催化裂解工藝DCC

1、催化裂解工藝（DCC）1 .工藝原理:催化裂解工藝（DCC）是以重質油為原料、利用擇形催化反應制取氣體烯爛的新技術。其中催化裂解I型（DCC-I）以生產最大量丙烯為主要目的，催化裂解R型（DCC-R）以生產最大量異丁烯和異戊烯、兼產丙烯和高辛烷值優(yōu)質汽油為目的。它們所加工的原料可以是蠟油、蠟油摻渣油或二次加工油以及常壓渣油，實現了煉油工藝向石油化工的延伸，開創(chuàng)了一條以重質油為原料直接制取低碳烯爛的新途徑，達到國際先進水平。由于目的產品不同，DCC-I和DCC-II兩者采用的反應器型式、催化劑類型和工藝操作條件都不相同，其差別列于表1。從表1可見，DCC-II的反應時間、反應溫度、劑油比及注水量

2、均低于DCC-I。.表1:DCC-I和DCC-H工藝的主要差另IDCC-I反應器型式提升管十床層催化劑CRP反應溫度，C540-580劑油比9-15注水量，m%15-25產品分布，m%H2C211.91C3C442.22C5+汽油26.606.606.076.000.60100.00烯姓:產率，m%21.0314.035.13-0.36-汽油性質RONC99.3MONC84.782.5催化裂解利用擇形催化反應原理，將重質原料油選擇性裂化成低碳氣體烯g,其丙烯產率是常規(guī)FCC的3倍以上。異丁烯和異戊烯產率也達到FCC的3倍以上。催化裂解工藝開辟了一條制取低碳姓:的新途徑。1.11.1 催化裂解的

3、一般特點催化裂解是碳正離子反應機理和自由基反應機理共同作用的結果，其裂解氣體產物中乙烯所占的比例要大于催化裂化氣體產物中乙烯的比例。在一定程度上，催化裂解可以看作是高深度的催化裂化，其氣體產率遠大于催化裂化，液體產物中芳爛含量很高。一催化裂解的反應溫度很高，分子量較大的氣體產物會發(fā)生二次裂解反應，另外，低碳烯燒會發(fā)生氫轉移反應生成烷燒，也會發(fā)生聚合反應或者芳構化反應生成汽柴油。油油炭失計柴重焦損合DCC-n提升管CIP500-5306-96-105.5934.49.9.775.844.311.00100.0014.29-14.656.13977.”3.，II*CH6.770.420.6996.

4、41.21.2 催化裂解的反應機理一般來說，催化裂解過程既發(fā)生催化裂化反應，也發(fā)生熱裂化反應，是碳正離子和自由基兩種反應機理共同作用的結果， 但是具體的裂解反應機理隨催化劑的不同和裂解工藝的不同而有所差別。在Ca-Al系列催化劑上的高溫裂解過程中，自由基反應機理占主導地位；在酸性沸石分子篩裂解催化劑上的低溫裂解過程中，碳正離子反應機理占主導地位；而在具有雙酸性中心的沸石催化劑上的中溫裂解過程中，碳正離子機理和自由基機理均發(fā)揮著重要的作用。1.2.11.2.1 催化裂解主要的化學反應一烷姓：分解反應烯姓：分解反應、異構化反應、氫轉移反應、芳構化反應環(huán)烷姓:：分解反應、異構化反應、氫轉移反應芳香爛

5、：脫烷基反應、側鏈異構化（3個C以上） 、多環(huán)縮合反應 1.2.21.2.2 催化裂解化學反應的特點-IIm0，-n!3，-U1）烷姓:斷鍵在正構中間，異構在叔C原子的ß鍵。&a-1，p”2）烯爛很活波，反應速率快，催化主要反應。分解反應速率2倍燒爛，規(guī)律與燒爛相似，異構有骨架異構、雙鍵位移異構、幾何異構三種。氫轉移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉移反應比分解反應慢的多。低溫高活性有利于氫轉移反應，高溫相對抑止氫轉移，生產高辛烷值汽油。芳構化主要是脫氫形成。3）環(huán)烷姓:斷鍵成烯姓;和斷側鏈叔C原子的ß鍵，速率較快。氫轉移生成大環(huán)和芳4）芳核在催化裂

6、解條件下極穩(wěn)定。脫烷基反應在側鏈C-C之間，側鏈長易斷裂?？偟膩碚f分解反應是主反應:分解速率烯姓:環(huán)烷姓:、異構烷姓：正構烷姓:芳姓:辛烷值大小順序：芳姓:、異構烯姓：異構烷姓:、烯姓：環(huán)烷姓:正構烷姓:總結催化裂解反應存在5種：分解（裂化）反應氫轉移反應異構化反應芳構化反應-縮合、聚合等生焦反應1.31.3 催化裂解的影響因素同催化裂化類似，影響催化裂解的因素也主要包括以下四個方面：原料組成、催化劑性質、操作條件和反應裝置。原料油性質的影響。一般來說，原料油的H/C比和特性因數K越大，飽和分含量越高，BMCI值越低，則裂化得到的低碳烯姓：（乙烯、丙烯、丁烯等）產率越高；原料的殘?zhí)恐翟酱?，硫?/p>

