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(zhì)油為原料、利用擇形催化反應(yīng)制取氣體烯爛的新技術(shù)。其中催化裂解I型（DCC-I）以生產(chǎn)最大量丙烯為主要目的，催化裂解R型（DCC-R）以生產(chǎn)最大量異丁烯和異戊烯、兼產(chǎn)丙烯和高辛烷值優(yōu)質(zhì)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(shí)現(xiàn)了煉油工藝向石油化工的延伸，開創(chuàng)了一條以重質(zhì)油為原料直接制取低碳烯爛的新途徑，達(dá)到國際先進(jìn)水平。由于目的產(chǎn)品不同，DCC-I和DCC-II兩者采用的反應(yīng)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(yīng)時(shí)間、反應(yīng)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(yīng)器型式提升管十床層催化劑CRP反應(yīng)溫度，C540-580劑油比9-15注水量，m%15-25產(chǎn)品分布，m%H2C211.91C3C442.22C5+汽油26.606.606.076.000.60100.00烯姓:產(chǎn)率，m%21.0314.035.13-0.36-汽油性質(zhì)RONC99.3MONC84.782.5催化裂解利用擇形催化反應(yīng)原理，將重質(zhì)原料油選擇性裂化成低碳?xì)怏w烯g,其丙烯產(chǎn)率是常規(guī)FCC的3倍以上。異丁烯和異戊烯產(chǎn)率也達(dá)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(diǎn)催化裂解是碳正離子反應(yīng)機(jī)理和自由基反應(yīng)機(jī)理共同作用的結(jié)果，其裂解氣體產(chǎn)物中乙烯所占的比例要大于催化裂化氣體產(chǎn)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(chǎn)率遠(yuǎn)大于催化裂化，液體產(chǎn)物中芳爛含量很高。一催化裂解的反應(yīng)溫度很高，分子量較大的氣體產(chǎn)物會(huì)發(fā)生二次裂解反應(yīng)，另外，低碳烯燒會(huì)發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成烷燒，也會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)或者芳構(gòu)化反應(yīng)生成汽柴油。油油炭失計(jì)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(yīng)機(jī)理一般來說，催化裂解過程既發(fā)生催化裂化反應(yīng)，也發(fā)生熱裂化反應(yīng)，是碳正離子和自由基兩種反應(yīng)機(jī)理共同作用的結(jié)果， 但是具體的裂解反應(yīng)機(jī)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(yīng)機(jī)理占主導(dǎo)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(yīng)機(jī)理占主導(dǎo)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(jī)理和自由基機(jī)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(xué)反應(yīng)一烷姓：分解反應(yīng)烯姓：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)、芳構(gòu)化反應(yīng)環(huán)烷姓:：分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳香爛

5、：脫烷基反應(yīng)、側(cè)鏈異構(gòu)化（3個(gè)C以上） 、多環(huán)縮合反應(yīng) 1.2.21.2.2 催化裂解化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)-IIm0，-n!3，-U1）烷姓:斷鍵在正構(gòu)中間，異構(gòu)在叔C原子的ß鍵。&a-1，p”2）烯爛很活波，反應(yīng)速率快，催化主要反應(yīng)。分解反應(yīng)速率2倍燒爛，規(guī)律與燒爛相似，異構(gòu)有骨架異構(gòu)、雙鍵位移異構(gòu)、幾何異構(gòu)三種。氫轉(zhuǎn)移造成汽油飽和和催化劑失活。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)比分解反應(yīng)慢的多。低溫高活性有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，高溫相對(duì)抑止氫轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)高辛烷值汽油。芳構(gòu)化主要是脫氫形成。3）環(huán)烷姓:斷鍵成烯姓;和斷側(cè)鏈?zhǔn)錍原子的ß鍵，速率較快。氫轉(zhuǎn)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(yīng)在側(cè)鏈C-C之間，側(cè)鏈長易斷裂?？偟膩碚f分解反應(yīng)是主反應(yīng):分解速率烯姓:環(huán)烷姓:、異構(gòu)烷姓：正構(gòu)烷姓:芳姓:辛烷值大小順序：芳姓:、異構(gòu)烯姓：異構(gòu)烷姓:、烯姓：環(huán)烷姓:正構(gòu)烷姓:總結(jié)催化裂解反應(yīng)存在5種：分解（裂化）反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)-縮合、聚合等生焦反應(yīng)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(gè)方面：原料組成、催化劑性質(zhì)、操作條件和反應(yīng)裝置。原料油性質(zhì)的影響。一般來說，原料油的H/C比和特性因數(shù)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(chǎn)率越高；原料的殘?zhí)恐翟酱螅颉?/p>

