催化裂化技术工程与工艺.ppt
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- 催化裂化 技术 工程 工艺
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1、State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化中国石油大学(北京):孟祥海State Key Laboratory of Heavy Oil Processing本讲主要内容催化裂化发展方向催化裂化工艺技术催化裂化工程技术催化裂化催化剂催化裂化助剂State Key Laboratory of Heavy Oil Processing提升提升管管反应反应器器催化原料催化原料进料喷嘴进料喷嘴油气催化剂油气催化剂快分设备快分设备催化裂化工艺流程水蒸汽水蒸汽State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂
2、化技术的发展方向拓宽原料来源尽可能加工更重的、更劣质的原料油提高产品质量降低FCC汽油的烯烃含量和硫含量,提高FCC汽油的辛烷值等灵活调整产品结构分布向石油化工延伸,多产丙烯,提高催化裂化装置的效益环保降低FCC装置的排放节能降耗装置长周期运转State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化相应的技术措施优化催化裂化原料或进行预处理优化催化裂化工艺参数研制新的催化剂开发新的催化裂化工艺技术产品进行精制或改质催化裂化综合集成集成技术State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化工艺技术State K
3、ey Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化工艺技术催化裂化增产轻质油技术TSRFCC、SCT、MSCC催化裂化生产清洁汽油技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术MIP、CGP、FDFCC催化裂化多产低碳烯烃技术DCC、MIO、MGG、ARGG、MGD重质、劣质原料的催化裂化技术DNCC催化裂化其它工艺技术下行床State Key Laboratory of Heavy Oil Processing两段提升管催化裂化TSRFCC存在的问题:提升管过长 催化剂活性整体水平低 新鲜RFCC原料与循环油的恶性竞争 导致产品分布不理想、产品质量差State Ke
4、y Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil Processing打破维持半个世纪的提升管反应器型式和反应-再生系统流程,优化的两段提升管反应器两路循环的反应-再生系统单段提升管两段提升管新鲜原料新鲜原料再生剂再生剂再生剂去再生器去再生器去再生器去分馏塔分馏塔柴油汽油气体提升管提升管提升管重油State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laborato
5、ry of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingSCT(short contact time)短时接触Exxon公司开发的在BP 公司的Espana 炼油厂应用FCC装置改造: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新型汽提系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State Key Labo
6、ratory of Heavy Oil ProcessingLPG+轻质油收率提高了9.7个百分点干气产率下降0.1个百分点焦炭减少0.1个百分点项 目比改造前项 目比改造前转化率+5.4239361馏分+3.8干 气-0.1重 油-9.1C3和C4不饱和烃+1.4焦 炭-0.1C3239馏分+5.9汽油抗爆指数+1.2Exxon公司公司SCT技术产品分布对比技术产品分布对比State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMSCC(millisecond catalytic cracking)-UOPUOP公司开发的在CEPOC公司的炼油厂应用FCC装置
7、改造:催化剂下落,原料油水平喷入采用了外置旋风分离器 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State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingUOP的MSCC技术与FCC装置操作情况对比 项目FCCMSCC瓦斯油,v%80.280.5脱沥青油,v%19.819.5康氏残炭,wt%1.150.90产物收率 C2=,v%7.43.6 C3、C4,v%21.520.4 汽油(C5221),v%50.457.0 轻循环油(221360),v%21.620.6 塔底油(360+),v%9.19.0 焦炭,wt%5.85.0轻质
8、油收率提高了5.6个百分点焦炭减少0.8个百分点State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化汽油降烯烃技术问题的提出汽油质量的新标准FCC汽油中的烯烃含量高降烯烃催化剂优化工艺条件开发新工艺技术辅助反应器FDFCCMIPMIP-CGP技术融合技术融合效果优化效果优化State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术 烯烯 烃烃 裂化裂化 环化环化 异构化异构化氢转移氢转移 环化、氢转移缩合环化、氢转移缩合 烯烃烯烃 环烷烃环烷烃 异构烯烃异构烯烃 异构烷烃异构烷烃 正构