7、氮以及重金屬含量越高，則低碳烯姓:產率越低。各族姓:類作裂解原料時，低碳烯姓:產率的大小次序一般是：烷姓：環(huán)烷姓:異構烷姓:芳香姓:。5催化劑的性質。 催化裂解催化劑分為金屬氧化物型裂解催化劑和沸石分子篩型裂解催化劑兩種。催化劑是影響催化裂解工藝中產品分布的重要因素。裂解催化劑應具有高的活性和選擇性，既要保證裂解過程中生成較多的低碳烯燒，又要使氫氣和甲烷以及液體產物的收率盡可能低，同時還應具有高的穩(wěn)定性和機械強度。對于沸石分子篩型裂解催化劑，分子篩的孔結構、酸性及晶粒大小是影響催化作用的三個最重要因素；而對于金屬氧化物型裂解催化劑，催化劑的活性組分、載體和助劑是影響催化作用的最重要因素。操作條

8、件的影響。操作條件對催化裂解的影響與其對催化裂化的影響類似。原料的霧化效果和氣化效果越好，原料油的轉化率越高，低碳烯爛產率也越高；反應溫度越高，劑油比越大，則原料油轉化率和低碳烯爛產率越高，但是焦炭的產率也變大；由于催化裂解的反應溫度較高，為防止過度的二次反應，因此油氣停留時間不宜過長；而反應壓力的影響相對較小。從理論上分析，催化裂解應盡量采用高溫、短停留時間、大蒸汽量和大劑油比的操作方式，才能達到最大的低碳烯姓:產率。反應器是催化裂解產品分布的重要影響因素。反應器型式主要有固定床、移動床、流化床、提升管和下行輸送床反應器等。針對CPP工藝，采用純提升管反應器有利于多產乙烯，采用提升管加流化床

9、反應器有利于多產丙烯。2.催化裂解技術特點-工藝流程一催化裂解工藝流程與常規(guī)催化裂化基本相似，包括反應-再生、分儲以及吸收穩(wěn)定三個系統(tǒng)。原料油經蒸汽霧化后送入提升管加流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II,最大量丙烯+異構烯燒操作模式）反應器中，與熱的再生催化劑接觸進行催化裂解反應。反應產物經分儲后再進一步進行分離。沉積了焦炭的待生催化劑經蒸汽汽提后送入再生器中，與空氣接觸進行催化劑燒焦再生。熱的再生催化劑以適宜的循環(huán)速率返回反應器循環(huán)使用并提供反應所需熱量，進行反應-再生系統(tǒng)熱平衡操作。催化裂解技術適合于加工重質原料油，由于催化劑的使用，其反應溫度比傳統(tǒng)蒸汽裂解低2

10、00250oC。同時它還可以靈活調整操作，實現最大量丙烯或最大量丙烯和異構烯燒生產。由于烯燒產品中雜質含量低，因此不需要加氫精制即可得到聚合級產品。5-操作參數一除原料性質和催化劑外，催化裂解的主要操作參數有反應溫度、停留時間、劑油比和稀釋蒸汽量。DCC-I型和DCC-II型的反應溫度分別為5600c左右和530oC左右。DCC采用較長的停留時間以保證裂解汽油進行二次裂解反應生成輕烯姓:。由于DCC的高轉化率以及大量氣體的生成，其反應熱是催化裂化的23倍，因此需要高的催化劑循環(huán)速率和大的劑油比以提供反應所需要的熱量。 低的油氣分壓有利于目的產物烯爛的生成，它增加了氣體的烯爛度，也減少了焦炭的生

11、成。DCC的稀釋蒸汽用量高于催化裂化，但比蒸汽裂解低得多。DCCDCC 與 FCCFCC 的比較-DCC是在FCC基礎上發(fā)展起來的。表1列出了與FCC相比，DCC技術的主要彳正0表 1.1.DCCDCC 和 FCCFCC 的一般對比%U，一-v）F-n,V工藝名稱項目FCC*0*J*，5,.一4DCC原料油重油,重油，最好是石蠟基重油催化劑各種類型的Y型分子篩改性五元環(huán)沸石催化劑催化劑裝置.3”#|0C4-2z反應器提升管提升管和/或床層生徐F一相同主分儲塔9一0高汽/液比穩(wěn)定塔/吸收塔基準較大壓縮機一.魴卡*11JL/2操作條件反應部分工藝技術特點：一.反應部分擬采用石科院的催化裂解（簡稱D

