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。
催化裂化發(fā)展催化裂化是現(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)。
催化裂化分類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。
催化裂化催化劑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。
催化裂化助劑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。
催化裂化工藝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)。
2018-09-03 11:25:57 630 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1359.html 熱門(mén)標(biāo)簽: