基于变径流化床的高效灵活的催化裂化技术开发

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2024-0904

摘要/Abstract

摘要：

为应对催化裂化（FCC）技术面临市场需求及其变化的挑战，基于复杂催化反应关键步骤及其调控理论的认识，借助变径流化床催化反应工程，开发出了定向调控双分子反应深度及类型、单分子反应深度的催化裂化工艺，并实现单分子和双分子反应灵活切换，从而使FCC技术具有足够的生产方案灵活性。本文介绍了石油烃在催化剂上发生复杂催化反应关键步骤及其调控理论认识，由此基于市场对产品需求变化，灵活调控中间体过渡态的反应深度与方向，开发出高效灵活催化裂化技术，并持续丰富变径流化床催化反应工程技术内涵。高效灵活的催化裂化技术可以在短时间内将汽油生产方案切换到低碳烯烃生产方案；反之亦然。本文可为低成本渐进式炼油转型发展提供技术支撑和应对策略。

关键词: 复杂催化反应, 变径流化床, 催化裂化, 汽油, 低碳烯烃

Abstract:

In order to meet the challenges of market demand and its changes in fluid catalytic cracking (FCC) technology, based on the understanding of the key steps of complex catalytic reaction and its regulation theory, a FCC process with directional regulation of bimolecular reaction depth and type and monomolecular reaction depth was developed by means of diameter-transformed fluidized bed catalytic reaction engineering, and the flexible switching between monomolecular and bimolecular reactions was realized, so that FCC technology had sufficient flexibility in production schemes. This paper introduces the key steps and regulation theory of complex catalytic reaction of petroleum hydrocarbons on catalysts. Based on the change of market demand for products, the reaction depth and direction of intermediate transition state are flexibly regulated, and efficient and flexible FCC technology is developed, and the connotation of catalytic reaction engineering technology of diameter-transformed fluidized bed is continuously enriched. Efficient and flexible FCC technology can switch gasoline production scheme to light olefins production scheme in a short time, and vice versa, providing technical support and coping strategies for the transformation and development of low-cost progressive refining.

Key words: complex catalytic reactions, diameter-transformed fluidized bed, fluid catalytic cracking, gasoline, light olefins

中图分类号:

许友好, 何鸣元. 基于变径流化床的高效灵活的催化裂化技术开发[J]. 化工进展, 2024, 43(11): 5985-5994.

XU Youhao, HE Mingyuan. Development of efficient and flexible fluid catalytic cracking technology based on diameter-transformed fluidized bed[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2024, 43(11): 5985-5994.

图/表 16

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项目	起源或市场需求	开发的技术名称和年代	流化床类型	主要解决流化问题
变径流化床催化反应工程	更高的汽油质量	双反应区的变径流化床催化裂化工艺，2000年前后	变径流化床	不同流型之间平稳过渡
流化床催化反应工程	更多的汽油量	反应与再生循环的密相流化床催化裂化工艺，20世纪40年代	密相流化床	催化剂在再生器与反应器之间密相输送
项目	工艺技术诞生的重要性及拓展	特点及功能	对催化反应学科贡献及成熟度
变径流化床催化反应工程	开启了流化床精准调控复杂反应途径之门，丰富催化反应工程科学内涵	多流型共存，传热和传质效率高，满足复杂催化反应各反应途径热力学和动力学差异要求	变径流化床催化反应工程，处于研发前期，将湍流床、快速床和输送床耦合于单器流化床，后期应用前景广阔
流化床催化反应工程	开启流化床及流态化技术理论研究与工业应用，使处于萌芽时期的流态化技术迅速成为催化反应工程重要分支之一	单一流型，传热和传质效率高，满足吸热或放热强的催化反应	流化床催化反应工程，自1942年至今80余年，由鼓泡床拓展到湍流床、快速床和输送床，仍有创新空间

项目	起源或市场需求	开发的技术名称和年代	流化床类型	主要解决流化问题
变径流化床催化反应工程	更高的汽油质量	双反应区的变径流化床催化裂化工艺，2000年前后	变径流化床	不同流型之间平稳过渡
流化床催化反应工程	更多的汽油量	反应与再生循环的密相流化床催化裂化工艺，20世纪40年代	密相流化床	催化剂在再生器与反应器之间密相输送
项目	工艺技术诞生的重要性及拓展	特点及功能	对催化反应学科贡献及成熟度
变径流化床催化反应工程	开启了流化床精准调控复杂反应途径之门，丰富催化反应工程科学内涵	多流型共存，传热和传质效率高，满足复杂催化反应各反应途径热力学和动力学差异要求	变径流化床催化反应工程，处于研发前期，将湍流床、快速床和输送床耦合于单器流化床，后期应用前景广阔
流化床催化反应工程	开启流化床及流态化技术理论研究与工业应用，使处于萌芽时期的流态化技术迅速成为催化反应工程重要分支之一	单一流型，传热和传质效率高，满足吸热或放热强的催化反应	流化床催化反应工程，自1942年至今80余年，由鼓泡床拓展到湍流床、快速床和输送床，仍有创新空间

装置所属企业代号	工艺专利商	处理量 /t·a^-1	反应器型式	生产方案	原料性质（加氢重油）			催化剂单耗 /kg·t^-1	汽油产率 /%	焦炭产率 /%	汽油烯烃体积分数/%
装置所属企业代号	工艺专利商	处理量 /t·a^-1	反应器型式	生产方案	密度/kg·m^-3	残炭值/%	Ni+V/μg·g^-1	催化剂单耗 /kg·t^-1	汽油产率 /%	焦炭产率 /%	汽油烯烃体积分数/%
A	国外著名专利商	350×10⁴	常规提升管	汽油	930	5.80	14.5	1.35	41.03	9.17	49.8
B	中国石化	350×10⁴	变径流化床	汽油	936	5.45	19.2	1.02	45.16	8.08	24.4

装置所属企业代号	工艺专利商	处理量 /t·a^-1	反应器型式	生产方案	原料性质（加氢重油）			催化剂单耗 /kg·t^-1	汽油产率 /%	焦炭产率 /%	汽油烯烃体积分数/%
装置所属企业代号	工艺专利商	处理量 /t·a^-1	反应器型式	生产方案	密度/kg·m^-3	残炭值/%	Ni+V/μg·g^-1	催化剂单耗 /kg·t^-1	汽油产率 /%	焦炭产率 /%	汽油烯烃体积分数/%
A	国外著名专利商	350×10⁴	常规提升管	汽油	930	5.80	14.5	1.35	41.03	9.17	49.8
B	中国石化	350×10⁴	变径流化床	汽油	936	5.45	19.2	1.02	45.16	8.08	24.4

项目	工艺类型
项目	FCC	IHCC
合计	100.00	100.49^①
密度(20 ℃)/kg·m^-3	928.6	930.6
残炭/%	5.15	5.06
产物分布/%
干气	3.56	1.94
液化气	17.66	14.05
汽油	44.72	47.44
轻循环油	17.67	28.60
FGO	0	0.42
油浆	6.38	0
焦炭	9.74	7.69
损失	0.27	0.35