原油的催化裂化

原有催化裂化技术及其发展

摘要：石油是现代化工业的血液，在石油资源越来越枯竭的今天，石油冶炼技术中催化裂化技术的应用是保证油品的技术关键。在我国的石油冶炼过程中，许多石油冶炼企业都把催化裂化技术看做是企业利益的中流砥柱。伴随着催化裂化技术的不断发展，此技术已经成为我国石油冶炼、使用加工的重要使用手段，是我国石油冶炼的核心技术。

关键词：石油冶炼；催化裂化；现状及应用

在我国的资源结构中，石油资源所占的比例很大，而我国石油资源的现状就是石油资源中超过60%的原油都所占比例大，轻质油品的含量较低，这就促使我国的石油冶炼企业的冶炼工艺向石油的深加工进一步的发展。科技的进步使得石油冶炼技术中催化裂变的技术也在进一步的提高。但我能明显的看到，在世界市场经济占主导地位的今天，我国的石油使用量极大的增长，而轻质原油的使用量更为突出，我国的现有冶炼技术还需要极大的提高，特别是石油催化裂化技术的提高，才能从根本上解决我国的使用进口缺口。同时随着石油冶炼催化技术的提高，石油的纯度也会随着提高，汽车等使用石油作为燃料的动力其尾气的排放标准也将进一步的提高，也就使得全球的气候变暖进一步遏制。使我国碳排放量居高不下的局面也能得到有效的缓解，从而使进出口贸易的壁垒进一步缩小。因此，现有冶炼催化技术的提高，不仅能使得资源的利用更加的合理，同时也能提高我过石油冶炼的国际竞争力。因此，本文将从我国现在石油企业冶炼催化裂化技术存在的问题和解决方案做简单论述。

1.催化裂化概念

化裂化原料是原油通过原油蒸馏（或其他石油炼制过程）分馏所得的重质馏分油;或在重质馏分油中掺入少量渣油,或经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上，缩合为焦炭，使催化剂活性下降，需要用空气烧去（见催化剂再生），以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高（马达法80左右），裂化气（一种炼厂气）含丙烯、丁烯、异构烃多。

2.催化裂化发展历程

催化裂化技术由法国E.J.胡德利研究成功，于1936年由美国索康尼真空油公司和太阳石油公司合作实现工业化，当时采用固定床反应器，反应和催化剂再生交替进行。由于高压缩比的汽油发动机需要较高辛烷值汽油，催化裂化向移动床（反应和催化剂再生在移动床反应器中进行）和流化床（反应和催化剂再生在流化床反应器中进行）两个方向发展。移动床催化裂化因设备复杂逐渐被淘汰；流化床催化裂化设备较简单、处理能力大、较易操作，得到较大发展。60年代，出现分子筛催化剂，因其活性高，裂化反应改在一个管式反应器（提升管反应器）中进行，称为提升管催化裂化。

中国1958年在兰州建成移动床催化裂化装置，1965年在抚顺建成流化床催化裂化装置，1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。1984年，中国催化裂化装置共39套，占原油加工能力23%。

3.装置类型

流化床催化裂化装置有多种类型，按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：①反应器和再生器分开布置的并列式；②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。

同高并列式主要特点是:①催化剂由U型管密相输送;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节；③由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。

高低并列式特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。

同轴式装置形式特点是：①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管。

4.工艺流程

催化裂化的流程主要包括三个部分：①原料油催化裂化；②催化剂再生；③产物分离。原料喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。反应温度480～530℃,压力0.14~0.2MPa（表压）。反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器(简称旋分器)，分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。裂化气经压缩后去气体分离系统。结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用，再生温度为600～730℃。而且长期以来，流化床催化裂化原料主要为原油蒸馏的馏出油（柴油、减压馏出油等）和热加工馏出油，原料中镍、钒(会使催化剂中毒)含量一般均小于0.5ppm。在以减压渣油作催化裂化原料时，所以通常要在进入催化裂化装置前，用各种方法进行原料预处理，除去其中大部分镍、钒等金属和沥青质。70年代以来，由于节约石油资源引起商品渣油需求下降。因此，流化床催化裂化装置掺炼减压渣油或直接加工常压渣油已相当普遍。主要措施是：采用抗重金属中毒催化剂；在原料中加入钝化剂等。

