重油催化裂解生产烯烃技术.doc

1、1重油深度加工利用技术的新进展重油催化裂解制烯烃技术评介（提要）前言石油与重油的深度加工利用问题一、 重油加工利用技术进展 二、 重油催化裂解制烯烃技术综合评介1、技术开发背景2、技术特点（1）CPP 技术（2）HCC 技术2、技术进展情况（1）工业化进展（2）工试结果3、技术经济与社会效益分析（1）技术经济分析（2）社会效益分析三、 应用前景与发展建议1、 应用前景（1） 对石化工业发展的意义（2） 对中小炼油企业发展的意义2、 发展建议2重油深度加工利用技术的新进展重油催化裂解制烯烃技术评介前言石油及其深度加工利用问题，一直是炼油和石化工业发展的重大课题 石油逐渐得到人类社会的重视和利用现

2、代石油工业从1859 年世界上真正具有工业生产意义的第一口工业石油井美国埃德温德雷克算起，还不足 150 年的历史。石油在开初仅用来提炼灯油，其余的轻、重组份（汽油和重油）都被排弃。十九世纪八十年代电灯的发明，使灯油市场也受到打击，但是当十九世纪末福特发明汽车后使汽油得到利用，随后，重油等其它石油炼制产品也逐渐得到了重视和利用。 石油成为世界经济的发动机二十世纪的两次世界大战，使石油成为世界经济的发动机和世界工业发展的润滑剂与促进剂；以石油为龙头所牵动工业经济的是一条不断延长的产业链石油工业带动了整个工业的发展。例如，廉价的石油剌激了以内燃机为动力的汽车、飞机等新兴工业产业的发展, 而这些产业

3、的发展又带动了钢铁、冶金、橡胶、玻璃等工业的发展。 石油开创了人类社会的新文明石油工业的发展促进了以石油为原料的化学工业的发展，产生了新型的石化工业、3合成材料工业、化肥工业等等。这不仅使现代石化产品渗透到人类社会和生活的各个角落，也促进了农业生产的发展，大幅度提高了粮食产量，从而改善和丰富人类的生活。百年来的世界经济发展历史表明：世界经济因石油的发展而迅速发展，也因石油的短缺而放慢脚步。因此，经济学界有一种观点：二十世纪是石油世纪。石油开创了人类社会的新文明石油文明，使世界上一些发达国家的生活发生了翻天覆地的变化，普遍出现了 “三高“(高工资、高福利、高消费)的局面，家庭劳动和社会服务业普遍

4、实现了电气化，各种家用电器急剧增加，跨地域和跨国家的旅游文化越来越普及，小汽车已成为普通百姓的代步交通工具。人类在二十世纪所创造的史无前例的文明进步，无不与石油文明有关。 石油对世界经济的发展产生着巨大影响据世界经济合作暨发展组织(WECD)的一个量化估价（较为权威）：大约世界原油价格每桶上涨 10 美元，将会推动通货膨胀上升0.5%, 经济增长放慢 0.25% 。 石油的优良性质和低廉价格促进了它的深加工利用石油所以对世界经济发展有如此巨大作用，主要在于石油具有“物美价廉”的优势首先，石油的热值高是煤的两倍，而且石油的基本组份烃类具有极高的开发利用价值；其次，石油是液体，易于储运管理；而特别

5、值得一提的是4石油的价格相对较低，非常有利于发展深加工利用。1973年以前，世界油价一直很低，甚至比水还便宜。即使到现在，原油价格已涨到了 40 美元/桶左右，而相对于一桶矿泉水的价格约 80 美元，一桶可口可乐的价格约 79 美元，原油价格也仅为它们的。因此，发展石油的深加工利用，始终是炼油工业的一大课题。重油的加工利用，也一直是炼油加工技术努力发展的一个重要方向。 重油的深加工受到人们的关注随着石油化工的快速发展和石油资源的深化利用，石油化工基础原料烯烃的生产已成为石油深加工中最为重视开发的产品之一。而由于石化市场需求的增长和烯烃生产量的不断扩大，造成了烯烃生产原料的日渐短缺，使烯烃原料的

6、多样化开发和用重油来生产烯烃，成为人们特别关注的问题。5一、重油加工利用技术的新进展重油的深加工利用充分利用石油的有效组份，提高石油的使用价值，是石油炼制加工业发展的主题，其中重油深加工利用技术，是石油加工技术发展的重点、也是一个主要难点。重油加工利用的发展随着石油工业和石油经济的发展，重油加工利用技术已经取得了很大的进展，由初期的简单加工，逐步向深度加工发展。重油加工技术的发展，主要沿着直接利用和改质利用两个思路发展。直接利用的思路，是采用尽可能简单的工艺技术，生产重质油品、重质燃料、沥青等产品。而改质利用的思路，是采用裂解等工艺技术，尽可能多地生产汽油、煤油等附加价值高的轻质油品，并尽可能

