催化裂化反應機理研究進展及實踐應用

謝朝鋼， 魏曉麗， 龔劍洪， 龍 軍

(中國石化 石油化工科學研究院， 北京 100083)

催化裂化反應機理研究進展及實踐應用

謝朝鋼， 魏曉麗， 龔劍洪， 龍 軍

(中國石化 石油化工科學研究院， 北京 100083)

近10年來，中國石化石油化工科學研究院(RIPP)在開發(fā)新一代催化裂化技術，包括生產清潔燃料、加工劣質原料、生產化工原料等的催化裂化技術過程中，在反應化學基礎理論方面獲得了諸多新認識，如重油催化裂解鏈的引發(fā)反應路徑具有多元性，大分子烴經五配位正碳離子引發(fā)鏈反應將導致大量干氣的生成；正碳離子的異構化反應是影響丙烯生成的重要反應路徑；丙烯是重油一次裂解反應和汽油中烯烴二次裂解反應的共同作用結果；乙烯的生成來自自由基反應和正碳離子反應等。概述了在新認識指導下形成的原始性創(chuàng)新技術及其工業(yè)實踐結果，并展望了催化裂化技術的發(fā)展方向。

催化裂化； 反應化學； 工藝技術； 研究進展； 工業(yè)應用

原油重質化、劣質化日益加劇，輕質油品需求日趨增加，對綠色、低碳工藝技術的迫切需求是煉油技術開發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)。如何實現(xiàn)石油資源的清潔、高效轉化，生產更多的輕質油品和基礎化工原料，已成為煉油技術發(fā)展的主題[1-2]。

催化裂化作為重要的原油二次加工技術，以原料適應性寬、重油轉化率高、輕質油產率高、產品方案靈活、操作壓力低、投資低等特點，在生產輕質油品和低碳烯烴方面具有不可替代的地位。自1942年第1套工業(yè)化流化催化裂化裝置運轉以來，催化裂化技術在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展。目前，全球催化裂化能力達到717 Mt/a[3]。中國已成為全球催化裂化發(fā)展的主要增長點，催化裂化加工能力已達210 Mt/a，占國內煉油一次加工能力的1/3，裝置總數達190套。近年來，催化裂化原料的品質越來越差，但對其目的產物產率、汽柴油品質，以及多產丙烯和改善煙氣排放等方面的要求卻日益提高與嚴格，這為催化裂化技術的發(fā)展帶來新的機遇與挑戰(zhàn)。

中國石化石油化工科學研究院(以下簡稱RIPP)以催化裂化反應化學基礎理論研究為切入點，通過催化劑、工藝與工程技術的集成創(chuàng)新，在加工劣質原料、生產清潔燃料和生產化工原料的催化裂化技術研發(fā)方面，形成了以深度催化裂解技術(DCC)和多產異構烷烴的催化裂化技術(MIP)為代表的一系列具有自主知識產權的新一代催化裂化技術。

1 生產化工原料的催化裂化技術

1.1 催化裂解(DCC)技術

自1990年第1套DCC裝置運轉以來[4-5]，DCC技術在催化裂化多產低碳烯烴技術領域仍然保持著世界領先的優(yōu)勢和良好的推廣前景。目前，已投入運行的DCC裝置共計17套，其中12套在中國，5套分別位于泰國、沙特和印度，另外還有4套DCC裝置正在建設或設計中。近年來，在對重油催化裂解過程中乙烯和丙烯生成反應化學深入研究的基礎上，提出催化裂解鏈的引發(fā)反應路徑具有多元性[6]。原料烴分子可以經五配位正碳離子中間過渡態(tài)引發(fā)鏈反應，即單分子裂化反應；也可以經三配位正碳離子中間過渡態(tài)引發(fā)鏈反應，即雙分子裂化反應。以正十六烷為例的催化裂解鏈的引發(fā)反應路徑如圖1所示。鏈引發(fā)反應路徑不同，反應特征產物亦不同。單分子裂化反應的特征產物為干氣組分，雙分子裂化反應的特征產物為C3～C4烯烴。DCC技術強化雙分子裂化反應，有利于減少干氣的生成，多產丙烯。另外，生成的正碳離子極易發(fā)生骨架異構化反應，導致生成較多異構C4，抑制正碳離子的異構化反應可以提高丙烯選擇性。根據上述反應機理的新認識，優(yōu)化DCC工藝技術，以蠟油摻渣油為原料時，丙烯產率可達25%，與現(xiàn)有DCC技術相比，丙烯產率提高6百分點。

