两段提升管催化裂化

两段提升管催化裂化/裂解系列技术

TSRFCC TM Process

技术背景

催化裂化仍将是石油加工企业最重要的蜡油和渣油转化为高价值轻质油品的重油轻质化手段。目前我国车用汽油的80%、柴油的三分之一左右来自于催化裂化过程。1936年建成世界上第一套固定床催化裂化工业装置，20世纪60年代由于分子筛催化裂化催化剂的出现，发展了提升管催化裂化技术并沿用至今。近年来，研制出了各种类型的催化裂化催化剂以适应于不同的原料和不同的加工方案，甚至可以做到“量体裁衣”；围绕着提升管反应器，在进料雾化喷嘴、预提升段及终端气固分离设备等方面也有较大的改进。这些都对提高目的产品产率做出了重要贡献，但在近半个世纪中一直存在着“重”催化剂开发“轻”工艺技术研究的倾向。

由于石油资源的重质化和劣质化，以及对轻质油品需求的迅速增加，催化裂化所加工的原料越来越重，因此，提高目的产品产率和改善产品分布一直是催化裂化技术进步的主旋律。然而随着环保法规的日趋严格，汽柴油质量升级步伐加快，催化裂化特别是重油催化裂化目前面临着前所未有的困难，如何在保证目的产品收率和汽油辛烷值不减少的前提下降低催化汽油烯烃含量是当务之急。简单地进行催化汽油回炼或使用降烯烃催化剂，以及延长反应物流在反应器中的停留时间实现汽油烯烃含量的降低，总是以牺牲汽柴油收率、总液体收率或柴油质量为代价。

两段提升管催化裂化（TSRFCC—Two Stage Riser Fluid Catalytic Cracking）是在中国石油天然气股份公司的支持下，由中国石油大学（华东）历时八年开发成功的一项新技术，通过华东设计院实现工业化。2002年至今已

有9套工业装置投入生产。该技术基于多相复杂化学反应工程理论基础，在不回炼汽油的情况下（主要工艺方案）可显著提高装置的加工能力和目的产品产率，同时增加柴汽比，提高柴油的十六烷值。与传统催化裂化技术相比，TSRFCC 技术具有极强的操作灵活性，通过工艺流程、设备参数和操作条件优化，以及配合适宜的催化剂，已经形成了TSRFCC系列技术。

新鲜催化原料进入第一段提升管反应器与再生催化剂接触进行反应，油剂混合物进入沉降器进行油剂分离，油气去分馏塔，结焦催化剂经汽提后去再生器烧焦再生；循环油（包括在一段提升管未反应的催化原料，即一段重油，以及回炼油和油浆）进入第二段提升管反应器与再生催化剂接触反应，油剂混合物进入沉降器进行油剂分离，油气去分馏塔，结焦催化剂经汽提后去再生器烧焦再生。

第二段提升管反应器的进料也可以包括部分催化汽油，当生产目的为多产汽柴油，适度降低汽油烯烃含量时，催化汽油进料喷嘴在上，循环油进料喷嘴

过程描述

如图1所示，TSRFCC 技术打破了原来单一的提升管反应器型式和反应-再生系统流程，用两段提升管反应器取代原来的单一提升管反应器，构成两路循环的新的反应-再生系统流程。与在常规催化裂化反应-再生系统基础上再设一个提升管反应器的“双提升管技术”不同，根据对催化裂化过程

一

段

提升管

新催化料

回炼介质

图1 两段提升管催化裂化/裂解反再示意图

在下；当生产目的为多产低碳烯烃或最大程度降低汽油烯烃含量时，喷嘴设置则相反，汽油进料喷嘴在循环油之上。

基本原理

TSRFCC技术实现了催化剂接力、分段反应、短反应时间和大剂油比，可有效强化催化反应，抑制不利的二次反应和热裂化反应。

所谓催化剂接力是指当原料经过一个适宜的反应时间、由于积炭致使催化剂活性下降到一定程度时，及时将其与油气分开并返回再生器，需要继续进行反应的中间物料在第二段提升管与来自再生器的另一路催化剂接触，形成两路催化剂循环。显然，就整个反应过程而言，催化剂的整体活性及选择性大大提高，催化反应所占比例增大，有利于降低干气和焦炭产率。

常规催化裂化的一个致命弱点就是不同性质的反应物在同一个提升管反应器内进行反应，富含芳烃、难于裂化的循环油由于沸点范围较窄而容易汽化和吸附到催化剂的活性位上，容易反应的新鲜原料由于含有部分高沸点组分却难以汽化和吸附，二者混合物的吸附和反应必然存在恶性竞争；此外，不同的反应物需要的理想反应条件是不同的，混在一起难以进行条件选择。所谓分段反应就是让不同的反应物在不同的场所和条件下进行反应。TSRFCC技术的第一段提升管只进新鲜原料，目的产物从段间抽出作为最终产品以保证收率和质量，而循环油单独进入第二段提升管。这样以来，可以优化不同反应物的反应条件；同时新鲜原料排除了油浆的干扰，大大增加了反应物分子与催化剂活性中心的有效接触；对油浆而言，不再有新鲜原料和先期所产汽、柴油与之竞争，反应

机会也大大增加，从而可以提高原料转化深度、改善产品分布。

TSRFCC工艺技术采用分段反应，但要求每段的反应时间比较短，两段反应时间之和小于常规催化反应的时间，总反应时间一般为1.6～3.0秒。因为催化裂化是一种催化剂迅速失活的反应过程，反应时间缩短可有效控制热反应和不利二次反应，抑制干气和焦炭的生成。

TSRFCC技术采用两段反应，为提高目的产品，尤其是中间产物柴油的收率，需要控制第一段反应的转化程度，从而进入分馏塔再返回第二段提升管反应器的循环油的量明显增加，加之部分汽油回炼，故使循环催化剂对新鲜进料的剂油比得到大幅度提高，反应过程的催化作用得到进一步强化。

提高汽柴油收率的两段提升管催化裂化技术

（TSRFCC-MDG）

催化裂化装置提升管反应器的在线取样研究表明，在传统提升管反应器前半段已经达到柴油的最大收率。由于重油催化裂化为复杂的平行连串反应，中间产物柴油馏分中易裂化部分的进一步裂化反应会使其收率降低，十六烷值降低。通过控制催化原料在提升管内的转化程度，可获得最大柴油产率，并使柴油的十六烷值提高。

TSRFCC-MDG（TSRFCC-Maximizing Diesel and Gasoline）技术避免汽油回炼，根据原料和催化剂性质优化两段提

升管的尺寸和操作条件，反再

系统示意流程如右图所示。新

鲜催化原料进第一段提升管反

应器，循环油（回炼油和部分

油浆）进第二段提升管反应器。

使用该技术，可明显提高柴油

产率和轻质油产率，降低干气