催化裂化工藝是重油的輕質(zhì)化和改質(zhì)的重要手段，加強(qiáng)對(duì)催化裂化工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高石油催化裂化的效率。催化裂化反應(yīng)的特點(diǎn)是順序反應(yīng)，得到各種合格的產(chǎn)品后，最終剩余的是焦炭，將其在再生器中燒掉，減少對(duì)環(huán)境造成的污染，因此，催化裂化工藝具有非常好的環(huán)保特性。

催化裂化是現(xiàn)代煉化企業(yè)最重要的原油二次加工過(guò)程之一，是重油輕質(zhì)化的主要工藝技術(shù)。自1936 年世界上第一套固定床催化裂化工業(yè)裝置誕生以來(lái)，在80余年的發(fā)展歷程中，催化裂化技術(shù)經(jīng)歷了20世紀(jì)40～50年代的移動(dòng)床工藝和流化床工藝的平行發(fā)展時(shí)期，以及60年代的流化催化裂化工藝的快速發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代以后，伴隨著分子篩催化劑的開(kāi)發(fā)成功和不斷改進(jìn)，提升管流化催化裂化工藝逐漸成為催化裂化過(guò)程的主導(dǎo)工藝技術(shù)。

催化裂化工藝技術(shù)的發(fā)展與催化裂化催化劑的進(jìn)步密不可分。催化裂化催化劑由最初的天然片狀酸性白土、粉狀硅酸鋁、微球硅酸鋁，發(fā)展到合成硅酸鋁，以及目前普遍采用的分子篩催化劑。

分子篩催化劑也在隨著催化裂化原料、工藝、產(chǎn)品需求的變化而變化，各種功能化的催化裂化催化劑不斷開(kāi)發(fā)成功，其活性、選擇性和穩(wěn)定性不斷提升。分子篩催化劑中的活性分子篩組分包括X型分子篩、Y型分子篩、超穩(wěn)Y型分子篩、稀土Y型分子篩和擇形分子篩ZSM-5等，其他組分包括各種基質(zhì)、黏結(jié)劑和助劑等。

催化裂化過(guò)程所加工的原料從最開(kāi)始的柴油餾分和減壓餾分油到摻煉脫瀝青油、焦化蠟油、頁(yè)巖油、常壓渣油、減壓渣油、渣油加氫脫硫裝置的常壓渣油，甚至直接加工常壓渣油或減壓渣油等，原料適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。

從所加工原料來(lái)看，催化裂化技術(shù)經(jīng)歷了最初的柴油餾分的固定床催化裂化、發(fā)展階段的蠟油餾分(VGO)催化裂化，以及目前較為普及的重油催化裂化(RFCC)。RFCC裝置除少數(shù)是加工純常壓渣油或減壓渣油以外，多數(shù)是加工蠟油摻兌渣油的混合原料。

隨著市場(chǎng)需求的變化和催化裂化技術(shù)的進(jìn)步，催化裂化的原料由輕變重，目的產(chǎn)品也從最初的汽油擴(kuò)展到汽油和柴油、液化氣和汽柴油、液化氣和高辛烷值汽油，以及低碳烯烴和高辛烷值汽油，或發(fā)展為以生產(chǎn)低碳烯烴和BTX為目的的新技術(shù)。

盡管催化裂化的原料和目的產(chǎn)品要求已經(jīng)發(fā)生了很大變化，但基于傳統(tǒng)習(xí)慣，大多數(shù)企業(yè)仍然按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)裝置的單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行考核管理，如催化劑單耗、噸原料能耗、輕質(zhì)油收率等，無(wú)法適應(yīng)催化裂化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展、衍生出不同的功能化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)。

為提高不同類型生產(chǎn)裝置的管理水平，分類管理至關(guān)重要。筆者認(rèn)為有必要基于目的產(chǎn)物、催化劑、工藝條件和產(chǎn)品分離流程的不同，將催化裂化技術(shù)進(jìn)一步劃分為常規(guī)催化裂化、催化裂解和催化熱裂解，建議劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：

①催化裂化：以汽油、柴油或輕循環(huán)油為目的產(chǎn)物，液化氣為副產(chǎn)物，氣體產(chǎn)物產(chǎn)率15%～20%;反應(yīng)溫度480～540 ℃，催化劑的主要活性組分為Y型分子篩。

②催化裂解：以LPG(丙烯、丁烯等)為主要目的產(chǎn)物之一，兼顧高辛烷值汽油組分的生產(chǎn)，氣體產(chǎn)物產(chǎn)率30%～50%;反應(yīng)溫度520～570 ℃，催化劑的主要活性組分為擇形分子篩。

③催化熱裂解：以低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯等)為主要目的產(chǎn)物，兼顧高辛烷值汽油組分或輕質(zhì)芳烴的生產(chǎn)，氣體產(chǎn)物產(chǎn)率大于50%;反應(yīng)溫度560～700 ℃，使用含擇形分子篩或金屬氧化物的催化劑。