7、少地生成气体低分子烃类和焦炭等副产品。重油加工利用技术重油加工技术从加工机理分，大体上可以概括为两类。一类为物理加工技术，如，蒸馏、萃取等多种重油分馏和溶剂脱沥青技术；另一类为化学加工技术有：釜式焦化、热裂化、减粘裂化、连续焦化、灵活焦化等多种热裂解技术，多种氧化沥青技术，多种加氢裂化技术，以及湿式转化（aquaconversion） 、催化热裂解等正在发展中的引入特定功能性催化剂的裂解技术。实际上工业生产中的加工工艺，基本上都是组合加工工艺技术。6重油催化裂解技术新开发的重油催化裂解技术，是以生产乙烯为主要目的产品的重油加工技术。它是最近十多年里，在催化裂化工艺技术基础上，为调整产品结构多产

8、液化气、多产丙烯，而逐步发展起来的重油加工技术。这项技术是中国炼油技术界对世界重油加工技术的一大贡献。中国专利技术 HCC 技术和 CPP 技术以生产乙烯为主要目的产品的重油裂解技术，在世界不少国家都有研究（例如美国、日本等） ，它也是炼油化工技术发展中的一个重点课题，由于中国的研究开发工作起步较早（始于二十世纪八十年中代） ，因此，目前处于世界领先水平，已有两项不同的专利技术成果推向工业试验。即：中国石化洛阳石化工程公司开发的 HCC 技术和中国石化北京石油化工科学研究院开发的 CPP 技术。二、重油催化裂解制烯烃技术综合评介1、技术开发背景发展石化工业需要发展乙烯乙烯生产，在一定程度上已经

9、成为衡量一个国家石油化工工业发展的重要标志，而传统的管式裂解炉制乙烯技术，原料需要使用轻烃（乙烷、石脑油、轻柴油） ，中国的轻烃资源不足，也成为制约中国乙烯石化工业发展的重要因素之一。发展重油深加工利用也是国情的需要中国原油资源不7足，而且多数原油较重，重油组份比例高，有较多的裂解重油原料资源。因此，从利用好重油和增加乙烯原料两个方面来看，催化裂解制烯烃技术的开发，都是客观形势的要求。CPP 和 HCC技术正是适应中国急需发展乙烯而原料又短缺的情况，从国内重油相对较多的实际出发，利用国内催化裂化技术较为成熟的基础条件来开发一项创新技术。 2、技术特点（1）CPP 技术（从 DCC到 CPP 技

10、术）发展历程二十世纪八十年代中期以来，中国石化北京石油化工科学研究院开始从事重油制取低碳烯烃技术的研究，开发出了 DCC、MGG 和 MIO 等催化裂解系列技术，并成功地推向工业化。近年来，在 DCC 技术基础上，通过对催化剂、工艺参数以及装置技术结构的的综合改进，开发出了以制取乙烯为主的重油催化热裂解新技术（CPP） （Catalytic Pyrolysis Process，简称 CPP）工艺过程CPP 是以重油为原料，选用专门研制的分子筛催化剂，采用提升管反应器，催化剂以流态化连续反应-再生循环方式，在比管式炉蒸汽裂解制乙烯更为缓和的操作条件下，来生产乙烯和丙烯的催化裂解制烯烃技术。反应机

11、理催化裂解技术的实质，是一个以催化裂解和热裂解同时存在的化学反应过程。CPP 催化剂具有正碳离子反应和自由基反应双重的催化活性，因此，新催化剂可以更多地生8产乙烯和丙烯。催化剂性能CPP 技术的核心在于 CEP 催化剂，CEP 催化剂是一种酸性沸石催化剂，存在两种具有催化反应活性的酸性中心，一种为质子酸中心（即 B 酸中心） ；另一种为非质子酸中心， （即 L 酸中心） 。石油烃类在催化剂的 B 酸中心催化活性作用下，较容易发生正碳离子反应，产生丙烯和丁烯；而在催化剂的 L 酸中心催化活性作用下，除发生正碳离子反应外，还能进行自由基反应，因此，能较多地裂解产生乙烯。一般的裂化催化剂反应活性中心

12、以 B 酸为主，石油烃类在催化剂的 B 酸中心催化活性作用下，仅能发生正碳离子反应，因此生成的气体烯烃以丙烯和丁烯为主。由于 CEP 催化剂中增添了较多的 L 酸中心活性组分，能够有利于增加自由基反应，从而可以生产大量的乙烯。因此，CPP 使用的 CEP 催化剂活性组分，应具有较高的 L 酸与 B 酸比值，以及较低的氢转移活性和较高的水热稳定性。为此，采用专门研制的活性组分，并对基质、粘结剂以及 CEP 催化剂制备工艺等进行了改进。CEP 催化剂已由中国石化齐鲁石化公司催化剂厂实现了工业生产，工业产品 CEP 催化剂的物理性质与常规催化裂化催化剂相近，磨损指数还优于常规裂化催化剂，表明 CEP

