灵活多效催化裂化工艺技术应用探究

刘鑫

（中国石油哈尔滨石化公司）

摘 要：本文主要对灵活多效催化裂化工艺技术应用进行了探究。一直以来，催化裂化在我国被广泛应用，油化一体化一直是我国炼油企业发展方向，这项技术有效解决各企业所面临的问题，为下游是有发展打下了坚实的基础。

关键词：催化裂化；焦化蜡油；工艺技术；应用

长期以来，催化裂化装置一直是我国汽、柴油和液化气的主要生产装置，成品汽油中催化裂化汽油占80%以上。由于催化裂化装置普遍采用超稳分子筛催化剂和高温短接触时间的操作条件来适应掺炼渣油和提高汽油辛烷值的要求，致使催化裂化汽油烯烃体积分数高达40%～60%，对于加工鲁宁管道输油为主的沿江炼油企业而言，催化裂化汽油中硫的质量分数一般在1×10-3左右，满足不了新的清洁汽油质量指标的要求。此外，随着石油化工工业的迅速发展，国内许多炼油企业正朝着油化一体化的方向发展，这样便需要在催化裂化装置增产轻质烯烃，以满足下游石油化工装置的原料需求。

一、灵活多效催化裂化工艺技术概述

为提高催化裂化装置劣质重油的掺炼比，我们可以采用灵活多效催化裂化工艺技术，通过双提升管反应系统对劣质汽油和重质石油分别进行催化改质来实现。

二、灵活多效催化裂化工艺技术应用研究结果

通过采用柴油裂化催化剂对实验室小型提升管催化裂化中试装置进行实验，在装置上进行双提升管灵活多效催化裂化工艺技术，注意实验用多产柴油为稀土超稳Y型。实验内容主要总结为以下几点：

（1）内容为汽油催化改质实验研究；

（2）焦化蜡油缓和催化改质实验研究；

（3）掺渣油及改质焦化蜡油的实验研究。

1.催化裂化催化剂的物化性质

在国内被广泛应用的稀土超稳Y型多产柴油催化裂化剂具有裂化能力强、稳定性好、抗污染能力强等多个优点，在实际运用中也取得了良好的效果，得到一致好评。我们对此专门进行实验，结果表明在污染相当严重的情况下该催化剂面积仍为98m2/g，这个结果可以充分证明稀土超稳Y型多产柴油催化裂化剂具有抗金属污染力强的性质。

2.汽油高温催化裂化工艺试验研究

为了得到准确的实验成果，我们进行多次对比汽油原料性质、剂油比、裂化反应温度、停留时间等条件对汽油裂化催化性能影响的实验。实验原料分别为长岭炼油化工有限责任公司、洛阳石化分公司和沧州炼油厂所提供的催化裂化粗汽油，我们将实验结果总结为以下几点：

（1）三种原料具有同一特点：烯烃和硫含量都很高；

（2）经催化裂化试验后，烯烃和硫含量都有明显降低，汽油质量明显改善，随着实验的进行，汽油改质效果得到显著提高。

（3）随着实验的进行与温度的升高，干气产出率也得到大幅度的提升。

（4）焦炭产率的提高与剂油比提高有直接关系。

这些现象与数据充分说明550—600°为汽油催化裂化改质的合适温度，当剂油比为10—15时，可以做到将油气停留时间控制在大约2s内。

3.焦化蜡油缓和催化改质试验研究

焦化蜡油经过缓和催化脱氮改质后，总体性质大幅度改变，改质焦化蜡油催化裂化性能的主要原因为焦化油中碱氮含量降低，脱除率达50%以上。为证明此理论我们对长岭炼油化工有限公司的焦化蜡油进行催化脱氮改质的模拟实验，实验结果证明了上述理论的正确性。

4.灵活多效催化裂化工艺效果

与单提升管常规催化裂化工艺相比，灵活多效催化裂化工艺可使重油催化裂化装置的柴汽比提高0.3～0.7，汽油的烯烃含量降低20个百分点以上，辛烷值提高1～2个单位，硫含量降低15%～25%，丙烯产率提高4～6个百分点。

