催化裂化

　　催化裂化工艺是重油的轻质化和改质的重要手段，加强对催化裂化工艺的优化设计，提高石油催化裂化的效率。催化裂化反应的特点是顺序反应，得到各种合格的产品后，Z终剩余的是焦炭，将其在再生器中烧掉，减少对环境造成的污染，因此，催化裂化工艺具有非常好的环保特性。

催化裂化发展

　　催化裂化是现代炼化企业Z重要的原油二次加工过程之一，是重油轻质化的主要工艺技术。自1936 年世界上diyi套固定床催化裂化工业装置诞生以来，在80余年的发展历程中，催化裂化技术经历了20世纪40～50年代的移动床工艺和流化床工艺的平行发展时期，以及60年代的流化催化裂化工艺的快速发展阶段。20世纪70年代以后，伴随着分子筛催化剂的开发成功和不断改进，提升管流化催化裂化工艺逐渐成为催化裂化过程的主导工艺技术。

　　催化裂化工艺技术的发展与催化裂化催化剂的进步密不可分。催化裂化催化剂由Z初的天然片状酸性白土、粉状硅酸铝、微球硅酸铝，发展到合成硅酸铝，以及目前普遍采用的分子筛催化剂。

　　分子筛催化剂也在随着催化裂化原料、工艺、产品需求的变化而变化，各种功能化的催化裂化催化剂不断开发成功，其活性、选择性和稳定性不断提升。分子筛催化剂中的活性分子筛组分包括X型分子筛、Y型分子筛、超稳Y型分子筛、稀土Y型分子筛和择形分子筛ZSM-5等，其他组分包括各种基质、黏结剂和助剂等。

　　催化裂化过程所加工的原料从Z开始的柴油馏分和减压馏分油到掺炼脱沥青油、焦化蜡油、页岩油、常压渣油、减压渣油、渣油加氢脱硫装置的常压渣油，甚至直接加工常压渣油或减压渣油等，原料适应性不断增强。

　　从所加工原料来看，催化裂化技术经历了Z初的柴油馏分的固定床催化裂化、发展阶段的蜡油馏分(VGO)催化裂化，以及目前较为普及的重油催化裂化(RFCC)。RFCC装置除少数是加工纯常压渣油或减压渣油以外，多数是加工蜡油掺兑渣油的混合原料。

　　随着市场需求的变化和催化裂化技术的进步，催化裂化的原料由轻变重，目的产品也从Z初的汽油扩展到汽油和柴油、液化气和汽柴油、液化气和高辛烷值汽油，以及低碳烯烃和高辛烷值汽油，或发展为以生产低碳烯烃和BTX为目的的新技术。

催化裂化分类

　　尽管催化裂化的原料和目的产品要求已经发生了很大变化，但基于传统习惯，大多数企业仍然按统一的标准对生产装置的单项指标进行考核管理，如催化剂单耗、吨原料能耗、轻质油收率等，无法适应催化裂化技术已经发展、衍生出不同的功能化技术的现实。

　　为提高不同类型生产装置的管理水平，分类管理至关重要。笔者认为有必要基于目的产物、催化剂、工艺条件和产品分离流程的不同，将催化裂化技术进一步划分为常规催化裂化、催化裂解和催化热裂解，建议划分标准如下：

　　①催化裂化：以汽油、柴油或轻循环油为目的产物，液化气为副产物，气体产物产率15%～20%;反应温度480～540 ℃，催化剂的主要活性组分为Y型分子筛。

　　②催化裂解：以LPG(丙烯、丁烯等)为主要目的产物之一，兼顾高辛烷值汽油组分的生产，气体产物产率30%～50%;反应温度520～570 ℃，催化剂的主要活性组分为择形分子筛。

　　③催化热裂解：以低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯等)为主要目的产物，兼顾高辛烷值汽油组分或轻质芳烃的生产，气体产物产率大于50%;反应温度560～700 ℃，使用含择形分子筛或金属氧化物的催化剂。

催化裂化催化剂

　　1、多产柴油催化剂

　　研究认为，对重油催化裂化主要是载体的贡献，对此，多产柴油催化剂载体的活性应适当提高，多产柴油催化剂所含分子筛应有发达的二次孔道，并适当降低分子筛酸强度以控制中间馏分裂化。

　　在对载体的提升这方面，依靠的就是通过载体表面积、孔径、酸度分布来进行改进，将酸性和活性保持在一定的范围内，这样能够让裂解大分子的能力提升，原料在进行催化裂化的时候，优先生成分子大小合适的烃，从而实现基质和分子筛的活性与酸性的Z优组合，达到多产柴油的目的。

　　2、多产丙烯催化剂及助剂

　　FCC丙烯占据了丙烯生产量的三分之一。在FCC装置增长轻烯烃的有效办法中，通常都是对催化剂或择型助剂进行选择来实现，用助剂来提升烯烃产量的办法有很多。多数多产丙烯催化剂均是对ZSM型分子筛或负载碱土金属等进行改性或改变硅铝比而获得的。

　　目前的丙烯催化剂大多都是使用ZSM-5分子筛，而且对ZSM-5分子筛进行改性之后其水热稳定性以及对低碳烯烃的选择性都比较，且不会对汽油的主要指标造成负面影响。

　　3、汽油脱硫催化剂

　　脱硫剂Z开始的时候只是用来消除再生烟里面硫的氧化物，不太应用到液态产品上，因为其效果不好，并且催化裂化汽油脱硫剂的ZD问题是脱硫活性组分和载体组分。

　　4、降低汽油烯烃含量的催化剂

　　在催化剂中提高稀土的含量可以减少烯烃的含量，提升氢的转移能力，不过同样也会降低汽油的辛烷值。所以这两者之间是有矛盾的，企业也在着手解决这两者的矛盾，研发降烯烃催化剂。