13、 催化剂具有良好的抗磨性能。CPP 催化热裂解工艺的主要特点 适应重质原料（包括 AGO、VGO、渣油、焦化蜡油、脱沥青油，9以及常压渣油等） ，有利于拓宽乙烯原料降低成本； 催化剂综合性能好催化剂是一种专门研制的改性新型择形沸石，具有正碳离子反应和自由基反应双重催化活性和对乙烯、丙烯的选择性，以及水热稳定性； 裂解反应温度低、能耗低投资省催化剂的引入可降低裂解反应的活化能，使裂解乙烯温度较管式炉蒸汽裂解大幅度降低（由 800以上，降至 600650） ，从而降低了生产能耗；由于裂解反应温度低（650） ，再生温度也不很高（760） ，因此，反应再生系统可选用常规催化裂化装置使用的材料，无需选

14、用昂贵的合金钢材料，节省了设备投资； 可利用催化裂化装置改造CPP 技术采用提升管反应器和催化剂流态化连续反应-再生循环操作工艺，总体上与催化裂化工艺完全相同，因此，工艺成熟、操作灵活，也可利用现有 FCC装置来改造；， 操作灵活性大有利于调整生产可根据需要通过调整工艺参数来灵活调整产品结构，例如可实现最大量生产乙烯、或最大量生产丙烯，以及乙烯和丙烯兼顾等多方案操作；（2）HCC 技术开发历程HCC 技术（即，重油直接接触裂解制乙烯工艺Heavy-Oil Contact Cracking） ，是中国石化洛阳石化工程公司从 1989 年开始研究试验，历经十余年的努力开发成功的一种以重油为原料，采

15、用专用催化剂重油裂解制乙烯、丙烯等低10碳烯烃及高芳烃液体产品的新工艺。该技术已获得国家发明专利（授权的两个专利名称为：“重质烃类直接转化制取烯烃的方法”和“多种进料烃类直接转化制取烯烃方法” ；专利号分别为 92105507 和 97119048） ，并向美国了申请专利(被获准授权的专利为：OPETIMIZED PROCESS FOR THE PREPARATION OF OLEFINS BY DIRECT CONVERSION OF MULTIPPE HYDROCABONS；专利授权号为： US 6420621 B2 )。反应机理HCC 技术是在重油催化裂化工艺技术基础上，采用了一种专门研

16、制的催化剂，烃类在催化剂上的裂解反应机理，以自由基热反应为主，催化反应（正碳离子反应）为辅。技术特点适应重质原料（包括 AGO、VGO、渣油、焦化蜡油、脱沥青油，以及常压渣油等） ，有利于拓宽乙烯原料降低成本；催化剂特性HCC 专用催化剂的组成，以 SiO2/Al2O3为基质，主要调控催化活性和选择性的主要影响组分，少量添加沸石分子筛作为调节组分，保证催化剂的基本物化性能，以及其对重油催化裂解活性和选择性，能以自由基热反应为主，催化反应为辅。反应、再生温度高、剂油比高HCC 裂解反应温度 670700（最高 730） ；再生温度 800850；剂油比高（18） 、水油比高（0.3） 。产品结构

17、好在重油深加工技术中 HCC 技术是碳氢利用比11较好的工艺，其原料中所含的氢能较为理想地转移向气体、液化气和轻油，因此，HCC 产品干气中乙烯含量高、液化气中丙烯含量高、液体产品中的芳烃含量高。例如，用常压渣油原料的试验，产品中有约 50%的低碳烯烃（其中乙烯为 24-28%） ；约25-27%的富含芳烃的液体产品。HCC 技术有利于实现单套乙烯装置规模大型化由于 HCC技术的工程化，可立足于成熟的重油催化裂化（RFCC）技术和管式炉蒸汽裂解乙烯技术来组合实现，因此，按 300350 万吨/年规模的重油催化裂解装置计算，单套装置的乙烯生产能力可以达到 6580 万吨/年。3、技术进展情况（1

