我国催化裂化设备工艺发展现状及未来趋势

摘 要：催化裂化设备工艺在炼油方面至关重要。我国催化剂的制备技术已取得了长足的进步，国产催化剂在渣油裂化能力和抗金属污染等方面均已达到或超过国外的水平。在减少焦炭、取出多余热量、催化剂再生、能量回收等方面的技术有了较大进展，催化裂化设备工艺将取得更大的发展。

关键词：催化裂化；设备工艺技术；发展现状；未来趋势

0 引言

在我国石油资源中，炼油工业必须走向深加工的路线，这是由于我国原油大部分偏重，且轻质油品含量低所决定的。近几十年来我国催化裂化的技术水平逐步提高，油量也不断提升，且处于世界领先地位。同时我国在催化剂的制备方面也有很大进步，甚至在许多方面都超过国外的先进水平。

我国石油资源中，原油大部分偏重，轻质油品含量低，这就决定了炼油工业必须走深加工的路线。近十几年来，催化裂化掺炼渣油量在不断上升，已居世界领先地位。催化剂的制备技术已取得了长足的进步，国产催化剂在渣油裂化能力和抗金属污染等方面均已达到或超过国外的水平。在减少焦炭、取出多余热量、催化剂再生、能量回收等方面的技术有了较大发展。

1 现代催化裂化工艺设备发展现状及趋势

催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，这是因为：热裂化因技术落后而被淘汰；焦化适合减压渣油；加氢裂化技术先进，产品收率高，质量好但设备投资大，操作费用高，氢气来源有困难。因此催化裂化成为了油轻质化的主要手段。商品汽油有80%、柴油有33%是来自催化裂化技术的。同时我国原油加工能力每年2.7亿吨，其中催化裂化超过1亿吨/年。

催化裂化是现代化炼油厂用来改质重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益的一种重要方法。影响催化裂化未来发展的重要因素是：原油价格、满足环保要求、新燃料规格、石油化工原料需求和渣油加工。

环保法规已成为催化裂化工艺技术发展的主要推动力。已从简单解决诸如汽油、柴油、液化气、抗金属等其中的一、二个问题转向要同时解决多个矛盾的组合。

1.1 我国催化裂化设备工艺技术现状

1.1.1 我国催化裂化设备工艺的技术水平

我国由于在催化剂细粉流化态技术的发展，两器结构出现多种形式的组合：带外循环管的烧焦罐高效再生、带预混合管的烧焦高效再生、带预混合管的烧焦罐再生、管式烧焦、后置烧焦罐两段再生、高速床两段串联再生、并列式两段再生、同轴式两段再生。与此同时，高效雾化原料油注入系统及急冷油控制提升管中部温度（MTC）技术、新型Y型结构的提升管出口快速分离结构、新的汽提段结构和分段汽提也相继应用于工业装置，另外还研制了灵敏度高、推动力大的耐磨冷壁式电液控制滑阀，高热阻单层和双层耐热耐磨衬里、无泄漏盘式三旋单管，卧管式三级旋风分离器，高效旋风分离器，油浆旋风除尘和烟气能量回收机组等一系列具有先进水平的新设备。

1.1.2我国催化裂化设备工艺催化剂的技术水平

我国催化裂化催化剂的科研开发和生产是从60年代开始的，多年来在科研、设计、生产、应用各方的密切配合和共同努力下，取得了长足的进步。基于我国原油资源的特点，决定了必须走深加工的路线，催化剂研究开发的指导思想即为多加工渣油为目标。开发的催化剂较好地满足了不同的需要，达到了多掺炼重油，多产轻质产品的目的。

1.1.3我国催化裂化设备工艺与国外先进技术的比较和差距

尽管历经几代人的不懈努力，我国催化裂化设备工艺技术已取得长足进步，并为世人瞩目，但基础的薄弱、投入的不足、自主创新技术的缺乏、设备的落后、管理机制的陈旧、劳动生产率低等诸多因素，仍导致我国催化裂化工艺技术和国外先进水平存在不少差距。

（1）催化剂性能

我国催化裂化催化剂和国外产品相比，催化剂的活性、选择性、水热稳定性等性质均在同一水平，各有千秋，而且配方基本相同，均采用超稳Y型分子筛、高岭土和粘合剂制成。国产渣油催化剂具有更好的重油裂化能力，抗金属污染，优良的焦炭选择性，并且在催化剂单耗上也低于国外。我国开发的催化裂化家族技术所用的催化剂具有世界水平。催化助剂，特别是环保助剂与国外差距明显拉大。多功能型助剂在国外已工业化，如NO还原和CO氧化助剂、脱SOx剂等，国内只有CO助燃剂在工业装置上应用。

（2）催化剂生产技术

我国裂化催化剂生产的规模经济不如国外，只有20～30 kt/a，使成本处于劣势。国外催化剂厂生产规模为每年十几万吨至几十万吨。兰州炼油化工总厂催化剂经过三年奋斗虽然已经取得了“三个95％”的成果，使生产技术与国外差距缩短了一些，但仍存在催化剂制备的原材料不稳定、不精细和生产成本高等问题，在原材料的处理和加工、成品的储存、调配和包装上，需要继续完善并改造。

（3）催化裂化装置运转水平

我国催化裂化装置运转水平不高，表现在催化裂化装置的主要经济技术指标上有明显的差距包括：催化裂化装置的能耗高、催化剂单耗高、装置加工损失率偏高、开工周期短、装置利用率低等。

（4）汽油辛烷值较低

国外催化裂化汽油辛烷值全馏分平均为MON 80.5，RON 92，最高MON 83，RON 96；最低MON 78，RON 89。我国催化裂化汽油辛烷值MON为78～81、RON为88～92；大部分加工石蜡基原油的厂家，FCC汽油MON一般为78～79，RON在88以下。这将给汽油升级换代带来困难。