圖1 正十六烷催化裂解反應的鏈引發(fā)反應路徑示意圖Fig.1 The reaction path schematic of chain initiation in catalytic cracking of n-hexadecane

1.2 增強型催化裂解(DCC-plus)技術

多數研究者認為，在催化裂解過程中，丙烯是重質油經汽油餾分二次裂解生成的，汽油中烯烴是丙烯的前身物[7-8]?；谶@種認識，現(xiàn)有技術大都將強化汽油餾分的二次裂化反應作為增產丙烯的主要措施。工業(yè)應用結果卻表明，在強化汽油餾分二次裂化增產丙烯的同時，往往還會造成較高的干氣產率。對丙烯生成反應前身物的研究卻發(fā)現(xiàn)，丙烯是重油一次裂解反應和汽油中烯烴二次裂解反應共同作用的結果。提升管反應器作為重質油一次裂解生成丙烯和丙烯前身物的場所，流化床反應器為汽油中烯烴二次裂解反應的主要反應場所。二者對反應環(huán)境的要求不同，在DCC工藝中無法實現(xiàn)提升管反應器和流化床反應器的分區(qū)優(yōu)化控制，是造成干氣和焦炭產率過高的主要原因。因此，提出了提升管反應器和流化床反應器分區(qū)控制的增強型催化裂解(DCC-plus)技術的構思[9]，如圖2所示，即通過向流化床反應器內補充熱的再生催化劑的技術措施來實現(xiàn)分區(qū)控制，以滿足重質原料的一次裂解反應和汽油餾分的二次裂解反應對催化劑活性和反應條件的要求，達到增產丙烯同時降低干氣和焦炭產率的目的。第1套DCC-plus裝置于2014年開工，表現(xiàn)出良好的產品結構靈活性[10]，干氣產率由原設計值的6.80%降低到3.36%，液化氣產率由原設計值的35.00%降低到25.04%，汽油和柴油產率之和由原設計值的45.10%增加到57.19%，實現(xiàn)了少產氣體、多產輕質燃料油的目標。第2套DCC-plus裝置已于2016年3月泰國順利開工。

圖2 DCC-plus新型反應器結構示意圖Fig.2 Schematic of novel reactor designed for DCC-plus process

1.3 重油選擇性裂解工藝(MCP)技術

大量工業(yè)試驗結果表明，在強化汽油餾分二次裂解增產丙烯的同時，不僅會造成干氣和焦炭產率偏高，還出現(xiàn)了隨著反應時間的延長，丙烯產率先增加后降低的現(xiàn)象。在重油催化裂解反應條件下，尤其是在密相流化床反應器內，丙烯可以通過一系列化學反應轉化為乙烯、丙烷、丁烯、汽油餾分中的芳烴和烯烴等產物[11]。可見，丙烯不僅是重油催化裂解反應的產物，也是活潑的中間物種。因此，在重油催化裂解生產丙烯的過程中，丙烯的生成反應和丙烯的消除反應同時存在，生成的丙烯再轉化反應不容忽視。由此，提出重油大分子的一次裂解反應由過去的過裂化操作模式向選擇性裂解模式轉變的構思，即控制重質原料一次裂解的轉化深度，達到多產丙烯和高烯烴含量汽油的目的。為抑制重油一次裂解反應所生成丙烯的再轉化，需改變現(xiàn)有反應器結構，使生產的丙烯迅速離開反應系統(tǒng)，此即MCP技術中重油反應器結構設計的基本理念；采用回煉油、C4/輕汽油餾分分級進料的方式，優(yōu)先控制回煉油先與熱的再生催化劑接觸反應后，再與C4/輕汽油餾分接觸進入密相流化床反應器，在密相床層反應器中高選擇性轉化生產丙烯。圖3為MCP組合式反應器結構示意圖。MCP工業(yè)示范裝置于2011年一次開車成功，以蘇北常壓渣油為原料，丙烯產率達到17.05%，異丁烯產率達到5.51%，干氣產率為4.79%；裂解汽油研究法辛烷值為94.6，裂解柴油十六烷指數為30；總液體(液化氣+汽油+柴油)產率為80.23%[12]。