1、多產(chǎn)柴油催化劑

研究認(rèn)為，對(duì)重油催化裂化主要是載體的貢獻(xiàn)，對(duì)此，多產(chǎn)柴油催化劑載體的活性應(yīng)適當(dāng)提高，多產(chǎn)柴油催化劑所含分子篩應(yīng)有發(fā)達(dá)的二次孔道，并適當(dāng)降低分子篩酸強(qiáng)度以控制中間餾分裂化。

在對(duì)載體的提升這方面，依靠的就是通過(guò)載體表面積、孔徑、酸度分布來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，將酸性和活性保持在一定的范圍內(nèi)，這樣能夠讓裂解大分子的能力提升，原料在進(jìn)行催化裂化的時(shí)候，優(yōu)先生成分子大小合適的烴，從而實(shí)現(xiàn)基質(zhì)和分子篩的活性與酸性的最優(yōu)組合，達(dá)到多產(chǎn)柴油的目的。

2、多產(chǎn)丙烯催化劑及助劑

FCC丙烯占據(jù)了丙烯生產(chǎn)量的三分之一。在FCC裝置增長(zhǎng)輕烯烴的有效辦法中，通常都是對(duì)催化劑或擇型助劑進(jìn)行選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)，用助劑來(lái)提升烯烴產(chǎn)量的辦法有很多。多數(shù)多產(chǎn)丙烯催化劑均是對(duì)ZSM型分子篩或負(fù)載堿土金屬等進(jìn)行改性或改變硅鋁比而獲得的。

目前的丙烯催化劑大多都是使用ZSM-5分子篩，而且對(duì)ZSM-5分子篩進(jìn)行改性之后其水熱穩(wěn)定性以及對(duì)低碳烯烴的選擇性都比較優(yōu)秀，且不會(huì)對(duì)汽油的主要指標(biāo)造成負(fù)面影響。

3、汽油脫硫催化劑

脫硫劑最開(kāi)始的時(shí)候只是用來(lái)消除再生煙里面硫的氧化物，不太應(yīng)用到液態(tài)產(chǎn)品上，因?yàn)槠湫Ч缓?，并且催化裂化汽油脫硫劑的重點(diǎn)問(wèn)題是脫硫活性組分和載體組分。

4、降低汽油烯烴含量的催化劑

在催化劑中提高稀土的含量可以減少烯烴的含量，提升氫的轉(zhuǎn)移能力，不過(guò)同樣也會(huì)降低汽油的辛烷值。所以這兩者之間是有矛盾的，企業(yè)也在著手解決這兩者的矛盾，研發(fā)降烯烴催化劑。

1、提高液化氣收率助劑

國(guó)內(nèi)煉廠采用的多產(chǎn)液化氣助劑主要有CHO、CHP、RMG等系列催化劑。長(zhǎng)嶺煉廠開(kāi)發(fā)的CA助劑，可使液化氣收率提高1%～2%，液化氣中異構(gòu)烯烴增加2%～3%，C4增加7.5%左右，總液收提高1.3%，油漿收率降低1%～2%，干氣產(chǎn)率增加1.6%左右，汽油辛烷值提高0.5個(gè)單位。

2、提高汽油產(chǎn)率助劑

BCA-105助劑是由Intercat公司研發(fā)的，這種助劑只要加入6%就能讓油漿收率降低四分之一，汽油的收率增加5%，并且不會(huì)對(duì)焦炭產(chǎn)率造成影響，干氣稍微會(huì)降低。

3、抗重金屬催化劑及其助劑

鎳和釩是會(huì)對(duì)RFCC催化劑產(chǎn)生影響的兩種主要金屬，為了應(yīng)對(duì)不同的金屬影響問(wèn)題，研發(fā)了不同的抗金屬催化劑和助劑。我國(guó)生產(chǎn)的全白土催化劑LB-1的抗污染能力比較優(yōu)秀，抗釩催化劑LV- 23 則是側(cè)重于將重油進(jìn)行轉(zhuǎn)化，擁有不錯(cuò)的輕油選擇性和焦炭選擇性。為了針對(duì)釩的影響，可以將捕釩劑加入催化劑內(nèi)，這樣就可以避免釩的危害?？菇饘僦鷦┑膽?yīng)用前景非常廣闊，可以根據(jù)不同裝置需要來(lái)進(jìn)行選擇和調(diào)整。

4、助燃劑

助燃劑的主要作用就是消除煙氣里面的一氧化碳，在氧化鋁或氧化硅上面加載鉑或鈀。當(dāng)催化劑含鉑為1～2μg/g時(shí)，可使煙氣中CO低于1000μg/g。還有一種稀土助燃劑的效果也能達(dá)到鉑的效果，并且可以釋放α氧以強(qiáng)化燃燒，提高催化劑活性。