18、）工业化进展CPP 技术工试情况在中试放大的基础上，石科院与中石化公司BDI 设计中心和中石油股份公司大庆炼化公司合作，将一套 12万吨/年的 DCC 工业装置改造为 8 万吨/年 CPP 工业装置。装置改造中除了将 DCC 工艺改为 CPP 技术外，还集合了乙烷和丙烷管式炉蒸汽裂解制乙烯，以及两段低压中冷油吸收乙烯分离等技术。装置 CPP 改造在工艺技术和工程设计上有不少创新和突破，例如，沉降器和分馏塔顶部增加了油气急冷设施；再生斜管增设脱气罐，并增加了粗汽油、富气加氢系统；PSA 氢气回收提12浓装置，以及还增加了碳二分离、丙烯制冷等设施，形成了一个比较完整的催化热裂解制乙烯成套技术，并于

19、 2000 年 10月2001 年 1 月间进行了工业试验。工业化进展第一套 50 万吨/年 CPP 工业生产装置，已完成了可行性研究，准备在沈阳建设。HCC 技术工试情况在中试的基础上，2000 年 7 月在齐齐哈尔化学工业公司的一套小型工业装置上，进行了以大庆常压渣油为原料的 HCC 工艺短时间的探索性工业试验。工试运转平稳、正常，操作灵活。试验的各项工艺参数基本达到了设计指标，试验表明 HCC 专用催化剂（LCM-5）的活性、选择性、稳定性和流态化综合性能均良好。标定结果表明，在反应时间偏高（2.8秒）的情况下，其乙烯和丙烯的单程裂解质量产率分别为 22%和 15.5%左右，混合丁烯质量

20、产率为 8%左右，乙烷产率为 6-7%，如果考虑乙烷回炼的话乙烯产率可提高到 26-27%，预计工艺条件优化后，产品结构还有调整和优化的可能。另外，分析数据表明，裂解汽油馏分 BTX 含量高（芳烃含量 76%）是很好的化工原料。在齐化试验后，洛阳石化工程公司与中石油抚顺石化公司合作，将一套 60 万吨/年的 FCC 工业装置改造为 8 万吨/年 HCC工业试验装置，在 2002 年以来的两年多时间内进行过多次工业试验并根据试验情况作过相应工艺改进，新近的一次工业试验13连续运行时间已经超过 100 天。HCC 技术在齐化和抚顺的试验结果表明：HCC 技术工试装置裂解烯烃产率与中型试验数据基本吻

21、合；催化剂 LCM-5 的工业产品具有良好的裂解活性，其乙烯单程产率可达 22-23.5%，丙烯产率可达 15-16%，轻质烯烃的总收率可达 46-48%。这说明LCM-5 催化剂是一种重油裂解制取轻质烯烃的优良催化剂。此外，其裂解产品的（乙烯/甲烷）比和（丙烯/甲烷）比均较高，这也证明 LCM-5 催化剂的催化裂解烯烃选择性是优良的。（2）工试结果CPP 技术CPP 工业试验原料油性质试验方案 丙烯方案 中间方案 乙烯方案密 度 (20 )/g.cm-3 0.9002 0.9015 0.9012残炭/m% 4.7 4.9 4.7氢含量/ m% 12.82 12.86 12.84硫含量/ m%

22、 0.16 0.16 0.16氮含量/ m% 0.29 0.26 0.25镍含量/ ppm 5.8 6.2 6.3族组成/ m%饱和烃 56.3 54.8 55.5芳烃 27.2 28.4 28.0胶质 15.7 16.0 15.7沥青质 0.8 0.8 0.8CEP 催化剂性质项 目 CEP 工业样品化学组成/%Al2O3Na2OFe2O3孔体积/ml.g -1比表面/m 2.g-1堆密度/g.ml -1磨损指数/%.h -1灼烧减量/%粒度分布/%0-40m0-149m平均粒度/m46.30.040.270.241520.860.9112.017.791.871.1裂解活性指数*） 701

23、4CPP 工业试验主要操作条件试验方案 丙烯方案 中间方案 乙烯方案进料量/t.h -1 9.73 8.00 5.90反应温度/ 576 610 640反应压力/MPa(g)0.08 0.08 0.08再生温度/ 720 725 760空速/h -1 2.5 4.0 零料位剂油比 14.5 16.9 21.1水油比 0.30 0.37 0.51CPP 工业试验产品分布和烯烃产率试验方案 丙烯方案 中间方案 乙烯方案物料平衡/m%干气 17.64 26.29 37.13液化气 43.72 36.55 28.46裂解汽油 17.84 17.61 14.82裂解轻油 11.75 8.98 7.93焦

24、炭 8.41 9.67 10.66损失 0.64 0.90 1.00气体烯烃产率/m%乙烯 9.77 13.71 20.37丙烯 24.60 21.45 18.23丁烯 13.19 11.34 7.52CPP 工业试验裂解汽油性质标定方案 丙烯方案 中间方案 乙烯方案密度(20)/g.cm -3 0.8158 0.8261 0.8315二烯值/gI.(100g) -1 3.0 8.0 10.6溴价/gBr.(100g) -1 24.8 34.5 44.1辛烷值RON 97.8 101.6 102.5MON 82.1 87.6 87.8族 组 成 （ 色 谱 法 ）/m%正构烷烃 6.30 3.