12、CC）工藝技術。催化裂解反應主要是一系列并行順序的吸熱反應，提高反應溫度有利于加快這類反應以提高轉化率,此外大劑油比、低空速、低油氣分壓均對多產氣體烯姓:有利。根據DCC工藝的要求，并結合本裝置具體特點，為進一步改善產品分布，提高液化氣產率、降低焦炭產率，在提升管反應器設計中采用以下一系列措施。采用預提升技術：使催化劑在與原料油接觸之前具有合適的速度和密度，以有利于油氣的充分接觸。jPtf#“，+N&?選用特殊設計的霧化效果好的原料油噴嘴，并適當提高原料油預熱溫度，降低進噴嘴的原料油粘度，確保原料油的霧化效果及油氣接觸效果。.II（“m$采用提升管+床層反應器的串聯反應技術：提升管出口

13、設置旋分器，使油氣與催化劑快速分離，終止二次反應，減少干氣及焦炭產率。汽提段采用高效汽提技術：汽提段經過對擋板結構的改進，可提高汽提效率并降低汽提蒸汽用量，同時適當加大催化劑再汽提段的停留時間。采取上述措施使得催化劑在從進入提升管至離開沉降器汽提段的整個過程中均處于優(yōu)化狀態(tài)。通過預提升段盡可能地使催化劑流動均勻。采用高效霧化噴嘴使催化劑與良好霧化并均勻分布的原料油霧滴接觸，達到瞬間汽化、反應的目的。沉降器內采用兩級旋風分離器使反應油氣在高溫區(qū)的停留時間盡可能縮短。加之完善的汽提設施，從而達到提高目的產品收率，降低焦炭產率之目的。.2.52.5 再生部分工藝技術特點：一再生部分采用高速床-湍流床

14、兩段再生技術，具技術主要特點如下：一c很高的總燒焦強度。快速床-湍流床主風串聯兩段再生技術是我國催化裂化方面第一項專利技術，已有十多年的運行經驗。第一段采用快速床（燒焦罐）再生，由于燒焦罐流化狀況改善了氣體傳質條件，使其具有很高的燒焦強度。第二段利用一段再生后的富氧煙氣通過低壓降大孔分布板形成湍流床， 大大改善了二段再生床層的氣體擴散， 從而提高了二段的燒焦強度，這樣使總的燒焦強度達到很高，基本是已有各種再生方式中最高的。高的燒焦強度意味著低的系統(tǒng)催化劑藏量和高的催化劑置換率，即高的平衡催化劑活性，這也是催化裂化再生技術所追求的.反.應Y帛度基準再生溫度基準齊ij油比6基準停留時間-基準油氣分

15、壓基準一稀釋蒸汽量一基準+050oC相同1.52倍較長較低較多主要目標之一。良好的再生效果。由于其具有很高的燒焦強度，即使在較緩和的再生溫度下(低于700C),再生催化劑定碳也可達0.05wt%左右的水平。在較低的再生溫度和藏量下不僅滿足了定碳要求，而且為降低催化劑水熱失活及提高劑油比創(chuàng)造了有利的條件。-).n%WB|合理的催化劑輸送系統(tǒng)。為確保裝置催化劑循環(huán)量調節(jié)自如，為大劑油比操作創(chuàng)造條件，在催化劑循環(huán)系統(tǒng)(特別是再生線路系統(tǒng))采取了一系列有效技術措施，主要體現在：改進再生劑抽出口型式，增加再生線路輸送能力，使催化劑進入再生立管前充分脫氣，提高再生立管催化劑密度，從而提高再生線路的輸送力。

16、“兩器”采用并列式布置?！皟善鳌备叨鹊停顗盒?，特別是提升管和反應油氣管線較短，為反應及抑制副反應提供了有利條件。主風分配采用新型的分布管，不僅主風分布均勻，抗磨損，而且使用壽命長。.評價催化裂化原料的指標：微分組成、特性因數K值、相對密度、苯胺點、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?儲分組成：.流程范圍300-500C,密度小于0.92g/cm3o爛類族組成：環(huán)烷姓:多的原料，易裂化LPG、GAS多，RON高，催化理想原料。烷姓:多的原料，易裂化，產氣體高，gas少，RON低。芳姓:多，難裂化，LPG、GAS少，生焦量多。爛類的生焦能力排序：芳姓:烯姓:環(huán)烷姓:烷姓：特性因數 K K 標明原料的裂化性能和生焦傾向，K值越大，易裂化，生焦傾向小。殘?zhí)挤从沉嗽现猩刮镔|的多少。儲分油0.4%,-渣油48%,生焦大，熱量過剩，因此現在的催化裂化要解決生焦量大的問題,解決剩余熱的問題。含硫、含氮-硫含量多，轉化率下降、汽油產率下降、氣體產率上升，產品選擇性差，小于0.3%氮含量多，堿性氮化物能強烈吸附在催化劑表面，中和酸性中心，造成活性降低，小于0.5%;中性氮化物對使油品安定性下降。金