力催化剂接力催化剂接力催化剂接力 分段反应分段反应分段反应分段反应 大剂油比大剂油比大剂油比大剂油比State Key Laboratory of Heavy Oil Processing FlowsheetFlowsheetofthetwo-stageriserofthetwo-stageriserOil vaporOil vapor
5、Feed Feed steamsteamR.catalystR.catalystSpent catalystSpent catalystFirst oil First oil vaporvaporSpent Spent catalystcatalystR.catalystR.catalystWithdraw Withdraw diesel diesel olioliConventional riserConventional riserRenovation of Renovation of reactorreactorState Key Laboratory of Heavy Oil Proc
6、essing打破维持半个世纪的提升管反应器型式和反应-再生系统流程，优化的两段提升管反应器两路循环的反应-再生系统全新流程全新流程工艺技术革命工艺技术革命State Key Laboratory of Heavy Oil Processing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
7、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 State Key Laboratory of Heavy Oil Processing短反短反短反短反应时间应时间应时间应时间大大大大剂油比剂油比剂油比剂油比分段分段分段分段反应反应反应反应催化剂催化剂催化剂催化剂接力接力接力接力两段技术四个特点相互关联两段
8、技术四个特点相互关联催化剂接力、大剂油比和催化剂接力、大剂油比和催化剂接力、大剂油比和催化剂接力、大剂油比和分段反应相互促进，有效提高分段反应相互促进，有效提高分段反应相互促进，有效提高分段反应相互促进，有效提高催化剂的活性和选择性，有利催化剂的活性和选择性，有利催化剂的活性和选择性，有利催化剂的活性和选择性，有利于提高原料转化深度、改善产于提高原料转化深度、改善产于提高原料转化深度、改善产于提高原料转化深度、改善产品分布、提高目的产品收率。品分布、提高目的产品收率。品分布、提高目的产品收率。品分布、提高目的产品收率。全新流程全新流程全新流程全新流程催化剂接力催化剂接力催化剂接力催化剂接力St
9、ate Key Laboratory of Heavy Oil Processing由此成功开发了具有自主知识产权的两段由此成功开发了具有自主知识产权的两段由此成功开发了具有自主知识产权的两段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：提升管催化裂化技术，与常规催化技术相比：提升管催化裂化技术，与常规催化技术相比：提升管催化裂化技术，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装置处理能力提高装置处理能力提高2020 30%30%轻油油品收率提高轻油油品收率提高轻油油品收率提高轻油油品收率提高2 2 3 3个百分点个百分点个百分点个百分点 干气和焦炭产率
10、降低干气和焦炭产率降低干气和焦炭产率降低干气和焦炭产率降低 22个百分点左右个百分点左右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1 1亿吨亿吨亿吨亿吨 1%1%20002000元元元元/吨吨吨吨=20=20亿元亿元亿元亿元State Key Laboratory of Heavy Oil Processing该技术工业化以后在石油石化行业引起了强烈反该技术工业化以后在石油石化行业引起了强烈反该技术工业化以后在石油石化行业引起了强烈反该技术工业化以后在石油石化行业引起了强烈反响，响，响，响，
11、科技日报科技日报科技日报科技日报、人民日报海外版人民日报海外版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油报中国石油报、中国石中国石中国石中国石化报化报化报化报、大众日报大众日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等多家报纸纷纷加以报道等多家报纸纷纷加以报道vv20022002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vv20032003年被列为国家火炬计划年被列为国家火炬计划年被列为国家火炬计划年被列为国家火炬计划 20022002年年年年5 5月至今，
