催化裂化工艺介绍

1.0催化裂化

催化裂化是原料油在酸性催化剂存在下，在500℃左右、1×105～3×105Pa 下发生裂解，生成轻质油、气体和焦炭的过程。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重要手段。

催化裂化的石油炼制工艺目的：

1）提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油产品；

2）增加品种，提高产品质量。

催化裂化是炼油工业中最重要的一种二次加工工艺，是重油轻质化和改质的重要手段之一，已成为当今石油炼制的核心工艺之一。

1.1催化裂化的发展概况

催化裂化的发展经历了四个阶段：固定床、移动床、流化床和提升管。见下图：

固定床移动床

流化床提升管（并列式）在全世界催化裂化装置的总加工能力中，提升管催化裂化已占绝大多数。

1.2催化裂化的原料和产品

1.2.0原料

催化裂化的原料范围广泛，可分为馏分油和渣油两大类。

馏分油主要是直馏减压馏分油（VGO），馏程350-500℃，也包括少量的二次加工重馏分油如焦化蜡油等，以此种原料进行催化裂化称为馏分油催化裂化。

渣油主要是减压渣油、脱沥青的减压渣油、加氢处理重油等。渣油都是以一定的比例掺入到减压馏分油中进行加工，其掺入的比例主要受制于原料的金属含量和残炭值。对于一些金属含量低的石蜡基原有也可以直接用常压重油为原料。当减压馏分油中掺入渣油使通称为RFCC。以此种原料进行催化裂化称为重油催化裂化。

1.2.1产品

催化裂化的产品包括气体、液体和焦炭。

1、气体

在一般工业条件下，气体产率约为10%-20%，其中含干气和液化气。

2、液体产物

1）汽油，汽油产率约为30%-60%；这类汽油安定性较好。

2）柴油，柴油产率约为0-40%；因含较多芳烃，所有十六烷值较低，由重油催化裂化得到的柴油的十六烷值更低，这类柴油需经加氢处理。

3）重柴油（回炼油），可以返回到反应器内，已提高轻质油收率，不回炼时就以重柴油产品出装置，也可作为商品燃料油的调和组分。

4）油浆，油浆产率约为5%-10%，从催化裂化分馏塔底得到的渣油，含少量催化剂细粉，可以送回反应器回炼以回收催化剂。油浆经沉降出去催化剂粉末后称为澄清油，因多环芳烃的含量较大，所以是制造针焦的好原料，或作为商品燃料油的调和组分，也可作加氢裂化的原料。

3、焦炭

焦炭产率约为5%-7%，重油催化裂化的焦炭产率可达8%-10%。焦炭是缩合产物，它沉积在催化剂的表面上，使催化剂丧失活性，所以用空气将其烧去使催化剂恢复活性，因而焦炭不能作为产品分离出来。

1.3催化裂化工业装置的组成部分

催化裂化生产装置主要由四个系统组成，即：反应-再生系统、分馏系统、吸收稳定系统和能量回收系统，其关系如图：

（针对RFCC装置进行阐述）

1、反应-再生系统

反应-再生系统是本装置的重要组成部分。预先经过加热的原料油通过提升管反应器变成反应产物，即各种产品的混合气体，再送到分馏系统处理，反应过程中生产的焦炭沉积到催化剂上不断地被送入两个再生器进行催化剂再生，在再生器中采用强制通风将沉积在催化剂上碳烧掉，烧焦放出的热量使催化剂及通入的风的温度均大大提高，催化剂带出的热量提供了反应所需的热量，高温空气则送去能量回收系统。

反应系统还包括催化剂的加料和卸料系统以及原料油的进行最后预热所用的加热炉。

2、分馏系统

分馏系统地任务是把反应器送来的产物，油气混合物进行冷却并分成各种产品，使产品的主要性质合乎规定的质量标准，主要设备是分馏塔。

分馏塔顶分出粗汽油和最轻的气体部分（叫做富气），都送到吸收稳定系统进一步处理，而其中部和底部分别出轻柴油及油浆产品。

分馏系统还包括产品的热量回收系统（即换热系统），把各个产品带出的热量先通过换热器以预热原料油，然后才经冷却器至较低温度送出装置。

3、吸收稳定系统

吸收稳定的任务是进行富气的分离和使汽油质量最后合乎要求，它包括富气压缩机、解吸塔、一、二级吸收塔、稳定塔及含氰污水水解塔几个部分。富气首先经过压缩机升高压力后送到吸收塔并在塔顶分出干气，其余去稳定塔分出液化气和稳定汽油，粗汽油先进吸收塔作吸收油用，后在稳定塔分出，称为稳定汽油、达到蒸汽压指标合格。

在生产操作中这三个系统是紧密相联的整体。反应再生系统是龙头，部分操作的变化会很快地反映和影响到分馏和吸收稳定系统，而后两个系统地操作变化也会反过来影响反应再生系统，不过分馏操作变化时影响面较大，而吸收稳定操作变化时对前两个系统地影响较小。

4、能量回收系统

能量回收系统地任务是回收烧焦所用空气带出的高温热能及动力能，它主要由两部分组成，旋风和烟气机机组。由两个再生器出来的烟气混合后入三级旋风分离器，进一步降低烟气中催化剂粉尘的浓度，由三旋出来后的烟入能量回收设备——烟气透平，进行能量回收。烟气机机组由四部分组成：烟气透平、轴流式风机、蒸气透平、电动/发电机。此四部分安装在同一轴上，正常运行时，在衡定转速下，由烟机及蒸气透平驱动，轴流式风机向两个再生器内供风，电动/发电机在发电状态进行发电。

1.4我国催化裂化类型

1.5催化裂化工艺技术

1.5.1催化裂化增产轻质油技术

1、TSRFCC（两段提升管催化裂化）

石油大学开发的两段管提升管催化裂化技术，强化和改善了催化反应过程，有效提高了反应深度、轻质油收率和液体产率，改善了产品质量，显著降低了催化汽油中的烯烃含量，增加了催化汽油中的异构烃和芳烃的含量，提高了汽油的辛烷值。

石油大学开发的两段提升管技术

2、SCT——short contact time（短时接触）

SCT是Exxon公司开发的。主要通过FCC装置改造：

1）新型进料喷嘴——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

2）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

3）新型汽提体统：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。

3、MSCC——millisecond catalytic cracking（毫秒催化裂化）

MSCC是UOP公司开发的，在MSCC过程中，催化剂向下流动形成催化剂帘，原料油水平注入与催化剂垂直接触，实现毫秒催化反应。反应产物和待生催化剂水平移动，依靠重力作用实现油气与催化剂的快速分离。

主要通过FCC装置改造实现：

1）催化剂下落，原料油水平喷入

2）采用外置旋风分离器

MSCC的特点：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。

2、催化裂化生产清洁汽油技术

1）催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术