25、76 1.24异构烷烃 3.77 2.96 2.63环烷烃 1.73 1.51 0.76烯烃 9.28 12.79 16.25芳烃 78.92 78.98 79.12CPP 工业试验裂解轻油性质标定方案 丙烯方案 中间方案 乙烯方案密度 (20)/g.cm -3 0.9555 0.9852 1.0005凝点/ -13 2 3溴价/gBr.(100g) -1 14.1 19.8 24.3族 组 成 （ 质 谱 法 ）/m%链烷烃 11.7 9.3 6.6环烷烃 6.7 5.6 4.6总芳烃 79.1 83.0 85.0胶质 2.5 2.1 3.815工业试验结论：1）CPP 工艺成功地在大庆炼化

26、公司 8 万吨/年催化热裂解装置上进行了工业试验，工业试验结果与中小型试验结果相符，表明 CPP 技术成熟、工艺可靠。2）CPP 工业装置操作弹性大，产品结构可灵活变化，使用 45%大庆蜡油掺55%减压渣油为原料，分别进行了丙烯方案、中间方案和乙烯方案的工业试验，乙烯、丙烯、丁烯的综合产率仔 46.547.5%之间。3）CEP 催化剂工业产品经过两个多月的工业装置运转，证明它具有良好的裂化活性、烯烃选择性、抗金属污染性能以及优良的水热稳定性和流化输送性能。4）由于催化热裂解的反应温度低于 650 oC，再生温度低于 760 oC，在反应器和再生器设计时，采用常规催化裂化装置的材料即可满足要求，

27、因此，利用现有催化裂化装置进行适当改造来实施 CPP 工艺，是一条以重质原料在催化裂化基础上发展石油化工的新途经。HCC 技术HCC 工试原料常压渣油的组成分析项目 单位 实测值密度(20) g/cm3 0.9144粘度 80 mm2/s 73.73100 mm2/s 37.34凝固点 47残炭 % 7.82平均分子量 527关联指数(BMCI) 40.0IBP 24610% 38150% 51090% 676馏程 95% 685CP 63.89CN % 20.58族组成 CA % 15.53C % 86.30H % 12.67S ppm 6100元素分析 N ppm 2973Fe ppm 2

28、4Ni ppm 13.5V ppm 1.0金属含量 Na ppm 3.3HCC 催化剂 LCM-5 性质项 目 LCM-5物理性质：堆积 g/cm3 0.86孔面积 cm 3/g 0.11比表面积 m2/g 38.116磨损指数% 2.00化学性质：Al2O3 37.2Fe2O3 0.50SO4= 0.98活性组分 9.42020m 2.02040m 18.84080m 55.180m 24.1筛分组成%HCC 技术工业试验参考数据项目 标定数据原料油 大庆常压渣油反应温度， 670-680反应压力，KPa 100-125水油比，w/w 0.6-0.66裂解气（C 4） ，w% 61.0-62

29、.0氢气 0.40左右甲烷 9.0-9.5乙烯 22.0-24.0乙烷 5.0-5.5乙炔 0.03左右丙烯 15.0-16.0 丙烷0.6-0.8 丙炔及丙二烯0.01 左右 丁烯4.0-5.01 ，3-丁二烯3.0 左右 丁烷0.10 左右 液体产3.1617品，w% 其中：裂解汽油12.0-17.0 中间馏份油3.2 左右 裂解重油12.0 左右 焦炭产率，w%5.0-5.5 损失0.5 左右 合计100.0HCC 技术裂解液体产品组成结构参考数据项 目 占镏分% 占液收% 对原料% 汽油镏分(IBP200)10045.0012.80 苯26.311.843.37 甲苯29.8513.4

30、33.82 间、对二甲苯10.654.791.36 邻二甲苯5.482.18470.70 乙苯4.321.940.55 苯乙烯4.001.800.51C 9芳烃10.114.551.30C 10以上芳烃7.243.260.93 非芳烃及杂环化合物2.050.920.26 轻油镏分(200280)10024.006.83 单环芳烃4.211.010.29 萘21.655.201.48 一甲苦萘13.16二甲苦萘+三甲苦萘 29.68 7.12 2.02芴、菲、蒽系等 15.29 3.67 1.04非芳烃及环化合物 6.68 1.60 0.46重油镏分(280) 100 31.00 8.81合 计