12、月至今，月至今，月至今，TSRFCCTSRFCC技术已在技术已在技术已在技术已在6 6家企业获得家企业获得家企业获得家企业获得成功应用，年新创效益成功应用，年新创效益成功应用，年新创效益成功应用，年新创效益1 1亿元以上，亿元以上，亿元以上，亿元以上，3 3套装置在设计中套装置在设计中套装置在设计中套装置在设计中（最大（最大（最大（最大140140万吨）。万吨）。万吨）。万吨）。State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingSCT（shortcontacttime）短时接触Exxon公司开发的在BP公司的Espana炼油厂应用FCC装置改造：新型进料喷
13、嘴Exxon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，减少生焦State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingLPG+轻质油收率提高了9.7个百分点干气产率下降0.1个百分点焦炭减少0.1个百分点项目比改造前项目比改造前转化率+5.4239361馏分+3.8干气-0.1重油-9.1C3和C4不饱和烃+1.4焦炭-0.1C3239馏分+5.9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
14、比State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMSCC（millisecondcatalyticcracking）-UOPUOP公司开发的在CEPOC公司的炼油厂应用FCC装置改造：催化剂下落，原料油水平喷入采用了外置旋风分离器特点油剂接触时间极短有效降低二次反应和热裂化反应提高汽油和烯烃产率降低焦炭产率State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingUOP的MSCC技术与FCC装置操作情况对比项目FCCMSCC瓦斯油，v%80.280.5脱沥青油，v%19.819.5康氏残炭，wt%1.150.90产物收率C
15、2=，v%7.43.6C3、C4，v%21.520.4汽油（C5221），v%50.457.0轻循环油（221360），v%21.620.6塔底油（360+），v%9.19.0焦炭，wt%5.85.0轻质油收率提高了5.6个百分点焦炭减少0.8个百分点State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化汽油降烯烃技术问题的提出汽油质量的新标准FCC汽油中的烯烃含量高降烯烃催化剂优化工艺条件开发新工艺技术辅助反应器FDFCCMIPMIP-CGP技术融合技术融合效果优化效果优化技术要求技术要求 降降低低汽汽油油的的烯烯烃烃含含量量，满足汽油新标准的要求满
16、足汽油新标准的要求 RONRON保持不要下降保持不要下降 液收率要高液收率要高 投资和操作费用合理投资和操作费用合理State Key Laboratory of Heavy Oil Processing原理分析原理分析催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术烯烯烃烃裂化裂化环化环化异构化异构化氢转移氢转移环化、氢转移缩合环化、氢转移缩合烯烃烯烃环烷烃环烷烃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烷基化烷基化异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃氢转移氢转移异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃焦炭焦炭二二次次反反应应State Key Laboratory of Heavy Oil Pr
17、ocessing烯烯烃烃裂化裂化环化环化异构化异构化氢转移氢转移环化、氢转移缩合环化、氢转移缩合烯烃烯烃环烷烃环烷烃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烷基化烷基化异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃氢转移氢转移异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃焦炭焦炭二二次次反反应应State Key Laboratory of Heavy Oil Processing3C3CNNH H2N2N+C+CMMH H2M2M 3C3CNNH H2N+22N+2+C+CMMH H2M-2M-6 6烯烃烯烃环烷烃环烷烃 烷烃烷烃芳烃芳烃C CN NH H2N-22N-2,C,CMMH H2M2M6
18、 6 环烯环烯芳烃芳烃c cc cc cc cc cc cc cc cc cc cc cc cc cc c 焦炭前身物焦炭前身物 氢转移氢转移 缩合反应缩合反应C CNNH H2N2NCCNNH H2N2N+2+2 吸收负氢吸收负氢，多多 环环 化化 合合 物物.类型类型 A A 类型类型 B B不同类型的氢转移反应不同类型的氢转移反应State Key Laboratory of Heavy Oil Processing理想的反应历程 烃类混合物烃类混合物烃类混合物烃类混合物烃类混合物烯烃烃类混合物烯烃烃类混合物烯烃烃类混合物烯烃 氢转移氢转移氢转移氢转移 异构化异构化异构化异构化异构烯烃异
