5.2 两段提升管催化裂化工艺
在常规提升管反应系统中,油气和催化剂沿提升管上行,边流动边反应,在反应过程中 不断有焦炭沉积在催化剂表面上,是催化剂的活性及选择性急剧下降。研究表明,在反应进行1S左右之后,催化剂的活性下降率50%左右。因此,在提升管反应器的后半段,是在催化剂性能比较恶劣的条件下进行转化反应的,另外催化原料油和初始反应中间产物的反应性能各不相同,而现有提升管反应器都让其经历同样的反应条件。新的两段提升管催化裂化工艺,克服了以上缺点。
6 我国的催化裂化技术与国外先进技术的差距
6.1 催化剂性能的差距
我国催化裂化催化剂和国外产品相比,催化剂的活性、选择性、水热稳定性等性质均在同一水平,而且配方基本相同,均采用超稳Y 型分子筛、高岭土和粘合剂制成,1987~1990年,国内开发的超稳Y 型催化剂和国外催化剂处于同等水平,但从1996~1997 年以后,国产新催化剂性能明显优于国外同时代的新产品,国产渣油催化剂具有更好的重油裂化能力,抗金属污染,优良的焦炭选择性,并且在催化剂单耗上也低于国外。我国开发的催化裂化家族技术所用的催化剂具有世界水平。在今后裂化催化剂与国外的竞争中,关键是要开发新一代的分子筛裂化活性组分,从近期看,国内外在新型分子筛方面均难有突破。催化助剂,特别是环保助剂与国外差距明显拉大。多功能型助剂在国外已工业化,如NO 还原和CO 氧化助剂、脱SOx 剂等,国内只有CO 助燃剂在工业装置上应用。
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6.2 FCC 催化剂生产技术的差距
我国裂化催化剂生产的规模经济不如国外,只有20~30kt/a,使成本处于劣势。国外催化剂厂生产规模为每年十几万吨至几十万吨。兰州炼油化工总厂催化剂经过三年奋斗虽然已经取得了“三个95 %”的成果,使生产技术与国外差距缩短了一些,但仍存在催化剂制备的原材料不稳定、不精细和生产成本高等问题,在原材料的处理和加工、成品的储存、调配和包装上,需要继续完善并改造。?
6.3 FCC 装置运转水平
我国催化裂化装置运转水平不高,表现在催化裂化装置的主要经济技术指标上有明显的差距包括:FCC 装置的能耗高、催化剂单耗高、装置加工损失率偏高、开工周期短、装置利用率低等。全球FCC 单套装置平均规模为2000~3000 kt/a,我国为900~1000 kt/a。
6.4 工艺技术及设备制造、自动化技术水平不高
国内MSCC 类的新工艺需下功夫加以开发应用。进料喷嘴尚需进一步改进和正确实用,直联封闭式旋风分离器、多段汽提以及混合温度控制、分别进料的技术国内尚是空白,有待开发。FCC 装置设备和自动化水平较低,研究开发能力不足,工程能力不强。计算机在线、离线调优,先进控制及专家系统等的差距更大。 ?
6.5 汽油辛烷值较低
国外FCC 汽油辛烷值全馏分平均为MON 80.5,RON 92,最高MON 83,RON 96;最低MON 78,RON 89。我国FCC汽油辛烷值MON 为78~81、RON 为88~92;大部分加工石蜡基原油的厂家?,FCC 汽油MON 一般为78~79,RON 在88 以下。这将给汽油升级换代带来困难。
6.6 我国企业平均规模和单套装置能力偏低
全球FCC 单套装置平均规模为2000~3000 kt/a,我国为900~1000 kt/a。
6.7 工艺技术及设备制造、自动化技术水平不高
国内MSCC 类的新工艺需下功夫加以开发应用。进料喷嘴尚需进一步改进和正确实用,直联封闭式旋风分离器、多段汽提以及混合温度控制、分别进料的技术国内尚是空白,有待开发。FCC 装置设备和自动化水平较低,研究开发能力不足,工程能力不强。计算机在线、离线调优,先进控制及专家系统等的差距更大。
7 未来我国催化裂化的发展方向
基于我国原油资源的特点和FCC 在二次加工能力中占绝对比重的现状,未来FCC 仍然是我国重油轻质化和生产汽油的主要加工技术。加强技术创新,注重现有工艺、催化剂、工程技术和生产技术的改进以及现有装置的改造。FCC 装置将会在高苛刻度下运转,尽可能掺炼更多的渣油,实现炼油工业尽可能低的投资把原油转变成符合环保法规要求的石油产品。所以为逐步调整原油加工工艺的结构,近几年,催化裂化技术的发展正围绕着以下几个方面::
(1)加工重质原料油;过去,催化裂化原料只仅限于减压分馏油,由于对轻质油的需求量日益增长,重油催化裂化技术的开发就愈显重要,如常压渣油的加工、沥青残渣油的脱除等,以此来提高经济效益。因此,直接炼常压渣油或催化裂化掺炼渣油技术具有很大的发展空间。现在以渣油为裂化原料主要遇到两个困难:第一,渣油含有较多的沥青质和多环芳烃,这就造成裂化时焦炭产率比较高;第二,重金属严重污染了催化剂,极大地降低了催化剂的选择性和活性。而要解决这些困难主要需要大力发展催化剂和新工艺技术。例如,催化剂方面,研制一种新型的抗金属污染能力强、耐磨性能和稳定性优良、选择性高的催化剂以及钝化金属的技术;工艺技术方面,在研究生焦过程机理的基础上对设备和工艺条件进行改进,以减少焦炭产率。
(2)提高汽油的高辛烷值;为提高环境质量,各国都要求降低汽油中的含铅量甚至达到无铅标准,因此,如何提高催化裂化汽油的辛烷值,成为科技工作者普遍关注的题。
(3)降低能耗费用;重油催化裂化时能耗与焦炭的产率成正比,我们可以通过降低焦炭产率的方式来降低催化裂化装置能耗。除此之外,还可以通过充分利用再生烟气CO 的燃烧热、发展再生烟气热能利用技术来实现我们所要达到的目的。
(4)降低环境污染;催化裂化装置运行过程中对大气也会造成严重的污染,其排放的主要污染源有:CO、NOx、SOx 和再生烟气中的一些粉尘;还有一些碱渣等都会对我们的生存环境造成严重的威胁。机理的基础上对设备和工艺条件进行改进,以减少焦炭产率。
8 FCC 面临的挑战
传统的催化裂化原料主要是减压馏分油。由于对轻质油的需求不断增长以
及原油价格的提高,利用催化裂化技术加工重质原料油如常压重油、脱沥青残渣等可以得到较大的经济效益。如何解决在加工重质原料油时焦碳产率高、重金属污染催化剂严重等问题,是催化裂化催化剂和工艺技术发展中的一个重要方向。催化裂化装置能耗较大,降低能耗的潜力也较大。降低能耗的主要方向是降低焦碳产率、充分利用再生烟气中CO 的燃烧热以及发展再生烟气热能利用技术等。催化裂化装置的主要污染源是再生烟气中的粉尘、CO、SO2 和NOx。随着环境保护立法日趋严格,消除污染的问题也日益显得重要。例如,结合我国国情多产柴油;又如多产丙烯、丁烯、甚至是多产乙烯的新催化剂和工艺技术。为了正确设计、预测以及应用计算机优化控制,都需要有正确的模拟催化裂化过程的数学 模型。由于催化裂化过程的复杂性,在这方面还有许多要研究和开发的技术。
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