催化裂化煉油技術(shù)探討

李永杰 李小芳

摘要：催化裂化是煉油工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在加熱條件下通過添加各種催化劑，促使重質(zhì)油發(fā)生斷鏈脫碳裂化反應(yīng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槠?、柴油等輕質(zhì)油和裂化氣，便可以達(dá)到石油煉制目的。經(jīng)過長期發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用，催化裂化煉油技術(shù)變得越來越成熟，本文對應(yīng)用廣泛的幾種催化裂化煤油技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：催化裂化；煉油；工藝流程；催化劑

煉油技術(shù)水平將會(huì)直接影響石油的生產(chǎn)加工和油質(zhì)，而催化裂化技術(shù)在解決油質(zhì)差、輕質(zhì)油含量低等問題方面有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，可提高石油加工質(zhì)量和能源利用率。要想加快我國石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高石油煉制技術(shù)，便需不斷改進(jìn)和優(yōu)化催化裂化工藝。

1 催化裂化煉油工藝流程

催化裂化煉油是按碳正離子機(jī)理進(jìn)行的，重質(zhì)油在催化劑作用下發(fā)生裂化、異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槭偷榷喾N物質(zhì)。催化裂化工藝流程主要包括原料油催化裂化、催化劑再生及產(chǎn)物分離，先在480530℃溫度和0.140.2MPa壓強(qiáng)環(huán)境下，采用噴注法使煉油原料進(jìn)入提升管反應(yīng)器底部，在催化劑作用下發(fā)生催化裂化反應(yīng)。催化劑在反應(yīng)過程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為保證活性，需進(jìn)行再生處理，具體方法為將空氣通入到再生器內(nèi)，催化劑表面附著的油焦，經(jīng)600730℃高溫燃燒分解為煙氣，氣固分離后可實(shí)現(xiàn)催化劑再生。最后，利用沉降器和旋風(fēng)分離器，將反應(yīng)油氣與催化劑分離，再在分餾塔分出汽油、柴油和重質(zhì)回?zé)捰停纯赏瓿僧a(chǎn)物分離。

2 催化裂化煉油常見技術(shù)類型

2.1 移動(dòng)床催化裂化技術(shù)

[JP2]移動(dòng)床催化裂化技術(shù)在石油煉制中的應(yīng)用是比較普遍的，分別在催化器和再生器中完成裂化反應(yīng)和催化劑再生。實(shí)際操作過程中，在反應(yīng)器中同時(shí)投入煉油原料和催化劑，兩者從反應(yīng)器上半部分下落時(shí)，便會(huì)混合在一起并且發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)混合物到達(dá)反應(yīng)器最下方時(shí)，已經(jīng)發(fā)生過反應(yīng)，催化劑表面附著有油焦，此時(shí)活性降低，不利于煉油，需要在再生器中對催化劑進(jìn)行再生處理，消除表面的油焦。催化劑再生環(huán)節(jié)，需沿著再生器從反應(yīng)器最下方導(dǎo)出分別在反應(yīng)器和再生器中，而催化劑會(huì)移動(dòng)至再生器最上方，再生后再次進(jìn)入到反應(yīng)器。為方便催化劑移動(dòng)，降低摩擦阻力，通常制作成小球，在反應(yīng)器和再生器內(nèi)不容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。同時(shí)，催化劑在移動(dòng)過程中，可實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，不進(jìn)行加熱也會(huì)產(chǎn)生熱量，所以移動(dòng)床可不設(shè)置加熱管。在我國石油加工中，移動(dòng)床催化裂化技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。[JP]

2.2 流化床催化裂化技術(shù)

流化床催化裂化技術(shù)是在移動(dòng)床催化裂化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，可顯著提高生產(chǎn)效率，有著多方面優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前石油加工中所用到的主流催化裂化工藝。在實(shí)際應(yīng)用過程中，將空氣、原料和催化劑一同通入反應(yīng)器內(nèi)，混合后形成的物質(zhì)呈硫磺狀態(tài)，然后再通過催化劑再生，分離提取各種轉(zhuǎn)化物等，完成石油煉制。與移動(dòng)床催化裂化技術(shù)相比，該項(xiàng)煉油工藝所用設(shè)備簡單，發(fā)生故障的幾率較低，可避免風(fēng)險(xiǎn)問題的發(fā)生，生產(chǎn)效率較高，不僅可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，而且還具備同時(shí)處理大量石油催化裂化工作的能力，技術(shù)優(yōu)勢顯著，有著良好的應(yīng)用前景。