圖3 MCP組合式反應器結構示意圖Fig.3 Schematic of combined reactor designed for MCP process

1.4 催化熱裂解(CPP)制取烯烴技術

在早期認識中，將催化裂化產生的乙烯全部歸結為自由基反應所為；但是，后來的研究發(fā)現(xiàn)，在高溫反應環(huán)境中，不僅熱裂化反應可以生成乙烯，裂化催化劑酸性中心引發(fā)的正碳離子反應同樣也可以生成乙烯，即在催化熱裂解反應體系內，乙烯的生成是自由基反應和正碳離子反應雙重作用的結果。在正碳離子反應中，乙烯主要來自于強Br?nsted酸中心的氫質子進攻端位C—C鍵生成的五配位伯正碳離子的α斷裂反應；強Lewis酸中心既可以通過進攻C—H鍵生成的三配位伯正碳離子的β斷裂反應生成乙烯，也可以促進自由基反應生成乙烯。同時，提出反應時間是乙烯生成反應過程中極其重要的參數，適宜的、較短的反應時間有利于乙烯的生成。在對低碳烯烴和輕芳烴(BTX)生成反應化學研究的基礎上，提出決定輕烯烴和BTX生成的關鍵因素是汽油中烯烴的催化轉化反應路徑。催化裂解條件下，汽油中烯烴選擇性裂解反應生成乙烯和丙烯，再經烯烴環(huán)化脫氫生成BTX，由此提出低碳烯烴和BTX生成反應分區(qū)控制的反應技術。在DCC技術平臺基礎上，提出了將重質原料最大限度轉化為乙烯、丙烯和BTX的催化熱裂解技術的設計理念，即采用新型反應器較高溫度和較大劑/油比，強化自由基反應和正碳離子反應對乙烯生成的貢獻[13]。CPP第1套工業(yè)生產裝置于2009年7月建成投產，以石蠟基大慶常壓塔底油(ATB)為原料，乙烯和丙烯產率分別為14.84%和22.21%[14]。

2 生產清潔燃料的催化裂化技術

2.1 多產異構烷烴的催化裂化(MIP)技術

常規(guī)提升管催化裂化工藝已無法滿足重油催化裂化生產清潔汽油的技術要求?；诹鸦c轉化雙反應區(qū)概念，RIPP開發(fā)了生產清潔汽油組分(異構烷烴)的催化裂化新工藝(MIP)[15]；設計了具有兩個反應區(qū)的新型串聯(lián)提升管反應系統(tǒng)，用于提高重油轉化能力和改善汽油的性質。第1反應區(qū)以裂化反應為主，反應溫度高、油氣和催化劑接觸時間短，生成較多的烯烴，此反應區(qū)的結構以及預提升段的結構與常規(guī)提升管反應器相似；第2反應區(qū)以增加異構化和選擇性氫轉移反應為主，提高汽油中的異構烷烴含量。相比傳統(tǒng)催化裂化工藝，該技術具有重油轉化能力高、產品分布好、汽油中烯烴和硫的含量低以及裝置能耗低的優(yōu)點。自2002年首次實現(xiàn)工業(yè)化以來，采用MIP技術，在國內已成功應用17套催化裂化裝置。統(tǒng)計數據表明[16]，總液體產率增加1.56百分點、汽油烯烴降低14.26百分點；在汽油烯烴明顯降低的情況下，研究法辛烷值(RON)平均增加0.4個單位，馬達法辛烷值(MON)平均增加1.2個單位，汽油硫傳遞系數降低幅度達27.95%。

