优化催化裂化装置的烯烃和芳烃生产..docVIP

优化催化裂化装置的烯烃和芳烃生产 摘要：由于越来越多的公司都在努力实现炼油和石化业务一体化，所以增加催化裂化装置石化品产率则成为越来越多的公司关注焦点。 关键词：烯烃 乙烯 丙烯 催化剂 汽油 催化裂化 流化催化裂化（FCC）装置可以生产很多产品。自70多年前催化裂化技术诞生以来，其主要目的是生产高辛烷值燃料，并且目前很多催化裂化装置仍在用于这一目的。然而，FCC装置（FCCU）也可用于生产石化品。特别是随着北美和中东乙烯原料轻质化发展正给世界乙烯产业带来深刻变化，但是乙烷裂解大量普及又造成了新的矛盾，即丙烯供应不足，无法满足世界丙烯需求的不断增长，所以增加催化裂化装置石化品产率则成为越来越多的公司关注点。 1 丙烯产率最大化 在过去10年中，催化裂化装置通常被设计为用于生产大量的丙烯。催化裂化装置加工原料包括常规蜡油和加氢蜡油（GO），以及常压渣油。推动催化裂化装置多产丙烯发展主要包括以下几方面因素，蒸汽裂解装置越来越大，而且更多的是采用乙烷原料，而不是石脑油。使用乙烷进行裂解时只会产生很少的丙烯，因而必须寻找其它来源来满足不断增长的丙烯需求。特别是世界范围内丙烯需求增速预计将超过乙烯需求增速。 现在催化裂化装置也越来越大。普通催化裂化装置处理量约200万吨/年，现在新建装置通常为250至600万吨/年。这些催化裂化装置产能足够支持世界级规模的聚丙烯（PP）生产设施。 为了实现丙烯产率最大，通常要求更高的转化率。提高丙烯产率主要是通过汽油沸程范围的C6-C10烯烃的过度裂化来实现。为了实现较高转换率，必须提高裂化操作条件，即较高的反应器温度，增加催化剂循环速率，较高的剂/油比（C/O），和/或较高的催化剂活性。所有最大化丙烯产率的催化裂化工艺都使用五元环中孔沸石(pentasil）来实现汽油裂化。无一例外，氢含量较高的原料可以产生更多的丙烯。 2 催化裂化装置的设计 多产丙烯的催化裂化装置通常都要求能够增加反应区的苛刻度。设计参数的变化包括： ●通过提升管的改进或增加的床层裂化效果来增加催化裂化过程的停留时间 ●采用下流式反应流程 ●在反应系统中，采用先进的进料喷嘴，配以高水平的注入蒸汽喷射实现进料雾化和最佳的烃分压 ●采用反应器终止技术，以降低干气和结焦 ●由于裂化过程吸热反应，且反应器温度较高，使用较高的剂油比 ●循环回收裂化后的石脑油 ●改进再生器设计，以允许添加多余的燃料以维持再生过程反应 ●使用改良和独特的下游产品回收部分 ●添加产品精制部分，用于生产化学级或聚合级丙烯产品，满足石化品生产 ●反应器设计应满足最高丙烯产率所需要的温度。 2.1 双提升管设计 双提升管的设计方案有很多种。一种配置方式是采用两个平行的反应提升管，反应油气终止于一个共同的反应器-分离器，其中提升管流出物在此合并，然后在一个分馏塔内和下游气体回收部分进行回收。另一种方式也有两个反应器（提升管或向下流动），并设置有独立的终止容器，反应产物被分离后生产燃料，和聚合物级产品。这种设计方案可用于不同的操作模式和不同原料，一个提升管用于生产馏分油或汽油，另一个反应器则用于丙烯生产。由于有两个反应区，这些设计的催化裂化装置可以实现丙烯产率12％（wt）。 2.2 分馏部分 主分馏和气体回收部分也有不同考虑。由于多产丙烯的催化裂化工艺采用高转化率和更高品质的原料，塔底的产率为最小化。这就需要仔细研究主分馏塔的底循环和气体回收部分的热集成情况。另外，丙烷/丙烯分离塔也可以设置在气体回收部分，以生产化学或聚合级丙烯。 3 裂化装置性能 表1为传统汽油催化裂化装置与高烯烃催化裂化装置（HOFCCU）的汽油和轻质烯烃产率对比。最大丙烯产率的缺点牺牲了汽油产率和汽油组成。另外，高苛刻度操作很容易地增加丙烯产率一倍或两倍，但汽油产率将减少25％-50％。汽油组成中总芳烃含量也将增加一倍或两倍。表2为目前催化裂化装置的丙烯产率情况。 表1催化裂化装置汽油和轻质烯烃产率对比 产品典型分布 传统FCC 高烯烃FCC 占新鲜原料%wt 干气 1.5-3 3-12 乙烯 0.5-1.5 2-7 总LPG 16-22 32-44 丙烯 4-7 12-22 丁烯 4-8 8-14 汽油 47-53 30-40 表2 催化裂化装置的丙烯产率 传统FCC 传统FCC 高烯烃FCC 高烯烃FCC FCC FCC+ZSM-5 HSFCC HSFCC+ZSM-5 丙烯产率 3%-5%wt 6%-8%wt 10%-13% wt 15%-20% wt 3.1汽油产量 传统的催化裂化装置以满足汽油生产需求，以重质蜡油（HGOs）或渣油为原料，一般丙烯产率为3％（wt）-5％（wt），实现最大量生产汽油。添加ZSM-5型添加剂后，丙烯产率