31、 100 28.44HCC 技术工业化注意主要问题HCC 工艺是在重油催化裂化基础上开发的以重质原料生产低碳烯烃的工艺技术，它既有与重油催化裂化工艺相似之处，又有与重油催化裂化不同之处。19由于高温、大剂油比、大水油比、产品分布以气体为主，同时反应油气中带有一定量的 NOX、SO X 杂质及催化剂细粉颗粒等特点，不能完全采用常规的重油催化裂化工程技术。要使 HCC 工艺技术工程化。必须解决以下问题。即：防止高温反应油气结焦问题；反应再生温度高带来的设计选材问题；大剂油比的实现问题；大水油比所带来的工程化问题和酸性水处理问题；流体产品的分离和利用问题；终止反应的急冷技术和能量利用问题；减少催化剂

32、再生循环带入油气的杂质问题；再生器的补热问题。HCC 技术工业化的对策防止高温反应油气结焦的技术措施 反应及沉降器系统的结焦可能性较小，主要问题是如何避免转油线及分馏塔系统结焦。 由于 HCC 工艺反应条件比 RFCC 苛刻得多，剂油比为 1520，油剂混合温度一般为 700730，在这工况下，温度已经远远高于进料及生成油气的露点温度，在提升管内催化剂循环流动量极大的情况下，如果采用专门设计的高雾化效率喷嘴（要求雾化后油滴颗粒直径约 50 微米），能防止液滴凝聚在提升管的管壁上，因而避免提升管结焦。 HCC 工艺的裂解油气离开沉降器时温度在 600620左右，该温度已经接近生成油的干点，通过在

33、提升管出口、旋风分离器的合适部位，以及急冷塔等处逐级采取急冷措施，以控制实际温度低于油气的缩合反应结焦温度；再加上大水油比可使油气分压下降的因素，可以防止高温油气在反应沉降器的结焦。 从沉降器出来的高温油气，采用急冷塔降温方案，用较低温度的重质油作急冷介质，加大急冷油循环量，一方面可将急冷塔顶出口温度控制在约 300350的范围内，利用急冷油来充分回收 620320的高温位能量；另一方面在急冷塔中也可将裂解反应生成的重油冷却，20并把高温油气所携带的催化剂粉末洗涤下来。控制降低急冷塔的温度来避免转油线及后部系统的结焦。在采取以上措施的前提下，严格控制分馏塔温度、塔底液面和气液相线速，并设计选择

34、适当的搅拌蒸汽量，来防止分馏塔的结焦。HCC 设备选材特点考虑 HCC 工艺裂解反应与再生部分的操作温度远比重油催化裂化高，总体上要高出 100220左右。例如，反应部分操作温度可达 670700，最高可达 730；再生部分操作温度达 800850（设计最高限为900） 。因此，设备内构件都要选用耐高温合金钢，设计时尽量减少再生器内构件，并采用外褂式旋风分离器等措施，以减少高温合金钢的用量。 设备隔热耐磨衬里设计，在现有的重油催化裂化隔热耐磨衬里为基础上，进一步调整改进衬里材料配方。再生器衬里采用厚度为 150200 mm 的单层隔热耐磨衬里；反应器衬里则采用厚度为 100150 mm 的单层

35、隔热耐磨衬里。高温单、双动滑阀均选应用耐高温材料，高温零件则选用高温合金钢。高温阀体的阀板还要作特殊耐磨处理。大剂油比问题 实现大剂油比，需要确保有足够的推动力，因此在压力平衡设计、催化剂输送管和设备结构等设计中，必须有特殊的考虑。2000 年 7 月份的工业流态化试验表明：剂油比可以非常灵活地调节到 25 左右。大水油比问题 水油比的增加有利于乙烯产率的提高，所以 HCC 工艺的水油比高于重油催化裂化工艺。工业设计中要充分考虑了水气的负荷和酸性水的处理以及中水的回用问题。再生循环催化剂带入油气杂质问题 由于 HCC 工艺的剂油比远大于常规的催化裂化工艺，随再生剂带入反应油气中的杂质（主要是

36、NOX、SO X及催化剂细粉颗粒）量相应增加，这些杂质对于常规以生产油气燃料为主要目的的催化裂化装置来说并没有太大的问题，但对于以生产乙烯、丙烯为主要目的产品的石化工21艺过程来说，NOX 和 SOX 的带入将严重地影响后续的分离和精制过程，会加长后续加工流程和增加加工成本。采用常规的水蒸气汽提的方法，难以满足 HCC 工艺要求。设计采用在再生器密相段中器内汽提以及必要时器外汽提相结合的汽提方法，能大大提高气体杂质的脱除率。这种新型的汽提方法可以充分脱除由再生器进入反应器的再生催化剂所夹带的杂质气体。汽提所用的填料和设备，也是专为 HCC 技术配套的。试验标定，采用该方法气体中杂质的脱除率可以

