催化裂解工艺技术

催化裂解技术（DCC）

中国石化石油化工科学研究院

1 前言

丙烯是仅次于乙烯的重要化工原料，目前全球对丙烯的需求快速增长，甚至超过了对乙烯需求的增长速度。作为蒸汽裂解副产物的丙烯已经不能满足市场需求，因而石化/炼油行业正积极研发增产丙烯的方法。中石化开发的DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引起国际石化/炼油行业的广泛关注。

2 工艺描述

DCC是重质原料油的催化裂解技术，它的原料包括减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它的产品包括可作为化工原料的轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它的主要目标是最大量生产丙烯（DCC－Ⅰ）或最大量生产异构烯烃（DCC－Ⅱ）。该技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，丙烯产率为常规FCC的2～3倍。其工艺流程与FCC基本相似，包括反应-再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统。原料油经蒸汽雾化后送入提升管加流化床(DCC-I型)或提升管（DCC-II）反应器中，与热的再生催化剂接触，发生催化裂解反应。反应产物经分馏/吸收系统，实现分离、回收。沉积了焦炭的待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热的再生催化剂以适宜的循环速率返回反应器循环使用，并提供反应所需热量，实现反应-再生系统热平衡操作。反再系统的原则流程示于图1。

图1 DCC技术反应-再生系统工艺流程

3 技术特点

图2 DCC装置及其联合体的流程简图

3.1 技术优势及特点

· DCC装置的反应系统有流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II，

最大量异构烯烃操作模式）两种型式，可以加工多种重质原料，并特别适宜加工石蜡基原料，丙烯产率可达20wt％。所产汽油可作高辛烷值汽油组分，中馏分油可作燃料油组分。

·使用配套的、有专利权的催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。

·操作灵活，可通过改变操作参数转变DCC运行模式。

·该工艺过程虽有大量气体产物，但仍可采用分馏/吸收系统，实现产品的分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用的深冷分离。

·烯烃产品中的杂质含量低，不需要加氢精制。

DCC主要设备和工艺参数的特点及与FCC的比较列于表1，DCC装置的配置见图2。

表1 DCC和常规FCC的对比

3.2 性能指标

裂解反应中的一个重要参数是反应温度。DCC采用配套的专用催化剂，可降低裂解反应所需要的能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC的反应温度随原料的裂化性能和所需产品分布而变化，一般适宜的温度为520～580℃，其中DCC-Ⅰ模式取高限，DCC-Ⅱ模式取低限。

原料的裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料的低碳烯烃产率较高。几种典型原料按DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ模式运行的烯烃产率分别列于表2和3。

表2 不同原料DCC-Ⅰ的低碳烯烃产率

表3 不同原料DCC-Ⅱ的低碳烯烃产率

3.3 安全环保

DCC装置在生产过程产生的污水、废气、废渣、粉尘、噪音等与常规催化裂化装置的相当，采取的治理措施相似。

4 催化剂

已开发出一系列DCC配套使用的专有催化剂，以适应不同需要，如最大量丙烯生产、最大量异构烯烃生产、最大量原料掺渣油量等，见表4。新一代MMC催化剂系列已在多套DCC 装置上成功应用。应用结果表明，与以前开发的催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂的性质列于表5。

表4 DCC用催化剂系列

表5 MMC催化剂的性质

5 经济性

为了评价和量化炼油装置向石油化工延伸的经济性，采用Haverly Systems GRTMPS建立了一个典型的美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的线性规划模型。基准方案是一个典型的常规FCC 燃料生产模式。第二方案同基准方案的构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最获利的产品构成。第三个方案为石化操作模式，FCC按DCC－I模式运行。该研究的基本模型包括典型的、与所有美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的平均值相一致的工艺设备。单个工艺设备的处理量按10万桶原油/天折算。

模型评价结果列于表6。方案二与方案三相比，丙烯和对二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和普通汽油产量分别减少了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天的收益。

表6 DCC与FCC产品对比

6 应用业绩

1990年DCC技术首次实现工业应用，迄今共有9套装置运行，总加工能力达到358万吨/年，其中单套装置最大能力为80万吨／年。一套能力为450万吨／年的DCC装置将于2008

年建成。

7 技术服务

可提供工艺基础设计或承包交钥匙工程，以及相关的技术咨询、人员培训、现场开工等服务。也可单独提供有关催化剂及相关的技术服务，包括催化剂的再生等。