三、灵活多效催化裂化（FDFCC）工艺技术特点

1.原料适应性强

重油提升管反应器的原料可以是各种馏分油、常压重油或掺部分减压渣油；由于重油催化裂化装置（RFCCU）烧焦释放的过剩热可以直接被FDFCC汽油提升管直接利用，汽油提升管反应器能起到外取热器的作用，因此减少或消除RFCC的取热困难，从热量平衡和汽油产品质量角度看，FDFCC工艺有利于提高原料的掺渣比。第二提升管反应器原料可以是催化裂化汽油，也可以掺入部分焦化汽油、热裂化汽油、直馏汽油和油田凝析油等炼厂平衡不掉的劣质汽油。如以低辛烷值直馏组分为原料时，汽油马达法辛烷值（MON）可提高20个单位左右。这对平衡全厂原料和提高汽油产品辛烷值是至关重要的。当汽油提升管反应器加工劣质直馏汽油时，由于汽油反应生焦少，催化剂活性下降很少，因此，使用后的催化剂还可直接进入重油提升管反应器继续使用，实现催化剂在2个反应器串联流向，有利于多产柴油。

2.催化剂适应能力强

FDFCC工艺对催化剂的反应活性、选择性、抗金属性能以及流化、磨损及水热稳定性能的要求和常规FCC或RFCC一样，没有特殊要求。随着原料性质和产品方案的变化，采用某些能增进塔底油裂化、抗金属污染、能多产柴油、多产液化气、降低硫质量分数的催化剂或助剂，对FDFCC工艺十分有利。

3.装置操作弹性大

当炼油厂的加工装置具备生产清洁燃料产品条件，重整、汽油选择性加氢脱硫等有富裕的情况下，若原料充足，汽、柴油市场看好时，可以利用第二提升管来扩大处理量。反之，如原料供应不足，市场疲软，可以关闭第二提升管反应器，实现单提升管操作。

当采用扩大处理量的方案时，2根提升管反应器可以分别进新鲜原料和回炼油，实现选择性裂化。回炼油是更难裂化的原料，可以在第二提升管反应器中采用更苛刻的反应条件使之充分裂化，提高转化率和产品选择性。此时，由于重油提升管反应器加工的全部是新鲜原料，有利于保护催化剂活性、提高单程转化率和装置处理量。

四、工业应用结果

FDFCC工艺在清江石化公司、长岭分公司、大庆炼化公司等多家炼厂得到了工业应用。无论采用低温方案或是高温方案，FDFCC工艺均可将催化汽油烯烃体积分数降低至16%以下，芳烃质量分数增加15%；RON提高1.2～1.8个单位，MON提高0.7～1.6个单位；硫质量分數降低22%～24%；虽然苯含量有所增加，但增加幅度很小。同时，高温有利于多产丙烯。若按重油提升管反应器产生的汽油全部单程通过汽油提升管反应器计，丙烯产率增加2%～3%。要产生更多的丙烯，可采用更高的反应温度。

五、结论

本实验结果表明灵活多效双提升管催化裂化工艺技术能大幅度降低汽油的烯烃含量和硫氮等杂质的含量，显著提高汽油的辛烷值。汽油的烯烃含量可降低20～30个百分点，汽油的硫含量降低15%～25%，汽油研究法辛烷值和马达法辛烷值可分别提高1～2个单位；灵活多效双提升管催化裂化工艺技术能大幅度增产丙烯和丁烯等化工原料，是重油催化裂化装置生产清洁汽油和提高加工效益的一项切实可行的工艺技术。

参考文献：

[1] 虞正恺.灵活多效催化裂化工艺（FDFCC）集总动力学模型的研究[J].华东理工大学，2012.

[2] 欧阳福生.凌巧.虞正恺.灵活多效催化裂化工艺反应动力学模型研究[J].高校化学工程学报，2015（5）.

[3] 郝玺龙.桂建舟.闫鸿飞.FDFCC多产汽油工艺研究[J].现代化工，2014（10）.