37、大于 90 %，从而可使再生剂带入反应器的杂质气体量由 1.5-2.5m3/t.cat 降低到 0.2 m3/t.cat，反应油气中的杂质气体含量可由 3-5w%降低到 0.3-0.5w%。再生器的补热问题 HCC 工艺的反应与再生温度高出重油催化裂化的反应与再生温度 150左右，仅靠催化裂化反应本身生成的催化焦、原料中的残碳焦和可汽提焦无法满足工艺热平衡的需要，必须向再生器外补热量。 将雾化后的燃料油在再生器烧焦罐底部或待生剂输送管路上用特殊的混合器与待生催化剂均匀混合，再进入再生器与主风接触进行烧焦，使燃料油与待生剂接触均匀，不会发生局部过热而破坏催化剂的结构特性。补燃应根据装置的具体情况

38、设计，可以选择在再生器底部补燃，也可在待生剂输送管路上补燃，亦或两处同时补燃。 将部分裂解生成重油直接或作为急冷油与反应油气接触后由喷嘴喷入待生剂汽提段的催化剂密相床层，这实际上也是将转化重油在汽提段密相床层回炼；此时，其中一部分重油由于有足够的停留时间而缩合为焦炭，少部分会裂解反应为低分子油气，部分气化油气由旋风分离器引出，部分在待生催化剂缩合成焦，则有利于补充再生器热量和补充反应所需的热量。4、技术经济分析（1）CPP 工艺技术经济分析根据 CPP 工艺的工业试验标定数据，以年产 30 万吨乙烯为基础，对催化热22裂解装置和蒸汽裂解装置进行综合生产成本对比和技术经济分析，其中催化热裂解的副

39、产中甲烷氢只考虑作燃料气、未考虑氢气利用，碳四馏分只考虑作液化气、未考虑回炼。从下列表中的对比数据可知，催化热裂解装置的综合生产成本比蒸汽裂解装置低 1257 元吨，其中乙烯和丙烯的生产成本分别比蒸汽裂解装置低 834 元吨和 423 元吨。CPP 催化热裂解与蒸汽裂解的技术比较工艺技术 催化热裂解 蒸汽裂解化学反应 催化反应兼热反应 热反应反应器 提升管 管式炉反应机理 正碳离子兼自由基 自由基烧焦模式 连续烧焦 间断烧焦原料 重油 石脑油为主催化剂 有 无裂解反应温度/ 600650 800产品中丙烯/乙烯 0.91.6 0.50.6CPP 和蒸汽裂解装置生产成本对比(30 万吨乙烯/年)

40、项目 单位 催化热裂解 蒸汽裂解总建设投资 亿元 15.5 15.8原料油价格 元吨 1600 2200单位生产成本构成原料成本 元吨 6258 6716公用成本 元吨 782 519副产 元吨 -3048 -2022工资与附加费 元吨 8 8折旧费 元吨 333 351修理费 元吨 207 210其它费用 元吨 103 105财务费用 元吨 328 338管理费用 元吨 202 205综合工厂成本 元吨 5173 6430乙烯生产成本 元吨 2948 3782丙烯生产成本 元吨 2225 2648另外，由于富含烯烃的碳四碳五馏分可以在催化热裂解装置回炼进一步增产乙烯和丙烯，而乙烷丙烷馏分也可

41、以通过蒸汽裂解（乙烷丙烷）炉进一步裂解生成乙烯和丙烯，所以如果采用蒸汽裂解和催化热裂解装置联合，催化热裂解和蒸汽裂解装置可以共用产品分离回收系统，并通过碳四碳五馏分在催化热裂解装置回炼以及乙烷丙烷馏分进入乙烷丙烷裂解炉达到最大量生产乙烯和丙烯的目的，从而实现乙烯原料最优化和效益最大化的目标。下表列出了以年产 100 万吨乙烯为基础，采用催化热裂解和蒸汽裂解联合装置与单独蒸汽裂解装置进行的技术经济对比。从表中数据可知，催化热裂解和蒸汽裂解联合装置的总投资仅增加 1 亿美元，但净产品收入却每年可以增加1.3 亿美元，增加的投资回收期小于 1 年。因此，催化热裂解和蒸汽裂解装置23的联合具有明显的经

42、济优势。催化热裂解与蒸汽裂解联合的技术经济分析项目 单位 催化热裂解与蒸汽裂解联合蒸汽裂解 差值总建设投资 MM 750 650 100催化热裂解（500KTA） MM 150 0蒸汽裂解产品回收(1000KTA) MM 600 650操作成本 MM/A 30 20 10净产品收入 MM/A 450 320 130（2）HCC 工艺技术经济分析按 30 万吨/年乙烯生产能力估算的 HCC 工艺与管式炉工艺的建设投资序 号 工程或费用名称 投资合计（万元）HCC 工艺 管式裂解炉建设投资 164934 161009一 固定资产投资 127838 124802（一） 工程费用 126533 123

