重油催化裂化加工技术及其进展

重油催化裂化加工技术及研究进展

专业：应用化学姓名：焦文超学号：201320263 摘要：催化裂化是炼油工业中使重质原料变成有价值产品的重要加工方法之一。本文主要介绍了重油催化裂化加工技术的特点及其研究进展，同时对其原理和重要性做了简单的分析和概括。

1 重油催化裂化技术概述

1.1重油催化裂化简介

重油催化裂化是指重质油在酸性催化剂存在下，在470~530℃的温度和0.1～0.3MPa的条件下，发生一系列化学反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。重油催化裂化的英文缩写为RFCC，它是从20 世纪40 年代的VGOFCC(蜡油催化裂化)发展而来的。重油的深度加工，即把原油中的重质部分(一般指常压渣油或减压渣油)转化为汽油，一直是炼油工作者的一项重要任务[1-4]。80 年代以来，我国原油产量上升幅度不大，稠油所占比率增加，同时，交通运输燃料需要量上升很快，这就要求我国的炼油工业把更多的重油，特别是减压渣油，进行深度加工。RFCC 工艺在初期(20世纪70 年代末以前)的发展有三个重要里程碑，即硅酸铝催化剂加密相床反应器、分子筛催化剂加提升管反应器、镍钝化剂的应用等。在以后近40 年的实践中，通过不断的努力，RFCC工艺技术又取得了显著的进步[5-7]。

1.2石油馏分的催化裂化反应机理

各种烃类之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用、复杂的平行-顺序反应。不同烃类分子在催化剂表面上的吸附能力不同，其顺序如下: 稠环芳烃>稠环环烷烃>烯烃>单烷塞单环芳烃>单环环烷烃>烷烃同类分子，相对分予质量越大越容易被吸附。

按烃类化学反应速度顺序排列，大致如下: 烯烃>大分子荜烷基侧链的单环芳烃>异构烷烃和环烷烃>小分子单烷基侧链的单环芳烃>正构烷烃>稠环芳烃

1.3重油催化裂化过程具有以下几个特点

(1)轻质油收率高，可达70%-80%，而原料初馏的轻质油收率仅为10%~40%。所说轻质油是指汽抽、煤油和柴油的总和。

(2)催化汽油的辛烷值较高，研究法辛烷值可达85以上。汽油的安定性也较好。

(3)催化柴油的十六烷值低，常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值。

(4)催化裂化气体产品产率约为10%~20%左右，其中90%左右是C3，C4(称为液化石油气)。C3、C4组分中合大量烯烃。因此这部分产品是优良的石油化工原料及生产高辛烷值汽油组分的原料。气体产率为10%~20%，汽油产率为30%－50%，柴油产率不超过40%，焦炭产率在5%~7%左右。

催化裂化过程的主要目的是生产汽油，根据我国国情，交通运输和农业的发展，对柴油的需求量很大，通过调整操作条件或采用新的工艺技术，可在生产汽油的同时，尽可能提高柴抽的产率，这也是我国催化裂化技术的一大特点。

1.4重油催化裂化加工的重要性

催化裂化是炼油工业中使重质原料变成有价值产品的重要加工方法之一。轻质油品的来源只靠直接从原油中蒸馏取得是远远不够的。一般原油经常减压蒸馏所提供的汽油、煤油和柴油等轻质油品仅有10-40%，如果要得到更多的轻质产品以解决供需矛盾，就必须对其余的生质馏分以及残渣油进行二次加工。而且，直馏汽油的辛烷值太低，一般只有40-60MON，必须与二次加工汽油调合使用。

国内外常用的二次加工手段主要有热裂化、焦化、催化裂化和加氢裂化等。而热裂化由于技术落后很少发展，而且正逐渐被淘汰，焦化只适用于加工减压渣油，加氢裂化虽然技术上先进、产品收率高、质量好、灵活性大，但设备复杂，而且需大量氢气，因此，技术经济上受到一定限制，所以，使得催化裂化在石油的二次加工过程中占居着重要地位(在各个主要二次加工工艺中居于首位)。它不仅能将廉价的重质原料变成高价、优质、市场需要的产品，而且现代化的催化裂化装置具有结构简单，原料广泛（从瓦斯油到常压重油），运转周期长、操作灵活（可按多产汽油、多产柴油，多产气体等多种生产方法操作），催化剂多种多样，（可按原料性质和产品需要选择合适的催化剂），操作简便和操作费用低等优点，因此，它在炼油工业中得到广泛的应用。

2 重油催化裂化工艺技术进展

我国已拥有 100Mt/a 以上的催化裂化加工能力。随着市场对轻质油需求的加大，可利用石油资源却趋向重质化和劣质化，作为重质油轻质化的重要转化过程之一的催化裂化技术显得尤为重要。近年来，我国的重油催化裂化技术得到了快速发展,已开发出许多新的工艺。

2.1多产柴油、液化气的技术

石油化工科学研究院（RIPP）开发的 MGD（Maximizing Gas and Diesel Process）技术采用多产柴油催化剂（RGD），在常规催化裂化装置上实现多产柴油和液化气，并可显著降低汽油的烯烃含量，一般液化气产率可提高 1.3%～5%，汽油的烯烃含量降低 9%～11%；研究法辛烷值（RON）和马达法辛烷值（MON）分别提高 0.2～0.7 和 0.4～0.9 个单位。该技术将提升管反应器从底部到顶部依次设计为 4 个反应区：汽油反应区、重质油反应区、轻质油反应区和总反应深度控制区，目前已在国内多套催化裂化装置上应用。

2.2多产液化气、低碳烯烃工艺

近年来，RIPP 在多产液化气和低碳烯烃方面做了大量工作，研制开发了一系列技术，以下3种技术均已工业化，并取得了很好的效果。

2.2.1 MGG 和 ARGG 工艺

MGG(Maximum Gas plus Gasoline)工艺是以蜡油或掺炼部分渣油为原料，大量生产液化气和高辛烷值汽油的新工艺。该工艺采用高活性催化剂（RMG）和提升管反应，反应温度约为 535℃。干气和焦炭产率较低，总的液化气及汽油的产率可达 72%～82%，RON 和 MON 分别为 92～95 和 80～83，安定性好，诱导期 500min 以上。ARGG(Atmospheric Residuum Maximum Gas plus Gasoline)工艺采用与 MGG 类似的工艺条件，在提升管反应器内以常压渣油代替减压馏分油为原料,多产液化气和汽油。其专用催化剂（RAG）具有良好的抗镍污染和重油裂解能力。液化气、汽油和柴油收率可达 85%。汽油RON大于 91，诱导期大于 690min。

2.2.2 DCC 工艺

DCC(Deep Catalytic Cracking)工艺即深度催化裂解制取低碳烯烃的工艺,适于加工重质原料油，其流程与常规FCC流程类似。最新工业化的 DCC-II 工艺操作条件比较缓和，反