19、构烯烃异构烯烃异构烯烃 烷基化烷基化烷基化烷基化 氢转移氢转移氢转移氢转移 异构烷烃异构烷烃异构烷烃异构烷烃 异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃 异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃 辅助反应器辅助反应器辅助反应器辅助反应器 裂化裂化裂化裂化重油提升管反应器重油提升管反应器重油提升管反应器重油提升管反应器需要促进的反应：需要促进的反应：异构化、氢转移、环化、芳构化异构化、氢转移、环化、芳构化需要抑制的反应：需要抑制的反应：初始裂化、缩合生焦初始裂化、缩合生焦降低烯烃含量降低烯烃含量维持高汽油收率和高辛烷值维持高汽油收率和高辛烷值Stat
20、e Key Laboratory of Heavy Oil Processing异构烷烃异构烷烃芳芳 香香 烃烃氢平衡氢平衡供氢供氢供氢供氢环化芳构化环化芳构化氢转移氢转移受氢受氢受氢受氢异构化异构化氢转移氢转移烯烯 烃烃关键反应和反应机理State Key Laboratory of Heavy Oil Processing思路和设想以常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在催化裂化装置的基础上，增设一个单独的改质提升管反应器在催化裂化装置的基础上，增设一个单独的改质提升管反应器利用这一单独的提升管反应器对催化汽油进行催化改质利用这一单独的提升
21、管反应器对催化汽油进行催化改质达到降低烯烃含量、维持或提高辛烷值以生产清洁汽油的目的达到降低烯烃含量、维持或提高辛烷值以生产清洁汽油的目的State Key Laboratory of Heavy Oil Processing分分分分馏馏馏馏塔塔塔塔裂化气裂化气裂化气裂化气改质汽油改质汽油改质汽油改质汽油新新新新型型型型辅辅辅辅助助助助反反反反应应应应器器器器汽油汽油汽油汽油洗涤介质洗涤介质洗涤介质洗涤介质独立分离工艺方案独立分离工艺方案原原原原提提提提升升升升管管管管反反反反应应应应器器器器主反应油气主反应油气主反应油气主反应油气去主分馏塔去主分馏塔去主分馏塔去主分馏塔重油重油重油重油适合于
22、汽油烯烃含量降低到35v%、或者是20v以下各种要求State Key Laboratory of Heavy Oil Processing新新新新型型型型辅辅辅辅助助助助反反反反应应应应器器器器汽油汽油汽油汽油主主主主分分分分馏馏馏馏塔塔塔塔混合反应油气混合反应油气混合反应油气混合反应油气原原原原提提提提升升升升管管管管反反反反应应应应器器器器裂化气裂化气裂化气裂化气粗汽油粗汽油粗汽油粗汽油油油油油 浆浆浆浆组合分离工艺方案组合分离工艺方案重油重油重油重油适合于烯烃含量降低到35v%左右，而不适合于烯烃含量降低到20v以下。State Key Laboratory of Heavy Oil
23、Processing主主主主分分分分馏馏馏馏塔塔塔塔混合反应油气混合反应油气混合反应油气混合反应油气原原原原提提提提升升升升管管管管反反反反应应应应器器器器裂化气裂化气裂化气裂化气粗汽油粗汽油粗汽油粗汽油油油油油 浆浆浆浆组合分离工艺方案组合分离工艺方案重油重油重油重油新新新新型型型型辅辅辅辅助助助助反反反反应应应应器器器器仅适合于烯烃含量降低到35v%左右，而不适合于烯烃含量降低到20v以下。State Key Laboratory of Heavy Oil Processing独立分离方案优点辅助反应器内汽油烯烃初始反应浓度高所需要工艺条件较为缓和需改质汽油量较少可将烯烃含量降低到较低程度
24、：35v%、20v%缺点装置改动较大，投资高工艺流程较长State Key Laboratory of Heavy Oil Processing组合分离方案优点装置改动最小，投资低，易于实现不用对改质汽油进行额外的分离等处理操作稳定，易于控制缺点改质反应器内汽油烯烃初始反应浓度低，就需要较为苛刻的工艺条件和较大汽油回炼量仅适用于将烯烃含量降低到35v%State Key Laboratory of Heavy Oil Processing华北石化华北石化IIIIII催化裂化装置催化裂化装置新新新新型型型型辅辅辅辅助助助助反反反反应应应应器器器器汽油汽油汽油汽油主主主主分分分分馏馏馏馏塔塔塔塔混
25、合反应油气混合反应油气混合反应油气混合反应油气原原原原提提提提升升升升管管管管反反反反应应应应器器器器裂化气裂化气裂化气裂化气粗汽油粗汽油粗汽油粗汽油油油油油 浆浆浆浆重油重油重油重油华北石化分公司华北石化分公司华北石化分公司华北石化分公司100100万吨万吨万吨万吨/年催化裂化装置年催化裂化装置年催化裂化装置年催化裂化装置20032003年年年年1 1月月月月1414日开始投用日开始投用日开始投用日开始投用State Key Laboratory of Heavy Oil Processing技术应用后产品分布的变化，wt%日期日期汽油汽油柴油柴油液化气液化气油浆油浆干气干气焦炭焦炭损失损失
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