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，
500℃左右、1× 105～3× 105Pa 在
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：
流
化
床
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。

移
动
床
提
升
管
（
并
列
式
）
1.2催化裂化的原料和产品
1.2.1原料
催化裂化的原料围广泛，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。

1.2.2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，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F CC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。

4、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
石油大学（）催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术，将重油提升管反应器得
到的催化粗汽油打入辅助反应器进行改质降烯烃并多产丙烯。

装置主要生产高辛烷值、低烯烃汽油及富含丙烯的液化石油气和柴油。

原料经原料油雾化喷嘴进入主提升反应器；从分馏来的回炼油和回炼油浆混
合后分两路经回炼油雾化喷嘴进入主提升管反应器，与690℃高温催化剂接触进
行原料的升温、气化及反应，然后进入主沉降器。

主提升管反应器的出口温度为
530℃。

反应后的油气与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器（CSC）迅速
分离后经升气管进入沉降器四组单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细
粉后离开沉降器，进入分馏塔。

重油催化裂化的粗汽油由主分馏塔顶油气分离器出来，自粗汽油泵加压后，
一部分去辅助提升反应器，其余进吸收塔。

回炼汽油经喷嘴进入辅助反应器的提
升管下部，与其中的高温再生催化剂进行接触、气化、混合和反应，然后反应油
气和催化剂进入辅助沉降器，再通过设在顶部的旋分系统将催化剂和反应油气分
开，催化剂进入辅助反应器的汽提段，与汽提蒸汽进行逆流接触，汽提出催化剂
夹带的油气。

汽提后的催化剂由待生斜管进入再生器。

改质后的油气经过油气管
线进入辅助分馏塔。

2）MIP——Maximum iso-paraffins
MIP 的设计思想是既保留提升管反应器具有高反应强度的特点，同时又能
够
进行某些二次反应以多产异构烷烃和芳烃。

为此设计了一种新型提升管反应器。

该反应器具一下特征：
新型提升管反应器是在现有的提升管反应器基础上将反应器分成两个反应
区（如图所示）第一反应区类似现有的提升管反应器，油气和催化剂混合后，在
该反应区以一次裂解反应为主，采用较高的反应强度，即较高的反应温度和剂油
比，生成较多的烯烃和处理较重的原料油，经较短的停留时间后进入扩径的第二
反应区下部，该反应区与传统的提升管反应器的不同之处在于降低油气和催化剂
的流速，可以注入急冷介质和采用其它措施，降低该区反应温度，
以抑制二次裂
化反应，增加异构化和氢转移反应，从而使汽油中的异构烷烃和芳烃含量增加；
物流在该反应区停留时间较长，然后进入径向收缩的出口区，该区也类似传统的
提升管反应器顶部出口部分，物流在该区停留时间较短，
也是为了抑制过裂化反
应和增加流体线速；然后物流进入分离系统进行气固分离，分离出的气相由旋风
分离器出口引出，催化剂颗粒经汽提后进入再生器。

3）CGP
4）FDFCC（灵活多效催化裂化工艺）
灵活多效催化裂化工艺FDFCC 采用一套设有两根提升管反应器的催化裂化
装置，通过双提升管实现工艺操作的可选择性，为汽油理想二次反应提供独立改质空间和充分的反应时间，从而实现降低催化裂化汽油的烯烃含量和硫含量，
善柴汽比，提高催化汽油的辛烷值，同时增产液化气和丙烯的目的。

FDFCC 特点是：原料适应性强；产品方案调节灵活，装置操作弹性大；催
化剂适应能力强。

3、催化裂化多产低碳烯烃技术
1）DCC（催化裂解工艺）
催化裂解工艺是一项重油制取低碳烯烃技术。

该工艺是由石油化工科学研究
院开发的，以重质油为原料，适用固体酸择形分子筛催化剂，在较缓和的反应条
件下进行裂解反应。

DCC 工艺具有两种操作方式——DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ。

DCC-
Ⅰ选用较为苛刻的操作条件，在提升管加密相流化床反应器进行反应，最大量生
产以丙烯为主的气体烯烃；DCC-Ⅱ选用较缓和的操作条件，在提升管反应器进
行反应，最大量地生产丙烯、异丁烯和异戊烯等小分子烯烃，并同时兼产高辛烷
值优质汽油。

2）MIO
多产异构烯烃（MIO）工艺技术是石油化工科学研究院开发的最大量地生产
异构烯烃的新工艺技术。

该工艺技术以掺炼部分渣油的重质馏分油为原料，使用
RFC 催化剂，在特定的工艺条件下，采用特定的反应工艺条件，以达到大量生
产异构烯烃（异丁烯、异戊烯）和高辛烷值汽油的目的。

MIO 工艺技术的催化剂为石油化工科学研究院开发的RFC 专利催化剂。

它
选用了新型催化材料和专利分子筛，具有良好的异构烯烃选择性和抑制氢转移反
应的能力，可减少中间裂化产物烯烃进行氢转移反应的程度；它增加了反应物分
子，特别是重油大分子对酸性中心的可接近性，加强了一次裂化深度；同时它优
化了孔尺寸分布，较好地抑制了二次反应深度，改变了产物中碳三、碳四、碳五
烯烃的比例。

RFC 催化剂以上这些特点在工业试验中得到了较好的验证。

MIO
工艺技术所使用的RFC 催化剂不仅具有良好的异构烯烃选择性，同时具有良好
的抗金属污染性能，在平衡剂Ni、V 总污染量为5000μ g/g 的情况下，活性维持
在60 左右，表面积损失率只有47％。

3）MGG
4）ARGG
5）MGD
MGD 是石油化工科学研究院开发的以重质油为原料，利用常规催化裂化装
置同时多产液化气和柴油，并可显著降低汽油烯烃含量的工艺技术。