7、氮以及重金屬含量越高，則低碳烯姓:產(chǎn)率越低。各族姓:類作裂解原料時(shí)，低碳烯姓:產(chǎn)率的大小次序一般是：烷姓：環(huán)烷姓:異構(gòu)烷姓:芳香姓:。5催化劑的性質(zhì)。 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(chǎn)品分布的重要因素。裂解催化劑應(yīng)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(chǎn)物的收率盡可能低，同時(shí)還應(yīng)具有高的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于沸石分子篩型裂解催化劑，分子篩的孔結(jié)構(gòu)、酸性及晶粒大小是影響催化作用的三個(gè)最重要因素；而對(duì)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(duì)催化裂解的影響與其對(duì)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(zhuǎn)化率越高，低碳烯爛產(chǎn)率也越高；反應(yīng)溫度越高，劑油比越大，則原料油轉(zhuǎn)化率和低碳烯爛產(chǎn)率越高，但是焦炭的產(chǎn)率也變大；由于催化裂解的反應(yīng)溫度較高，為防止過度的二次反應(yīng)，因此油氣停留時(shí)間不宜過長；而反應(yīng)壓力的影響相對(duì)較小。從理論上分析，催化裂解應(yīng)盡量采用高溫、短停留時(shí)間、大蒸汽量和大劑油比的操作方式，才能達(dá)到最大的低碳烯姓:產(chǎn)率。反應(yīng)器是催化裂解產(chǎn)品分布的重要影響因素。反應(yīng)器型式主要有固定床、移動(dòng)床、流化床、提升管和下行輸送床反應(yīng)器等。針對(duì)CPP工藝，采用純提升管反應(yīng)器有利于多產(chǎn)乙烯，采用提升管加流化床

9、反應(yīng)器有利于多產(chǎn)丙烯。2.催化裂解技術(shù)特點(diǎn)-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(yīng)-再生、分儲(chǔ)以及吸收穩(wěn)定三個(gè)系統(tǒng)。原料油經(jīng)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(gòu)烯燒操作模式）反應(yīng)器中，與熱的再生催化劑接觸進(jìn)行催化裂解反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分儲(chǔ)后再進(jìn)一步進(jìn)行分離。沉積了焦炭的待生催化劑經(jīng)蒸汽汽提后送入再生器中，與空氣接觸進(jìn)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(yīng)器循環(huán)使用并提供反應(yīng)所需熱量，進(jìn)行反應(yīng)-再生系統(tǒng)熱平衡操作。催化裂解技術(shù)適合于加工重質(zhì)原料油，由于催化劑的使用，其反應(yīng)溫度比傳統(tǒng)蒸汽裂解低2

10、00250oC。同時(shí)它還可以靈活調(diào)整操作，實(shí)現(xiàn)最大量丙烯或最大量丙烯和異構(gòu)烯燒生產(chǎn)。由于烯燒產(chǎn)品中雜質(zhì)含量低，因此不需要加氫精制即可得到聚合級(jí)產(chǎn)品。5-操作參數(shù)一除原料性質(zhì)和催化劑外，催化裂解的主要操作參數(shù)有反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、劑油比和稀釋蒸汽量。DCC-I型和DCC-II型的反應(yīng)溫度分別為5600c左右和530oC左右。DCC采用較長的停留時(shí)間以保證裂解汽油進(jìn)行二次裂解反應(yīng)生成輕烯姓:。由于DCC的高轉(zhuǎn)化率以及大量氣體的生成，其反應(yīng)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(yīng)所需要的熱量。 低的油氣分壓有利于目的產(chǎn)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(chǔ)上發(fā)展起來的。表1列出了與FCC相比，DCC技術(shù)的主要彳正0表 1.1.DCCDCC 和 FCCFCC 的一般對(duì)比%U，一-v）F-n,V工藝名稱項(xiàng)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(yīng)器提升管提升管和/或床層生徐F一相同主分儲(chǔ)塔9一0高汽/液比穩(wěn)定塔/吸收塔基準(zhǔn)較大壓縮機(jī)一.魴卡*11JL/2操作條件反應(yīng)部分工藝技術(shù)特點(diǎn)：一.反應(yīng)部分?jǐn)M采用石科院的催化裂解（簡稱D