催化裂化助剂

　　1、提高液化气收率助剂

　　国内炼厂采用的多产液化气助剂主要有CHO、CHP、RMG等系列催化剂。长岭炼厂开发的CA助剂，可使液化气收率提高1%～2%，液化气中异构烯烃增加2%～3%，C₄增加7.5%左右，总液收提高1.3%，油浆收率降低1%～2%，干气产率增加1.6%左右，汽油辛烷值提高0.5个单位。

　　2、提高汽油产率助剂

　　BCA-105助剂是由Intercat公司研发的，这种助剂只要加入6%就能让油浆收率降低四分之一，汽油的收率增加5%，并且不会对焦炭产率造成影响，干气稍微会降低。

　　3、抗重金属催化剂及其助剂

　　镍和钒是会对RFCC催化剂产生影响的两种主要金属，为了应对不同的金属影响问题，研发了不同的抗金属催化剂和助剂。我国生产的全白土催化剂LB-1的抗污染能力比较，抗钒催化剂LV- 23 则是侧重于将重油进行转化，拥有不错的轻油选择性和焦炭选择性。为了针对钒的影响，可以将捕钒剂加入催化剂内，这样就可以避免钒的危害。抗金属助剂的应用前景非常广阔，可以根据不同装置需要来进行选择和调整。

　　4、助燃剂

　　助燃剂的主要作用就是消除烟气里面的一氧化碳，在氧化铝或氧化硅上面加载铂或钯。当催化剂含铂为1～2μg/g时，可使烟气中CO低于1000μg/g。还有一种稀土助燃剂的效果也能达到铂的效果，并且可以释放α氧以强化燃烧，提高催化剂活性。

　　5、硫转移剂

　　环境污染以及装置的腐蚀都是因为进料里面的硫的化合物。原料经过催化裂化之后，原料中一半的硫会形成硫化氢进入气体，40%进入液体产品中，剩下的就存在于焦炭中。硫转移剂的作用就是消除再生烟气里面的二氧化硫，对烟气中二氧化硫含量进行控制。

催化裂化工艺

　　1、双提升管FCC工艺

　　为使产品分布达到合理状态，且同时对各种类型的材料实施加工处理，国际上一些企业开始研究此项工艺，并在工业化生产中发挥重要作用。

　　在使用此工艺时，可将两种不同类型的材料分别放入到两根管中，在各自的温度等条件下，可让产品分布达到理想状态。有研究人员进行改进，在提升管的工艺上与传统工艺无明显区别，但改变剂油比、温度，让两个参数达到更高水平，使轻催化汽油在另外一根提升管内进行回炼，丙烯的产出率达到较高水平。

　　使用此工艺可以根据炼油企业的各种需求实现各种类型的产品分布。比如，为让汽油、气体的产出率达到Z高水平，可让柴油、馏分等再次返回到原本的提升管实施回炼。在苛刻度达到较高水准时进行催化裂化，符合产品分布要求。

　　2、MIP工艺

　　此工艺使用经过改进的串联提升管反应装置，利用匹配的工艺条件，将反应提升管划分为两个区域：shou个区域在温度、剂油比均处于较高水平的条件下进行反应，苛刻度比普通的反应高，对重质原料油进行处理后，生成烯烃的速度较快;另外一个区域的提升管达到一定高度，等到催化剂回到此区域后，和冷却介质混合在一起之后，让反应温度降低到一定水平，使反应时间更长，对芳烃等物质的生成起到积极作用。

　　此工艺让催化裂化工艺的二次反应得到增强，使氢转移等反应得到控制，产品的分布与性质得到改进。

　　3、FDFCC工艺

　　此工艺是灵活多效催化裂化工艺的英文简称。在较长一段时间内，催化裂化装置在我国汽油、柴油等生产领域中发挥重要作用，使用该工艺生产的油品所占比例十分之大。

　　我国尚处于发展ZG家阶段，市场对柴油的需求比汽油高，催化裂化的生产方式不能满足市场需求，在石油工业迅速发展的情况下，国内较多炼油公司正迈向油化一体化，如此就要求催化裂化工艺能生产更大量的烯烃。

　　FDFCC工艺，使用的双提管是以并联的方式进行处理。其中一根负责对重油进行处理，使用传统工艺，另一根负责处理FCC汽油，让汽油中的烯烃含量降低到较低水平，同时提升丙烯含量。这个工艺有较强的灵活性：原料具备较强的适应性，生产方案的调整较为便利。

　　4、高选择性催化裂化工艺

　　当前，渣油催化裂化方法对重油的处理效果Z好。但这个方面依旧存在较大提升空间，因为现有的处理手段在氢原子分配等方面依旧在继续改进。

　　利用小型固定流化床对大庆蜡油实施处理，在MLC～500催化剂的支持下开展实验，对剂油比进行调整，实现对烃类生成物的转化率的控制。在转化率不断增大的同时，焦炭产率等数值也随之上升，重油转化率与干气等方面的选择存在冲突。

　　据此可以分析，在单独使用一种炼油技术在油品炼制过程中存在较强的局限性，对烃类物质的碳氢分配产生负面影响。重油在转化过程中产生的干气、焦炭等物质，在转化率处于上升状态时，也在小幅度增加。但在转化率达到一定程度后，两种物质的生成量开始快速增加，此时就是产出这两种物质的Z佳时机。