催化裂解工艺(DCC)

催化裂解工艺（DCC）

1.工艺原理：

催化裂解工艺（DCC）是以重质油为原料、利用择形催化反应制取气体烯烃的新技术。其中催化裂解Ⅰ型（DCC-Ⅰ）以生产最大量丙烯为主要目的，催化裂解Ⅱ型（DCC-Ⅱ）以生产最大量异丁烯和异戊烯、兼产丙烯和高辛烷值优质汽油为目的。它们所加工的原料可以是蜡油、蜡油掺渣油或二次加工油以及常压渣油，实现了炼油工艺向石油化工的延伸，开创了一条以重质油为原料直接制取低碳烯烃的新途径，达到国际先进水平。

由于目的产品不同，DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ两者采用的反应器型式、催化剂类型和工艺操作条件都不相同，其差别列于表1。从表1可见，DCC-Ⅱ的反应时间、反应温度、剂油比及注水量均低于DCC-Ⅰ。

表1：DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ工艺的主要差别

DCC-ⅠDCC-Ⅱ

反应器型式提升管十床层提升管

催化剂CRP CIP

反应温度，℃540-580500-530

剂油比9-156-9

注水量，m％15-256-10

产品分布，m％

H2～C211.91 5.59

C3～C442.2234.49

C5＋汽油26.6039.00

柴油 6.609.77

重油 6.07 5.84

焦炭 6.00 4.31

损失0.60 1.00

合计100.00100.00

烯烃产率，m％

丙烯21.0314.29

总丁烯14.0314.65

异丁烯 5.13 6.13

总戊烯--9.77

异戊烯-- 6.77

异丁烯／总丁烯0.360.42

异戊烯／总戊烯--0.69

汽油性质

RONC99.396.4

MONC84.782.5

催化裂解利用择形催化反应原理，将重质原料油选择性裂化成低碳气体烯

烃，其丙烯产率是常规FCC的3倍以上。异丁烯和异戊烯产率也达到FCC的3倍以上。催化裂解工艺开辟了一条制取低碳烃的新途径。

1.1催化裂解的一般特点

①催化裂解是碳正离子反应机理和自由基反应机理共同作用的结果，其裂解气体产物中乙烯所占的比例要大于催化裂化气体产物中乙烯的比例。

②在一定程度上，催化裂解可以看作是高深度的催化裂化，其气体产率远大于催化裂化，液体产物中芳烃含量很高。

③催化裂解的反应温度很高，分子量较大的气体产物会发生二次裂解反应，另外，低碳烯烃会发生氢转移反应生成烷烃，也会发生聚合反应或者芳构化反应生成汽柴油。

1.2催化裂解的反应机理

一般来说，催化裂解过程既发生催化裂化反应，也发生热裂化反应，是碳正离子和自由基两种反应机理共同作用的结果，但是具体的裂解反应机理随催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。

在Ca-Al系列催化剂上的高温裂解过程中，自由基反应机理占主导地位；在酸性沸石分子筛裂解催化剂上的低温裂解过程中，碳正离子反应机理占主导地位；而在具有双酸性中心的沸石催化剂上的中温裂解过程中，碳正离子机理和自由基机理均发挥着重要的作用。

1.2.1催化裂解主要的化学反应

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烷烃：分解反应

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烯烃：分解反应、异构化反应、氢转移反应、芳构化反应

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环烷烃：分解反应、异构化反应、氢转移反应

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芳香烃：脱烷基反应、侧链异构化（3个C以上）、多环缩合反应

1.2.2催化裂解化学反应的特点

1）烷烃断键在正构中间，异构在叔C原子的ß键。

2）烯烃很活波，反应速率快，催化主要反应。

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分解反应速率2倍烷烃，规律与烷烃相似，

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异构有骨架异构、双键位移异构、几何异构三种。

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氢转移造成汽油饱和和催化剂失活。氢转移反应比分解反应慢的多。低温高活性有利于氢转移反应，高温相对抑止氢转移，生产高辛烷值汽油。

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芳构化主要是脱氢形成。

3）环烷烃断键成烯烃和断侧链叔C原子的ß键，速率较快。氢转移生成大环和芳烃。

4）芳核在催化裂解条件下极稳定。脱烷基反应在侧链C-C之间，侧链长易断裂。

总的来说分解反应是主反应：

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分解速率

烯烃>环烷烃、异构烷烃>正构烷烃>芳烃

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辛烷值大小顺序：

芳烃、异构烯烃>异构烷烃、烯烃>环烷烃>正构烷烃

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总结催化裂解反应存在5种：

分解（裂化）反应

氢转移反应

异构化反应

芳构化反应

缩合、聚合等生焦反应

1.3催化裂解的影响因素

同催化裂化类似，影响催化裂解的因素也主要包括以下四个方面：原料组成、催化剂性质、操作条件和反应装置。

①原料油性质的影响。一般来说，原料油的H/C比和特性因数K越大，饱和分含量越高，BMCI值越低，则裂化得到的低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等）产率越高；原料的残炭值越大，硫、氮以及重金属含量越高，则低碳烯烃产率越低。各族烃类作裂解原料时，低碳烯烃产率的大小次序一般是：烷烃>环烷烃>异构烷烃>芳香烃。

②催化剂的性质。催化裂解催化剂分为金属氧化物型裂解催化剂和沸石分子筛型裂解催化剂两种。催化剂是影响催化裂解工艺中产品分布的重要因素。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液体产物的收率尽可能低，同时还应具有高的稳定性和机械强度。对于沸石分子筛型裂解催化剂，分子筛的孔结构、酸性及晶粒大小是影响催化作用的三个最重要因素；而对于金属氧化物型裂解催化剂，催化剂的活性组分、载体和助剂是影响催化作用的最重要因素。

③操作条件的影响。操作条件对催化裂解的影响与其对催化裂化的影响类似。原料的雾化效果和气化效果越好，原料油的转化率越高，低碳烯烃产率也越高；反应温度越高，剂油比越大，则原料油转化率和低碳烯烃产率越高，但是焦炭的产率也变大；由于催化裂解的反应温度较高，为防止过度的二次反应，因此油气停留时间不宜过长；而反应压力的影响相对较小。从理论上分析，催化裂解应尽量采用高温、短停留时间、大蒸汽量和大剂油比的操作方式，才能达到最大的低碳烯烃产率。

④反应器是催化裂解产品分布的重要影响因素。反应器型式主要有固定床、移动床、流化床、提升管和下行输送床反应器等。针对CPP工艺，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. 催化裂解技术特点

2.1 工艺流程

催化裂解工艺流程与常规催化裂化基本相似，包括反应-再生、分馏以及吸收稳定三个系统。原料油经蒸汽雾化后送入提升管加流化床(DCC-I型，最大量丙烯