柳召永，張忠東，高雄厚，張海濤

（中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心，蘭州730060）

1 前 言

兩段提升管催化裂化技術是中國石油大學開發(fā)的新型催化裂化技術。該技術的核心思想是分段反應、催化劑接力、短反應時間和大劑油比［1－3］。丙烯是重要的基本有機化工原料，主要來源于石腦油蒸氣裂解和催化裂化過程。在分析和研究丙烯生成規(guī)律以及兩段提升管催化裂化工藝技術特點的基礎上，李春義等［4－7］提出兩段提升管催化裂解多產丙烯兼顧生產汽油和柴油的技術路線（TMP）。中國石油蘭州化工研究中心在深入分析兩段提升管催化裂解多產丙烯工藝特點的基礎上研制出配套催化劑LCC－300。中國石油大慶煉化分公司以中國石油大學（華東）的研究成果為基礎，由中國石油華東勘察設計院進行工程設計，對其120kt/a催化裂解（DCC）裝置進行技術改造，建成相同生產規(guī)模的TMP工業(yè)試驗裝置。本課題使用TMP配套催化劑LCC－300在TMP工業(yè)試驗裝置上進行試驗。

2 實 驗

2.1 實驗方法

實驗室催化裂解試驗在單段提升管裝置上進行，其流程示意如圖1所示。實驗過程中將原料由預熱爐加熱到預定溫度，由齒輪泵輸入到提升管底部的噴嘴中，與高溫水蒸氣混合、霧化后進入提升管，在提升管中與從再生器來的高溫再生劑接觸、混合并進行反應。油氣與催化劑在提升管頂部進行分離，待生劑經過汽提后送入再生器再生，油氣經二級冷凝分離成裂化氣和液體產物。將得到的液體產物進行實沸點蒸餾，低于205℃的餾分為汽油餾分，205～350℃為柴油餾分，其余為重油餾分。經實沸點蒸餾得到的汽油和重油餾分混合后作為二段提升管進料。根據(jù)一段和二段提升管產物分布歸一化計算得到兩段提升管總的反應結果。煙氣在摩澤朗泰紅外煙氣分析儀上進行在線分析；裂化氣在Varian GC－3800C氣相色譜上進行分析；液體產物在Agilent 6890N色譜上進行模擬蒸餾，確定其中的汽油、柴油和重油餾分的含量。

圖1 實驗室單段提升管催化裂化裝置示意

2.2 催化劑性質

兩段提升管催化裂解多產丙烯專用催化劑LCC－300的主要物化性質見表1。

表1 LCC－300催化劑物化性質

2.3 原料性質

實驗所用原料為大慶常壓渣油，其性質見表2。從表2可以看出，大慶常壓渣油是典型的石蠟基原料，飽和分和氫含量高，膠質、瀝青質、殘?zhí)俊⒅亟饘俸枯^低，是理想的催化裂解多產氣體的原料。

表2 大慶常壓渣油性質

3 結果與討論

3.1 LCC－300催化劑的實驗室評價

在實驗室中型提升管評價試驗中，新鮮原料進一段提升管，在與普通催化裂化相近或略高的溫度、反應原料停留時間1.2s左右的條件下操作，盡量多產LPG、高烯烴含量的汽油和高品質的催化裂化柴油。將一段提升管生成的液體產物經實沸點蒸餾抽出柴油，汽油和重油（大于350℃餾分）混合后進二段提升管再次反應，將汽油中的烯烴選擇性地轉化為LPG，同時進一步提高重油轉化率。二段提升管進料中的重油已經進行過一次反應，相對較難轉化，因此二段提升管的反應溫度和劑油比較一段提升管要有所提高、反應原料的停留時間要有所延長。

以大慶常壓渣油為原料，采用LCC－300催化劑，在實驗室單段提升管催化裂化裝置上模擬兩段提升管反應，結果如表3所示。從表3可以看出，一段提升管反應產物中丙烯產率為18.43%、汽油中烯烴質量分數(shù)為45.54%。高烯烴含量的汽油作為二段提升管的原料，是催化轉化為丙烯的理想原料，二段提升管反應相對于大慶常壓渣油原料的丙烯產率為3.84%。從二段提升管反應后的汽油組成來看，烯烴質量分數(shù)大幅度下降到13.48%，芳烴質量分數(shù)升高到59.44%，由于芳烴含量較高，汽油的辛烷值沒有因烯烴含量的降低而損失。大慶常壓渣油通過兩段催化裂解反應，丙烯收率達到22.27%。

表3 實驗室兩段提升管催化裂解反應產物分布與汽油組成

3.2 TMP工業(yè)試驗

120kt/a TMP工業(yè)試驗采用LCC－300催化劑，裝置反應－再生系統(tǒng)的主要操作條件見表4。在TMP工業(yè)試驗裝置進入正常運行狀態(tài)后，一段提升管采用混合C4與大慶常壓渣油組合進料，二段提升管為回煉輕汽油、回煉油和回煉油漿組合進料。TMP技術由于采用了輕、重原料組合進料工藝，在提升管出口溫度與兩段提升管催化裂化技術相近的條件下，可使劑油比大幅度提高；對重質進料而言，一段和二段提升管的劑油比分別達到8和18。說明在不提高提升管出口溫度的條件下可實現(xiàn)劑油比的大幅度提高，因而對于強化催化裂化反應、減少干氣的生成具有重要的意義。

表4 TMP工業(yè)試驗裝置反應－再生系統(tǒng)操作條件

對TMP裝置進行標定，產物分布結果如表5所示。從表5可以看出，使用TMP技術配套LCC－300催化劑，產物中丙烯收率達到20.38%，總液體收率82.95%，干氣和焦炭的總收率僅為13.99%。說明LCC－300催化劑在多產丙烯、減少干氣和焦炭生成方面具有優(yōu)勢。

表5 TMP工業(yè)試驗產物分布 w，%

4 結 論

在分析兩段提升管催化裂解多產丙烯工藝特點的基礎上研制出TMP技術配套LCC－300催化劑。采用該催化劑，在實驗室中型單段提升管反應裝置上進行模擬兩段提升管試驗，結果表明，在丙烯收率22.27%的情況下，總液體收率為80.08%，汽油組分的烯烴含量為13.48%，芳烴含量為59.44%，可作為高辛烷值汽油調合組分。在TMP工業(yè)試驗裝置上使用配套LCC－300催化劑，一段提升管采用混合C4與大慶常壓渣油組合進料，二段提升管為回煉輕汽油、回煉油和回煉油漿組合進料，裝置標定結果表明，在丙烯收率20.38%的情況下，總液體收率為82.95%，干氣和焦炭產率之和僅為13.99%。說明配套催化劑LCC－300在多產丙烯、減少干氣和焦炭生成方面具有優(yōu)勢。

［1］ Shan Honghong，Dong Huijie，Zhang Jianfang，et.al.Experimental study of two－stage riser FCC reactions［J］.Fuel，2001，80（8）：1179－1185

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［4］ 李春義，袁起民，陳小博，等.兩段提升管催化裂解多產丙烯研究［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2007，31（1）：118－121

［5］ Li Chunyi，Yang Chaohe，Shan Honghong.Maximizing propylene yield by two－stage riser catalytic cracking of heavy oil［J］.Ind Eng Chem Res，2007，46（14）：4914－4920

［6］ 高永地，山紅紅，楊朝合，等.兩段提升管催化裂解多產乙烯丙烯新工藝的實驗室研究［J］.石油煉制與化工，2008，39（4）：46－50

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