4.1反应部分

原料经换热后与回炼油混合经对称分布物料喷嘴进入提升管，并喷入燃油加热，上升过程中开始在高温和催化剂的作用下反应分解，进入沉降器下段的气提段，经汽提蒸汽提升进入沉降器上段反应分解后反应油气和催化剂的混合物进入沉降器顶部的旋风分离器（一般为多组），经两级分离后，油气进入集气室，并经油气管道输送至分馏塔底部进行分馏，分离出的催化剂则从旋分底部的翼阀排出，到达沉降器底部经待生斜管进入再生器底部的烧焦罐。

4.2再生部分

再生器阶段，催化剂因在反应过程中表面会附着油焦而活性降低，所以必须进行再生处理，首先主风机将压缩空气送入辅助燃烧室进行高温加热，经辅助烟道通过主风分布管进入再生器烧焦罐底部，从反应器过来的催化剂在高温大流量主风的作用下被加热上升，同时通过器壁分布的燃油喷嘴喷入燃油调节反应温度，这样催化剂表面附着的油焦在高温下燃烧分解为烟气，烟气和催化剂的混合物继续上升进入再生器继续反应，油焦未能充分反应的催化剂经循环斜管会重新进入烧焦罐再次处理。最后烟气及处理后的催化剂进入再生器顶部的旋风分离器进行气固分离，烟气进入集气室汇合后排入烟道，催化剂进入再生斜管送至提升管。

4.3烟气利用

再生器排除的烟气一般还要经三级旋风分离器再次分离回收催化剂，高温高速的烟气主要有两种路径，一、进入烟机，推动烟机旋转带动发电机或鼓风机；

二、进入余热锅炉进行余热回收，最后废气经工业烟囱排放。

5.我国石油冶炼催化裂化技术的研究现状

从目前世界范围来看，石油的冶炼催化裂化技术都在不断的提高和更新，我国的此项技术也在不断的提高。石油的冶炼主要分离出轻质的柴油和汽油，而柴油和汽油中硫含量和烯经的含量一直是困扰冶炼油纯度提高的关键所在。国外的炼油技术比较的先进，原油的加工和冶炼的程序不一样，其炼制过程中同样体积的轻质原油中烯经的含量不超过15%，而我国由于冶炼技术的落后，烯经的含量远比国外的高。以催化裂化技术生产的90号汽油的含量通常会超过40%。此前催化裂变技术主要是指MGD技术催化裂化技术。我国的石油化工科研机构制定的MGD技术标准和冶炼工艺一般以常重石油为冶炼的原料，或者使用一些经过减压蒸馏的掺杂来减压油渣，这种方法配有专门的催化剂。正是这种技术的使用，才能保证液化石油和柴油的产量进一步增加。MGD催化技术在操作的过程中，其进口端的上油大约为20t/h，其他的油料则进入出口一段的下油料出口，粗汽油的回流量约15t/h。这个过程中，催化裂化的加剧是随着油量的回流量增大的，发生化学反应的速度也随之加快；回炼油的油罐里面的油液面低，那么随之而变化的就是生成的气体体积变大，这个时候催化裂化反应的装置温度应该维持在496℃左右进行操作，过高或者过低都将影响轻质油的产量。MGD催化裂变技术在其操作过程中，总的进料量和使用的催化剂的比例应该为6.40，比在空白状态下的操作减少了0.13；而下进料口的催化剂和原料的比例为9.67，粗汽油和其质量比的比例应该为56.77。各个段的系统比值都在规定的比值范围之内，这就使的冶炼技术有了新的统一标准。除了上述的MGD技术之外，在石油的催化裂化技术中，两段提升管催化裂化技术也是我国石油冶炼过程中比较常用的技术。它的主要技术原理是针对提升段的改造，在原来的催化剂管道的反应底端增加一段及二段的提升管反应器具，在提升管的出口端设置一个粗的螺旋状出口，同时采用密闭式的旋转分流技术系统，在反应进料的底部，采用高喷雾化技术，提升管的底部选用新型高效的预先提升的新的科学技术。在改造完成之后的两段提升管催化裂化技术中，在其管中分别设置了上下同时喷射的喷嘴，他们之间的间距为6m。下面的喷嘴距离提升管的高度为26m，设计的反应时间为2.17s；在二段提升管中，设置了回炼油的汽油喷嘴，他与提升管的高度为22.5m.设置的反应时间为1.8s。

6.结束语