两段提升管催化裂化系列技术..doc

? 两段提升管催化裂化系列技术 ? 杨朝合 山红红 张建芳 石油大学重质油国家重点实验室(东营 257061) 摘要 面对催化裂化原料重质化和高目的产品收率、高产品质量的要求，以及多产丙烯等低碳烯烃的要求，两段提升管催化裂化（TSRFCC）具有极大的优越性。通过调整操作方案和反应条件，TSRFCC技术可以根据原料性质和生产目的，以非凡的灵活性高效完成各种生产任务，形成了TSRFCC的系列技术。 关键词 催化裂化 反应工艺 TSRFCC ? 催化裂化过程投资少、操作费用低、原料适应性强，轻质产品收率高，技术成熟，是目前炼油厂利润的主要来源，在相当长的一段时期内仍将是石油加工企业最重要的蜡油和渣油转化为高价值轻质油品的重油轻质化手段[1-2]。目前我国车用汽油的80%、柴油的三分之一左右来自于催化裂化过程。1936年建成世界上第一套固定床催化裂化工业装置，20世纪60年代由于分子筛催化裂化催化剂的出现，发展了提升管催化裂化技术并沿用至今。近年来，研制出了各种类型的催化裂化催化剂以适应于不同的原料和不同的加工方案，甚至可以做到“量体裁衣”；围绕着提升管反应器，在进料雾化喷嘴、预提升段及终端气固分离设备等方面也有较大的改进。这些技术进步都对提高催化裂化过程的目的产品产率做出了重要贡献，但在过去的近半个世纪中一直存在着“重”催化剂开发“轻”工艺技术研究的倾向。 由于石油资源的重质化和劣质化，以及对轻质油品需求的迅速增加，催化裂化所加工的原料越来越重，因此，提高目的产品产率和改善产品分布一直是催化裂化技术进步的主旋律。然而随着环保法规的日趋严格，汽柴油质量升级步伐加快，催化裂化特别是重油催化裂化目前面临着前所未有的困难，如何在保证目的产品收率和汽油辛烷值不减少的前提下降低催化汽油烯烃含量是当务之急。石油化工工业的快速发展，对丙烯的需求量大增，通过催化裂化工艺可以高效实现多产丙烯，并已成为炼油和化工原料生产相结合典范。简单地进行催化汽油回炼或使用降烯烃催化剂，以及延长反应物流在反应器中的停留时间实现汽油烯烃含量的降低，总是以牺牲汽柴油收率、总液体收率或柴油质量为代价[3]。 两段提升管催化裂化（TSRFCC—Two-Stage Riser Fluid Catalytic Cracking）技术，在中国石油天然气股份公司的支持下，由石油大学（华东）开发成功。与传统催化裂化技术相比，TSRFCC技术具有极强的操作灵活性，可显著提高装置的加工能力和目的产品产率，同时增加柴汽比，提高柴油的十六烷值，或有效降低催化汽油的烯烃含量，或显著提高丙烯等低碳烯烃产率。本文将介绍TSRFCCTM 系列化技术的特点，工业应用和实验室研究结果。 1 TSRFCC技术的流程描述 TSRFCC技术反应系统的示意图如图1所示，打破了原来单一的提升管反应器型式和反应-再生系统流程，用优化的两段提升管反应器取代原来的单一提升管反应器，构成两路循环的新的反应-再生系统流程。TSRFCC技术与在常规催化裂化反应-再生系统基础上再设一个单独处理汽油的反应器的“双提升管术”不同，根据对催化裂化过程的化学反应工程规律的研究[4]，TSRFCC技术的两段提升管反应器得到优化设计。 新鲜催化原料进入第一段提升管反应器与再生催化剂接触进行反应，油剂混合物进入沉降器进行油剂分离，油气去分馏塔，结焦催化剂经汽提后去再生器烧焦再生；循环油（包括在一段提升管未反应的催化原料，即一段重油，以及回炼油和油浆）进入第二段提升管反应器与再生催化剂接触反应，油剂混合物进入沉降器进行油剂分离，油气去分馏塔，结焦催化剂经汽提后去再生器烧焦再生。第二段提升管反应器的进料除循环油外，根据生产目的不同可以包括部分催化汽油，如果生产目的为多产低碳烯烃或最大程度降低汽油烯烃含量时，催化汽油进料喷嘴在下，循环油进料喷嘴在上；当生产目的为多产汽柴油，适度降低汽油烯烃含量时，喷嘴设置则相反，汽油进料喷嘴在循环油之上。 2 TSRFCC技术的基本原理 TSRFCC技术通过催化剂接力、分段反应、短反应时间和大剂油比操作，可有效强化催化裂化过程的催化反应，抑制不利的二次反应和热裂化反应。 所谓催化剂接力是指当原料经过一个适宜的反应时间、由于积炭致使催化剂活性下降到一定程度时，及时将其与油气分开并返回再生器，需要继续进行反应的中间物料在第二段提升管与来自再生器的另一路催化剂接触，形成两路催化剂循环。显然，就整个反应过程而言，催化剂的整体活性及选择性大大提高，催化反应所占比例增大，有利于降低干气和焦炭产率。 常规催化裂化的一个致命弱点就是不同性质的反应物在同一个提升管反应器内进行反应，富含芳烃、难于裂化的循环油容易汽化、扩散、吸附到催化剂的活性位上，而容易反应的新鲜原料却因难以汽化而抢占催化剂的活性位的能力较弱，二者混合