12、CC）工藝技術(shù)。催化裂解反應(yīng)主要是一系列并行順序的吸熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度有利于加快這類反應(yīng)以提高轉(zhuǎn)化率,此外大劑油比、低空速、低油氣分壓均對(duì)多產(chǎn)氣體烯姓:有利。根據(jù)DCC工藝的要求，并結(jié)合本裝置具體特點(diǎn)，為進(jìn)一步改善產(chǎn)品分布，提高液化氣產(chǎn)率、降低焦炭產(chǎn)率，在提升管反應(yīng)器設(shè)計(jì)中采用以下一系列措施。采用預(yù)提升技術(shù)：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(shè)計(jì)的霧化效果好的原料油噴嘴，并適當(dāng)提高原料油預(yù)熱溫度，降低進(jìn)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(yīng)器的串聯(lián)反應(yīng)技術(shù)：提升管出口

13、設(shè)置旋分器，使油氣與催化劑快速分離，終止二次反應(yīng)，減少干氣及焦炭產(chǎn)率。汽提段采用高效汽提技術(shù)：汽提段經(jīng)過對(duì)擋板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可提高汽提效率并降低汽提蒸汽用量，同時(shí)適當(dāng)加大催化劑再汽提段的停留時(shí)間。采取上述措施使得催化劑在從進(jìn)入提升管至離開沉降器汽提段的整個(gè)過程中均處于優(yōu)化狀態(tài)。通過預(yù)提升段盡可能地使催化劑流動(dòng)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(dá)到瞬間汽化、反應(yīng)的目的。沉降器內(nèi)采用兩級(jí)旋風(fēng)分離器使反應(yīng)油氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間盡可能縮短。加之完善的汽提設(shè)施，從而達(dá)到提高目的產(chǎn)品收率，降低焦炭產(chǎn)率之目的。.2.52.5 再生部分工藝技術(shù)特點(diǎn)：一再生部分采用高速床-湍流床

14、兩段再生技術(shù)，具技術(shù)主要特點(diǎn)如下：一c很高的總燒焦強(qiáng)度?？焖俅?湍流床主風(fēng)串聯(lián)兩段再生技術(shù)是我國催化裂化方面第一項(xiàng)專利技術(shù)，已有十多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。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(zhì)條件，使其具有很高的燒焦強(qiáng)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(kuò)散， 從而提高了二段的燒焦強(qiáng)度，這樣使總的燒焦強(qiáng)度達(dá)到很高，基本是已有各種再生方式中最高的。高的燒焦強(qiáng)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(shù)所追求的.反.應(yīng)Y帛度基準(zhǔn)再生溫度基準(zhǔn)齊ij油比6基準(zhǔn)停留時(shí)間-基準(zhǔn)油氣分

15、壓基準(zhǔn)一稀釋蒸汽量一基準(zhǔn)+050oC相同1.52倍較長較低較多主要目標(biāo)之一。良好的再生效果。由于其具有很高的燒焦強(qiáng)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(dá)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(diào)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(shù)措施，主要體現(xiàn)在：改進(jìn)再生劑抽出口型式，增加再生線路輸送能力，使催化劑進(jìn)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。“兩器”高度低，差壓小，特別是提升管和反應(yīng)油氣管線較短，為反應(yīng)及抑制副反應(yīng)提供了有利條件。主風(fēng)分配采用新型的分布管，不僅主風(fēng)分布均勻，抗磨損，而且使用壽命長。.評(píng)價(jià)催化裂化原料的指標(biāo)：微分組成、特性因數(shù)K值、相對(duì)密度、苯胺點(diǎn)、殘?zhí)?、含硫量、含氮量、金屬含量?儲(chǔ)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(chǎn)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(shù) K K 標(biāo)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|(zhì)的多少。儲(chǔ)分油0.4%,-渣油48%,生焦大，熱量過剩，因此現(xiàn)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(zhuǎn)化率下降、汽油產(chǎn)率下降、氣體產(chǎn)率上升，產(chǎn)品選擇性差，小于0.3%氮含量多，堿性氮化物能強(qiáng)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(duì)使油品安定性下降。金