（5）我国企业平均规模和单套装置能力偏低

全球催化裂化单套装置平均规模为2000～3000 kt/a，我国为900～1000 kt/a。

（6）工艺技术及设备制造、自动化技术水平不高

国内MSCC类的新工艺需下功夫加以开发应用。进料喷嘴尚需进一步改进和正确实用，直联封闭式旋风分离器、多段汽提以及混合温度控制、分别进料的技术国内尚是空白，有待开发。催化裂化装置设备和自动化水平较低，研究开发能力不足，工程能力不强。计算机在线、离线调优，先进控制及专家系统等的差距更大。

2 我国催化裂化设备工艺技术发展前景

基于我国原油资源的特点和催化裂化在二次加工能力中占绝对比重的现状，未来催化裂化工艺仍然是我国重油轻质化和生产汽油的主要加工技术。加强技术创新，注重现有工艺、催化剂、工程技术和生产技术的改进以及现有装置的改造。催化裂化装置将会在高苛刻度下运转，尽可能掺炼更多的渣油，实现炼油工业尽可能低的投资把原油转变成符合环保法规要求的石油产品。提高催化裂化设备工艺的综合技术水平，缩小同先进水平的差距，具有同国外大公司竞争的能力。

2.1 催化裂化设备工艺技术发展目标

以环保和市场为导向，继续完善和开发重油催化裂化和催化裂化设备工艺家族技术的工艺和催化剂，提高催化裂化装置的重油加工能力，开发具有更高性能的渣油裂化催化剂。“十二五”期间，大幅度降低催化裂化汽油中的烯烃含量，通过对工艺、催化剂的改进以及装置的改造，达到催化裂化装置在少投资，快见效前提下，生产符合新环保标准的清洁汽油产品。提高催化裂化设备工艺技术对市场需要的适应和调变能力，降低催化裂化产品的生产成本。到2015年，随着环保法规的日趋严格和对汽油中烯烃、芳烃含量的进一步限制，催化裂化工艺在提高汽油辛烷值方面的作用将下降，将会发展成为生产汽油和组分以及为生产汽油调和组分提供生产原料的手段。逐步调整原油加工工艺的结构，为炼厂获取最大经济效益，满足我国实现经济可持续发展战略。

2.3 炼油厂内地位持续提高

国民经济持续增长的同时，油品的需求量也同步增长。2020年我国原油加工量预期超过4亿吨。在新建炼油厂和扩建老厂的加工流程中，催化裂化装置能力占原油加工的比重虽较过去有所下降，但仍高达30%以上。加氢裂化装置能力有所上升，但一般在10%左右。国外新建加氢裂化装置能力和催化裂化的比率大体也在0.3上下,即使在多产中间馏分油方案时催化裂化还是重油加工不可缺少的手段。新设计的大型全加氢炼油厂十分罕见。所以可以认为催化裂化工艺在21世纪继续扮演着重要角色！

2.4 催化裂化工艺已成为炼油与化工之间的纽带

固然催化裂化工艺是在多产汽油的环境下被催生，但随着技术的不断进步，为了适合形势的需要，利用这项比较灵活的重油加工工艺也能同时生产若干化工产品。早期的化工产品当推丙烯，产率一般为原料的4%。后来提高了裂化反应苛刻度，采用新型沸石催化剂，丙烯产率就能达到15% 或更多。上世纪80年代我国开发的号称催化裂化家族工艺的DCC、ARGG等工艺为此作出了贡献。近年来我国又在催化裂化工程技术框架上，开发成功用重油生产乙烯、丙烯的HCC、CPP等新工艺，“三烯”产率达40% 以上。与此同时，部分汽油中烯烃环化脱氢，连同原料中侧链断裂的单环芳烃一起构成汽油组分中的高浓度芳烃。如同管式炉裂解制乙烯副产的汽油一样，这一芳烃资源将会被利用。当然常规催化裂化汽油的进一步深度裂化也可增产丙烯和芳烃，催化裂化汽油的芳构化也是增产芳烃途径之一。由此看来，催化裂化工艺已成为炼油与化工之间的纽带，是今后炼油―化工一体化的核心。

3.5需要采取的措施和出台的政策

我国目前原油加工工艺中催化裂化占有的比重具有绝对优势，82％～85％的汽油组分来自催化裂化，加工工艺结构不合理。在国外此比例虽因地而异，但一般占30％～40％。从长远看，应改变我国原油加工工艺结构不合理的状况。为此，还要尽可能地发挥催化裂化加工技术的作用，加之催化裂化加工方式具有灵活性大，装置投资和操作成本相对不高的优点。所以还应强调对催化裂化装置进行必要的技术改造，以生产清洁汽油，满足市场的需求，同时催化裂化还可成为提供化工原料的重要途径。

3 结束语

本文从长远角度探讨催化裂化设备工艺的发展前景，从当前炼油工艺发展和炼油厂改造与建设情况观察，催化裂化仍居重要地位，并未因生产清洁燃料的苛刻要求而止步不前。今后20年到40年，随着燃料电池汽车的逐渐普及，炼油厂将生产以饱和烃为主的轻质燃料，届时催化裂化工艺与下游工艺组合仍旧可以胜任，催化重整汽油将退出舞台。催化裂化的任务不单纯是生产汽油，更具有长远意义的是它将成为今后炼油―化工一体化的核心，催化裂化设备工艺将取得更大的发展。

参考文献：

[1]李永朴.从催化裂化技术及催化剂的发展水平探讨进入国际市场的前景.《石油炼制与化工》1999年 第8期.

[2] 张德义.进一步加快我国加氢工艺技术的发展.《炼油技术与工程》2008年 第5期