9、烷烃正构烷烃氢转移氢转移 烷基化烷基化 异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃氢转移氢转移 异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃 焦炭焦炭二次反应二次反应State Key Laboratory of Heavy Oil Processing 烯烯 烃烃 裂化裂化 环化环化 异构化异构化氢转移氢转移 环化、氢转移缩合环化、氢转移缩合 烯烃烯烃 环烷烃环烷烃 异构烯烃异构烯烃 异构烷烃异构烷烃 正构烷烃正构烷烃氢转移氢转移 烷基化烷基化 异构烷烃或烷基芳烃异构烷烃或烷基芳烃氢转移氢转移 异构烷烃和芳烃异构烷烃和芳烃 焦炭焦炭二次反应二次反应State Key Laboratory of Heavy Oil
10、 ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil Processing理想的反应历程降低烯烃含量降低烯烃含量维持高汽油收率和高辛烷值维持高汽油收率和高辛烷值State Key Laboratory of Heavy Oil Processing关键反应和反应机理State Key Laboratory of Heavy Oil Processing思路和设想State Key Laboratory of Heavy Oil Processing独立分离工艺方案独立分离工艺方案适合于汽油烯烃含量降低到35v%、或者是20v以下各种要求State Key L
11、aboratory of Heavy Oil Processing组合分离工艺方案组合分离工艺方案适合于烯烃含量降低到35v%左右,而不适合于烯烃含量降低到20v以下。State Key Laboratory of Heavy Oil Processing组合分离工艺方案组合分离工艺方案仅适合于烯烃含量降低到35v%左右,而不适合于烯烃含量降低到20v以下。State Key Laboratory of Heavy Oil Processing独立分离方案优点辅助反应器内汽油烯烃初始反应浓度高所需要工艺条件较为缓和需改质汽油量较少可将烯烃含量降低到较低程度:35 v%、20 v%缺点装置改动较
12、大,投资高工艺流程较长State Key Laboratory of Heavy Oil Processing组合分离方案优点装置改动最小,投资低,易于实现不用对改质汽油进行额外的分离等处理操作稳定,易于控制缺点改质反应器内汽油烯烃初始反应浓度低,就需要较为苛刻的工艺条件和较大汽油回炼量仅适用于将烯烃含量降低到35 v%State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil Processing日期日期汽油汽油柴油柴油液化气液化气油浆油浆干气干气焦炭焦炭损失损失液收率液收率应用前应用前(汽油回注
13、预提升段)(汽油回注预提升段)37.522.819.33.45.611.479.6应用后应用后41.924.115.14.04.810.181.1差值差值4.41.3-4.20.6-0.8-1.31.5State Key Laboratory of Heavy Oil Processing干气加焦炭损失为2.15 wt%。催化汽油回炼率为48.6 wt%,该损失占整个重油催化裂化装置物料平衡的0.4 wt%,与其它技术相比,具有非常明显的优势。State Key Laboratory of Heavy Oil Processing44.9861.02State Key Laboratory o
14、f Heavy Oil Processing工艺特点及技术优势State Key Laboratory of Heavy Oil Processing工艺特点及技术优势State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingFDFCC(洛阳石化工程公司)(洛阳石化工程公司)采用双提升管反应器结构重油提升管在常规催化裂化条件下操作汽油提升管在较苛刻的条件下操作,实现芳构化、异构化等反应以降低催化汽油烯烃含量State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil Pr
15、ocessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil Processing汽油管温度,State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingState Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMaximum iso-paraffinsMIP技术催化裂化发生的反应催化裂化发生的反应裂化裂化异构化异构化氢转移氢转移烷基化烷基化
16、吸热,高温吸热,高温放热,低温放热,低温?反应速率快反应速率快反应速率慢反应速率慢分区反应分区反应State Key Laboratory of Heavy Oil Processing常规常规FCC反应器反应器MIP反应器反应器预提升介质预提升介质再生催化剂再生催化剂上进料口上进料口下进料口下进料口短停留时间短停留时间 短停留短停留 平均温平均温 度较高度较高预提升介质预提升介质再生催化剂再生催化剂上进料口上进料口下进料口下进料口平均温平均温度较低度较低 短停留时间短停留时间 延长停留延长停留时间时间 冷剂冷剂State Key Laboratory of Heavy Oil Process
17、ingMIP反再系统示意图State Key Laboratory of Heavy Oil Processing工艺特点该工艺采用串联提升管反应器的形式,把催化裂化反应器分成两个区第一反应区采用短停留时间、较高的反应温度和剂油比第二反应区通过注入冷介质或其它方式,降低反应温度,抑制二次裂化反应,增加异构化和氢转移反应第二反应区通过扩径等方式降低了油气和催化剂流速,延长了反应时间,有助于辛烷值高的异构烷烃和芳烃的生成State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMIP技术技术-工业试验结果工业试验结果高桥分公司工业运转结果高桥分公司工业运转结果液体收率