43、549（二） 固定资产其他费 1305 1253二 预备费 37096 36207两个工艺的主产品产量及产值比较 HCC 方案 管式裂解炉方案序号项目 单价元/吨产量万吨产值万元单价元/吨产量万吨产值万元1 乙烯 5160 30.3 156348 5160 30.0 1548002 丙烯 4820 15.96 77024 4820 13.67 65889合计 233372 220689两个工艺的副产品回收比较HCC 方案 裂解炉方案序号项目 单价元/吨产量万吨产值万元单价元/吨产量万吨产值万元1 氢气 5120 0.608 3113 5400 0.713 38792 甲烷 1280 9.26

44、11853 1280 自用 03 裂解汽油 1720 13.48 23186 1720 19.74 339534 液化气 2175 2.95 6416 2175 0.64 13925 燃料油 1160 1.74 2018 1160 4.10 47566 混合碳四 1930 9.57 18470 1930 9.23 17814合计 65056 61794HCC 方案乙烯和丙烯单位制造成本估算表HCC 工艺 管式裂解炉工艺序号 项目名称 费用（万元）1 原料 138965 1868502 辅助材料 348 2153 副产品回收 65056 61794244 燃料及动力 12669 6495 5 生

45、产工人工资及福利费 163 1636 制造费用 21963 214427 制造成本 109051 153370乙烯单位制造成本， 元/吨 2411 3586丙烯单位制造成本 ， 元/吨 2252 3350两个工艺的主要技术经济指标对比表序号 项 目 名 称 单位 HCC 工艺 管式裂解炉工艺一 基本数据 1 总投资 万元 198574 1931361.1 建设投资 万元 164934 1610061.2 建设期利息 万元 10303 100581.3 流动资金 万元 23337 220692 销售收入 万元 231038 2184833 总成本 万元 105691 1497934 流转税及附加

46、 万元 12332 37605 利润总额 万元 113015 649306 所得税 万元 37295 214277 税后利润 万元 75720 43503二 经济评价指标 8 投资利税率 63.12 35.579 投资利润率 56.91 33.6210 借款偿还期 年 4.81 5.6911 财务内部收益率 所得税前 46.41 32.47所得税后 36.19 25.3912 净现值（i = 12%） 所得税前 万元 462920 235313所得税后 万元 289599 13827413 投资回收期 所得税前 年 4.63 5.49所得税后 年 5.17 6.2030 万吨规模 HCC 与管

47、式裂解炉能耗比较工 艺 类 型HCC 管式裂解炉能 耗 指 标平均水平 先进水平能耗（GJ/T 原料） 9.71 10.05 9.14能耗（GJ/T 乙烯产品） 37.24 35.55 29.032526三、应用前景与发展建议1、应用前景（1）对炼油化工生产发展的意义CPP、HCC 技术工业应用前景之一由于催化热裂解技术具有使用重质原料、较低反应温度操作、连续反应再生及产品丙烯/乙烯比值较高等特点，因此催化热裂解技术可以在原料构成和产品结构上成为蒸汽裂解技术的一个有效的补充。如把催化热裂解工业生产装置的反应再生系统的操作苛刻度控制在现有流化催化裂化装置容许的范围，这样使得催化热裂解装置的反应再

48、生部分的设计完全可以采用催化裂化装置的设计标准，可降低催化热裂解装置的工程化难度，装置的长周期运转也有了保证。再将油气急冷系统以及装置防结焦措施进一步改进，对产品分离回收系统可采用蒸汽裂解深冷分离技术，从而使得催化热裂解技术成为一条重油生产乙烯的有效途径。对于一个化工型炼油厂，采用蒸汽裂解和催化热裂解技术的联合（见下图） ，则可达到炼厂最大量生产石油化工原料的目的。图 1 化工型炼油厂的技术组合（2）对中国乙烯工业发展的意义CPP、HCC 工艺的工业运用前景之二由于乙烯裂解原料的质量，对乙烯裂解生产能耗的影响较大（例如，轻柴油原料的单轻 烯 烃丁 二 烯芳 烃原 油 柴 油轻 烯 烃燃 料 油蒸馏 蒸 汽 裂 解 HDS BTX催 化 热 裂 解27位能耗要比石脑油高 20%左右） ，因此，国内已经采取了一系列技术进步措施来增加乙烯轻原料比例，例如中国石化的乙烯原料中轻柴油所占比例 1999 年为 17.99%，但从全国看，乙烯裂解原料中轻柴油所占的比例在 20%以上（20-30%） 。根本原因在于国内原油偏重，直馏石