重油催化裂解增产丙烯研究进展

摘 要：现阶段，世界上绝大多数国家都采用蒸汽裂解装置，还有一些国家采用催化裂解装置。未来丙烯生产应用蒸汽装置的比例将会下降，而应用催化装置的比重将会上升。本文首先对重油催化裂解增产丙烯研究进展进行了介绍，其次对催化裂解反应产物分布的影响因素进行了探讨，仅供参考借鉴。

关键词：重油；催化裂缝；丙烯

丙烯在常温状态下没有颜色，有一定的甜味，此外，丙烯还具有一定的麻醉性，当温度达到815℃，压力达到101.325kpa时，会完全分解。丙烯是最重要的合成材料之一，日常生活中，所用的有机化工原料、合成橡胶等都有丙烯成分。

1 重油催化裂解增产丙烯研究进展

传统的丙烯裂解方法主要是蒸汽裂解，而本文研究的催化裂解则有很大不同。催化裂解主要是运用催化剂，以使丙烯的裂解活性反应明显下降，这样丙烯就能够在相对缓和环境中进行反应，因此对反应器结构以及合金材料的温度没有过高的要求。

1.1 DDC工艺

我国原油中，轻油比重只占很小的一部分，基于此，研究者将重点放在重油催化裂解增产丙烯工艺方面。DDC工艺与传统应用的FCC工艺，在流程方面有很多相似之处。两种工艺对原材料适应性比较强，减压瓦斯油、沥青油、渣油等都可以，但是DDC工艺与FCC工艺在催化剂应用方面、反应深度方面有比较明显的差异。

DDC工艺主要有两种，第一种为DDC-Ⅰ型，此种类型的DDC工艺，主要是用来裂解大量丙烯，对操作者的要求比较高，应用的催化剂是CRP-1，采用的裂化方式为过度式，所需要的温度应该保持在538-582℃之间，提升管加床层用来作为催化裂解的反应段，此种DDC工艺能够生产出18-20%的丙烯；第二种为DDC-Ⅱ型，其与第一种相比，对操作人员的操作要求并不高，无论是操作条件，还是反应段都与传统的FCC工艺比较相似，丙烯的产率比较高，能够达到14%，用来催化裂解异丁烯最为合适。DDC工艺所应用的催化剂能够一次性将重油催化裂缝，而且具有良好的异构化性能。DDC-Ⅰ型工艺在上世纪90年代初就已经在我国应用，目前该工艺已经得到了优化，效果非常好。

1.2 CPP工艺

CPP工艺主要是在DCC工艺基础上发展而来。研究者对DCC工艺数据参数以及应用的催化剂配方进行了相应的改进，研究出了CPP工艺。该工艺主要是用来催化裂解丙烯以及乙烯。CPP工艺所使用的催化剂为分子筛催化剂，此种催化剂具有双重催化活性，第一重是正碳离子反应；第二重是自由基反应。工作人员将原料放进提升管反应器中，进行综合反应，从而达到丙烯生产最大化的目标。大量的工业实践发现，如果原料是渣油，操作条件是多产丙烯，采用CPP工艺，丙烯催化裂解率24.6%，而如果操作条件改变为乙烯与丙烯相结合，则丙烯生产率21.45%，而如果操作条件改变为多产乙烯，则丙烯的生产率为18.23%。

1.3 重油直接接触裂解（HCC）工艺

此种工艺由我国首创，主要应用的是提升管式反应器来达到直接接触裂解的要求，反应温度最高可以达到790℃，接触时间最低为0.2s，最高为1s。在活性、选择性、稳定性均良好的LCM系列专用催化剂上发生裂解反应，生产乙烯并兼产丙烯、丁烯和轻质芳烃等；同时将生成的焦炭和部分焦油作为内部热源。HCC工艺最突出的特点是，可采用范围很宽的各种烃类，包括各种凝析油、原油或不同沸程的石油馏分及其混合馏分直接作为原料。中试结果表明：以大庆常压渣油为原料，乙烯和丙烯的单程裂解产率分别达22.0%和巧.5%左右，如乙烷回炼，乙烯产率可提高到26%-27%，丙烯产率提高到16%左右。

1.4 PetroFCC工艺

美国UOP公司开发的PetroFCC工艺采用了一种具有双反应区结构的反应器。主要裂化原料在高温、高剂油比的提升管中反应，可使重质原料最大程度地直接转化成轻质烯烃。在高转化率循环裂化催化剂中掺混高浓度择形催化剂，可使部分汽油转化成轻质烯烃。为了尽可能减少氢气和饱和轻质残留物的产生，主裂化区装有可容纳大量烃类的快速提升管终端系统、先进的进料分配系统和短时间提升管。第二裂化区的操作条件比主裂化区更为苛刻，可将第一个提升管产生的汽油组分进一步裂化成低碳烯烃。该工艺可加工VGO和减压渣油，丙烯产率为22.8%，C；馏分产率为巧.6%，汽油馏分富含芳烃，通过加工分离可以得到50%以上的对二甲苯和巧%的苯。

1.5 组分选择性裂化（SCC）工艺

ABBLummu。公司的SCC工艺将高深度FCC操作与石脑油组分选择性循环和FCC乙烯与丁烯的歧化反应组合在一起。石脑油产物注人到主提升管进料的上游，建立短停留时间反应区，提升管停留时间从205缩短到25。通过高苛刻度的操作条件，丙烯产率由传统的3%-4%提高到6%-7%；通过选用高ZSM-5含量的催化剂，工艺上采用高温、大剂油比操作，可以使丙烯产率提高到16%-17%；催化汽油的回炼再裂化可将丙烯产率提高2%-3%；烯烃歧化技术进一步将乙烯和丁烯转化为丙烯，预计丙烯产率可提高9%-12%。

2 催化裂解反应产物分布的影响因素

2.1 裂解装置

裂解装置中对裂解过程和产物分布影响最大的是反应器。反应器类型主要有固定床、移动床、流化床、提升管以及下行输送床等。针对，某重油的裂解情况，某研究者考察了反应器类型对烯烃产率的影响。研究发现同提升管加流化床反应器相比，提升管反应器的乙烯产率提高幅度很大，而丙烯产率则低很多，丁烯和总低碳烯烃产率相当。由此可见，采用纯提升管反应器有利于多产乙烯，采用提升管加流化床反应器有利于多产丙烯。

2.2 原料油性质

经过大量的实践证明，不同烃类作裂解原料时，乙烯产率的大小次序一般是：烷烃>环烷烃>异构烷烃>芳烃。实验结果表明，常压瓦斯油的芳烃在裂解过程中基本上转移到了液相中，并不生成低碳烯烃；而焦化蜡油原料中的胶质、重质芳烃和重质不饱和烃在裂解时基本上转移到了焦油产物中，而且这类劣质原料烃的聚合结焦会降低烯烃产率。

2.3 催化剂

催化剂是影响烃类催化裂解产品分布的重要因素。不同的催化剂，不仅裂解产物分布不同，而且操作条件也有所差别。一般来说，裂解催化剂应具有高的活性和选择性，既要保证裂解过程中生成较多的低碳烯烃，又要使氢气和甲烷以及焦炭的收率尽可能低，同时还应具有高的稳定性和机械强度。

结束语

综上所述，可知石油资源作为不可再生资源，储量会越来越大，因此应用重油催化裂解增产丙烯显得格外重要，能够有效的环节石油资源的紧缺情况。在应用重油催化裂解增产丙烯时，需要考虑各种因素，比如裂解装置、原料油性质等，只有考虑到这些问题，才能够保证丙烯生产增产。

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