18、增加液体收率增加1.79个百分点,干气和油浆产率分别下个百分点,干气和油浆产率分别下降降0.41 wt%和和0.99 wt%汽油烯烃含量降低汽油烯烃含量降低1316个百分点,硫含量降低个百分点,硫含量降低26.5 wt%安庆分公司工业运转结果表明安庆分公司工业运转结果表明汽油烯烃含量可以从汽油烯烃含量可以从52v%下降到下降到35v%以下,汽油硫以下,汽油硫含量下降含量下降20.55 wt%干气收率下降,总液体收率增加干气收率下降,总液体收率增加 State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMIP-CGP:A MIP process for clea
19、n gasoline and propylene采用由串联提升管反应器构成的新型反应系统,第一反应区以裂化反应为主,生成富含烯烃汽油和富含丙烯的液化气第二反应区以氢转移反应和异构化反应为主,适度二次裂化反应在二次裂化反应和氢转移反应双重作用下,汽油中的烯烃转化为丙烯和异构烷烃 State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMIP-CGP与MIP的区别第一反应区反应温度更高,反应时间更短;原料油在第一反应区内一次裂化反应深度增加,从而生成更多的富含烯烃的汽油和富含丙烯的液化气第二反应区反应温度略低,主要以延长反应时间来促进二次反应;在第二反应区内,汽油中
20、的烯烃发生氢转移、异构化反应和适度二次裂化反应,从而降低汽油中的烯烃含量和增加液化气产率和丙烯产率专用催化剂CGP系列催化剂State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingCGP技术工业试验2004年年4月和月和7月在镇海炼化公司和九江分公司进行了月在镇海炼化公司和九江分公司进行了工业试验工业试验2004年年10月和月和2005年年4月,九江分公司进行了两次月,九江分公司进行了两次工业标定。工业标定。工业标定结果表明,在原料油性质变差的情况下,产品工业标定结果表明,在原料油性质变差的情况下,产品分布略好于原工艺,转化率提高,总液收增加,干气和分布略好于原
21、工艺,转化率提高,总液收增加,干气和油浆产率都有下降,丙烯产率增加油浆产率都有下降,丙烯产率增加3个百分点以上,汽油个百分点以上,汽油烯烃含量降低烯烃含量降低1220个百分点、最低可以达到个百分点、最低可以达到13.4v%,硫含量降低,硫含量降低32.5 wt%,RON增加约增加约2个单位个单位State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingCGP工业标定物料平衡 工艺类型工艺类型FCCMIP-CGPMIP-CGP时间时间2003-11-152004-10-152005-4-19产率分布产率分布/w%干气干气3.723.163.45 液化气液化气19.1
22、127.0127.37 汽油汽油40.6636.9338.19 柴油柴油21.8918.6216.30 油浆油浆5.224.785.12 焦炭焦炭8.909.009.09总液收总液收/w%81.6682.5681.86丙烯产率丙烯产率/w%6.299.468.96State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMIP-CGP工业标定汽油性质 工艺类型工艺类型FCCMIP-CGPMIP-CGP标定时间标定时间2003-11-152004-10-152005-4-19密度密度/g cm-30.71250.70740.7225诱导期诱导期/min7001000
23、1000族组成族组成/%烯烃烯烃41.127.715.0 芳烃芳烃151725.1S/g g-1400260270RON91.691.893.4MON82.283.8State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingMGDmaximum gas and diesel 重质石油馏分重质石油馏分中间馏分中间馏分(柴油)(柴油)汽油汽油液化气干气液化气干气缩合产物缩合产物焦炭焦炭MGD原理图原理图State Key Laboratory of Heavy Oil Processing原料从不同位置进提升管,形成不同苛刻度的反应区汽油在高苛刻度条件下反应,降低烯烃
24、含量,生成富含丙烯的液化气VGO/回炼油在低苛刻度下,尽量保留中间馏分重油与VGO分开进料,提高剂油比,进而提高重油的转化率State Key Laboratory of Heavy Oil Processing汽油回炼方式轻汽油回炼增产丙烯降低汽油烯烃重汽油回炼降低汽油硫含量降低汽油烯烃提高辛烷值产品性质汽油RON增加 0.40.8汽油MON增加 0.40.9汽油中烯烃降低912 v%柴油性质相当State Key Laboratory of Heavy Oil Processing难点同时增加液化气收率和柴油收率的矛盾降低汽油烯烃含量和保证辛烷值的矛盾特点增加柴油收率,提高柴汽比增加液化气
25、的收率,增加丙烯的收率大幅度降低催化裂化汽油的烯烃含量提高催化裂化装置的灵活性不足之处,轻油收率降低,能耗增加State Key Laboratory of Heavy Oil Processing催化裂化工艺技术催化裂化生产清洁汽油技术催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术FDFCC、MIP、MIP-CGP、MGD共性共性根据汽油中烯烃组分的反应特性,利用特定形式的反应器,促进烯烃的转化根据汽油中烯烃组分的反应特性,利用特定形式的反应器,促进烯烃的转化State Key Laboratory of Heavy Oil ProcessingDCC-deep catalytic crackingD
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