5、硫轉(zhuǎn)移劑

環(huán)境污染以及裝置的腐蝕都是因?yàn)檫M(jìn)料里面的硫的化合物。原料經(jīng)過(guò)催化裂化之后，原料中一半的硫會(huì)形成硫化氫進(jìn)入氣體，40%進(jìn)入液體產(chǎn)品中，剩下的就存在于焦炭中。硫轉(zhuǎn)移劑的作用就是消除再生煙氣里面的二氧化硫，對(duì)煙氣中二氧化硫含量進(jìn)行控制。

1、雙提升管FCC工藝

為使產(chǎn)品分布達(dá)到合理狀態(tài)，且同時(shí)對(duì)各種類型的材料實(shí)施加工處理，國(guó)際上一些企業(yè)開(kāi)始研究此項(xiàng)工藝，并在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

在使用此工藝時(shí)，可將兩種不同類型的材料分別放入到兩根管中，在各自的溫度等條件下，可讓產(chǎn)品分布達(dá)到理想狀態(tài)。有研究人員進(jìn)行改進(jìn)，在提升管的工藝上與傳統(tǒng)工藝無(wú)明顯區(qū)別，但改變劑油比、溫度，讓兩個(gè)參數(shù)達(dá)到更高水平，使輕催化汽油在另外一根提升管內(nèi)進(jìn)行回?zé)挘┑漠a(chǎn)出率達(dá)到較高水平。

使用此工藝可以根據(jù)煉油企業(yè)的各種需求實(shí)現(xiàn)各種類型的產(chǎn)品分布。比如，為讓汽油、氣體的產(chǎn)出率達(dá)到最高水平，可讓柴油、餾分等再次返回到原本的提升管實(shí)施回?zé)?。在苛刻度達(dá)到較高水準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行催化裂化，符合產(chǎn)品分布要求。

2、MIP工藝

此工藝使用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的串聯(lián)提升管反應(yīng)裝置，利用匹配的工藝條件，將反應(yīng)提升管劃分為兩個(gè)區(qū)域：首個(gè)區(qū)域在溫度、劑油比均處于較高水平的條件下進(jìn)行反應(yīng)，苛刻度比普通的反應(yīng)高，對(duì)重質(zhì)原料油進(jìn)行處理后，生成烯烴的速度較快;另外一個(gè)區(qū)域的提升管達(dá)到一定高度，等到催化劑回到此區(qū)域后，和冷卻介質(zhì)混合在一起之后，讓反應(yīng)溫度降低到一定水平，使反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，對(duì)芳烴等物質(zhì)的生成起到積極作用。

此工藝讓催化裂化工藝的二次反應(yīng)得到增強(qiáng)，使氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)得到控制，產(chǎn)品的分布與性質(zhì)得到改進(jìn)。

3、FDFCC工藝

此工藝是靈活多效催化裂化工藝的英文簡(jiǎn)稱。在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，催化裂化裝置在我國(guó)汽油、柴油等生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，使用該工藝生產(chǎn)的油品所占比例十分之大。

我國(guó)尚處于發(fā)展中國(guó)家階段，市場(chǎng)對(duì)柴油的需求比汽油高，催化裂化的生產(chǎn)方式不能滿足市場(chǎng)需求，在石油工業(yè)迅速發(fā)展的情況下，國(guó)內(nèi)較多煉油公司正邁向油化一體化，如此就要求催化裂化工藝能生產(chǎn)更大量的烯烴。

FDFCC工藝，使用的雙提管是以并聯(lián)的方式進(jìn)行處理。其中一根負(fù)責(zé)對(duì)重油進(jìn)行處理，使用傳統(tǒng)工藝，另一根負(fù)責(zé)處理FCC汽油，讓汽油中的烯烴含量降低到較低水平，同時(shí)提升丙烯含量。這個(gè)工藝有較強(qiáng)的靈活性：原料具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，生產(chǎn)方案的調(diào)整較為便利。

4、高選擇性催化裂化工藝

當(dāng)前，渣油催化裂化方法對(duì)重油的處理效果最好。但這個(gè)方面依舊存在較大提升空間，因?yàn)楝F(xiàn)有的處理手段在氫原子分配等方面依舊在繼續(xù)改進(jìn)。

利用小型固定流化床對(duì)大慶蠟油實(shí)施處理，在MLC～500催化劑的支持下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，對(duì)劑油比進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)烴類生成物的轉(zhuǎn)化率的控制。在轉(zhuǎn)化率不斷增大的同時(shí)，焦炭產(chǎn)率等數(shù)值也隨之上升，重油轉(zhuǎn)化率與干氣等方面的選擇存在沖突。

據(jù)此可以分析，在單獨(dú)使用一種煉油技術(shù)在油品煉制過(guò)程中存在較強(qiáng)的局限性，對(duì)烴類物質(zhì)的碳?xì)浞峙洚a(chǎn)生負(fù)面影響。重油在轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的干氣、焦炭等物質(zhì)，在轉(zhuǎn)化率處于上升狀態(tài)時(shí)，也在小幅度增加。但在轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度后，兩種物質(zhì)的生成量開(kāi)始快速增加，此時(shí)就是產(chǎn)出這兩種物質(zhì)的最佳時(shí)機(jī)。