2.3 循環(huán)裂化床催化裂化技術(shù)

循環(huán)裂化床催化裂化技術(shù)是一種采用NEXCC催化裂化裝置的煉油工藝，與傳統(tǒng)催化裂化裝置相比，原料和催化劑的更換都比較方便，所用裝置簡單、易于操作，有著良好的工作性能，并且裝置成本較低，同時(shí)可提高汽油加輕質(zhì)烯烴的轉(zhuǎn)化率，最高可達(dá)90%左右。生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，需在同一受壓殼體內(nèi)將一臺(tái)反應(yīng)器和一臺(tái)再生器組合，再生器在外，反應(yīng)器在內(nèi)。所用旋風(fēng)分離器類型為多入口旋風(fēng)分離器。從催化裂化裝置下方將空氣、原料和催化劑通入到反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑作用下，原料發(fā)生催化裂化反應(yīng)生成輕質(zhì)油和裂化氣。使用后的催化劑出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象，進(jìn)入到裝置下方的再生器內(nèi)進(jìn)行再生，同時(shí)對催化劑進(jìn)行加熱升溫，再生后的催化劑會(huì)在供氧空氣的帶動(dòng)下上升，最后進(jìn)入到再生器最上方，用于后續(xù)催化裂化反應(yīng)。

2.4 多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化技術(shù)

MIP是一種多產(chǎn)異構(gòu)烴、降低汽油烯烴含量的催化裂化工藝，在石油煉制生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。整個(gè)反應(yīng)裝置分為管式反應(yīng)器和流化床兩部分，生產(chǎn)操作時(shí)，原料與催化劑先在管式反應(yīng)器內(nèi)混合，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生催化裂化反應(yīng)，反應(yīng)溫度和劑油比都是比較高的，轉(zhuǎn)化率達(dá)到預(yù)期設(shè)定值后，在流化床上進(jìn)行二次催化裂化反應(yīng)。為提高催化劑密度，一般選用設(shè)備直徑較大的流化床，為保證反應(yīng)的充分性，延長油氣停滯時(shí)間，需降低流速，同時(shí)催化劑會(huì)在循環(huán)部分實(shí)現(xiàn)再生，完成異構(gòu)化、芳構(gòu)化和氫的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，如此一來，將會(huì)提高汽油中異構(gòu)烴和芳烴含量，降低烯烴含量，可實(shí)現(xiàn)較為理想的煉油效果。

3 催化裂化煉油常用催化劑

催化劑是催化裂化煉油工藝中必不可少的物質(zhì)，基于石油加工需求的不同，所用催化劑類型也各不一樣，比較常見的有多產(chǎn)柴油催化劑、汽油脫硫催化劑、多產(chǎn)丙烯催化劑等。多產(chǎn)柴油催化劑主要通過改進(jìn)載體表面積、孔徑和端部分布，來增強(qiáng)大分子裂解能力，在催化裂化反應(yīng)過程中，會(huì)優(yōu)先生成分子大小合適的烴，在分子篩一定酸性和活性范圍內(nèi)，保證與基質(zhì)之間組合的最優(yōu)化。脫硫催化劑最開始應(yīng)用于再生煙方面，可以消除硫的氧化物。目前的丙烯催化劑大多使用ZSM5分子篩，而且對ZSM5分子篩改性之后水熱穩(wěn)定性及對低碳烯烴的選擇性都比較優(yōu)秀，且不會(huì)對汽油的主要指標(biāo)造成負(fù)面影響。

4 結(jié)語

對于石油煉制來講，催化裂化的重要性不言而喻，與生產(chǎn)效率和油質(zhì)都存在緊密聯(lián)系，同時(shí)也會(huì)對環(huán)境造成一定影響。要想完善原有生產(chǎn)工藝中的不足，提高煉油技術(shù)水平，便需要加大對催化裂化技術(shù)的研究力度，改進(jìn)生產(chǎn)裝置和作業(yè)，優(yōu)化作業(yè)流程，并不斷開發(fā)新型催化劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加理想的石油煉制效果，使催化裂化技術(shù)更好地服務(wù)于石油生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張國媛.催化裂化反應(yīng)工藝技術(shù)進(jìn)展[J].化工管理，2016，（9）：142.

[2]張建祥.催化裂化工藝及催化劑的技術(shù)進(jìn)展[J].石化技術(shù)，2016，（6）：33.