2.2 生產清潔汽油組分并增產丙烯的催化裂化(MIP-CGP)技術

在催化裂化的諸產品中，丙烯價值最高，汽油居中，干氣價值最低。因此，在丙烯需求旺盛和清潔汽油生產迫在眉睫的雙重壓力下，中國煉油工業(yè)迫切需要能降低汽油烯烴同時增加丙烯、降低干氣的自主創(chuàng)新技術。由此，生產汽油組分滿足歐Ⅲ標準并增產丙烯的催化裂化技術(MIP-CGP)應運而生。在深入研究烴類催化裂化正碳離子反應機理的基礎上，獲得了對重油酸催化反應化學新認識，提出重油裂化反應可控性新概念，從而形成了MIP-CGP 技術。該技術采用串聯(lián)變徑雙反應器反應系統(tǒng)，為重油單分子裂化反應和雙分子裂化反應提供適宜反應場所，并在不同的反應區(qū)內設計與烴類反應相適應的工藝條件，充分利用專用催化劑的結構和活性組元，烴類在新型反應系統(tǒng)內可選擇性地轉化，生成富含異構烷烴的汽油和丙烯；不僅可以降低催化裂化汽油的烯烴含量，滿足歐Ⅲ排放對汽油烯烴的要求，同時提高催化裂化裝置的丙烯產量，滿足石油化工的需求。工業(yè)數據表明[17]，以中間基重油為原料，汽油烯烴體積分數下降了14.9百分點，丙烯產率增加2.97百分點，汽油的辛烷值RON和MON分別增加了1.9個單位和2.0個單位，干氣產率下降22.06%，汽油中硫質量分數下降42.67%，總液體產品產率顯著提高。到目前為止，已有34套MIP-CGP工業(yè)裝置投產。

2.3 降低干氣和焦炭產率的催化裂化(MIP-DCR)技術

降低干氣和焦炭產率是催化裂化技術開發(fā)永恒的主題?；A研究表明，重油催化裂化過程產生的干氣主要來自于原料的質子化裂化反應。高溫、擇形分子篩、低轉化率以及較強酸中心有利于該反應的發(fā)生。在整個提升管中質子化裂化反應主要發(fā)生在原料油與催化劑接觸的階段，同時考慮到該階段再生催化劑溫度非常高，也容易導致熱裂化反應，因此，在催化裂化反應過程中適當降低來自再生器的再生催化劑溫度，同時提高原料油預熱溫度，降低油、劑接觸溫差，以減少烴類按質子化裂化和熱裂化反應發(fā)生的比例，而實現(xiàn)降低干氣和焦炭產率的目的。此為MIP-DCR技術開發(fā)的理論依據。工業(yè)實施中，為了降低與原料油接觸前的再生催化劑溫度，提出將提升管預提升段改造為催化劑預提升混合器，同時，從外取熱器和再生器分別引溫度較低冷的再生催化劑和溫度較高熱的再生催化劑進入催化劑預提升混合器，在其中混合；另一方面，同時提高原料油預熱溫度，實現(xiàn)原料油與催化劑接觸溫差的大幅度降低。圖4為MIP-DCR裝置反應-再生系統(tǒng)示意圖。工業(yè)應用結果表明[18]，與對比工況相比，MIP-DCR工況的干氣和焦炭產率分別降低0.39百分點和0.27百分點，降低幅度分別為15.48%和4.10%，總液體產率增加0.31百分點。裝置能耗降低212.27 MJ/t。現(xiàn)已有6套MIP-DCR工業(yè)裝置改造投產。

圖4 MIP-DCR裝置反應-再生系統(tǒng)示意圖Fig.4 Schematic diagram of reactor and regenerator of MIP-DCR process

2.4 LCO加氫-催化組合生產高辛烷值汽油或輕質芳烴(LTAG)技術

隨著我國經濟結構的調整，柴油消費增速低于汽油消費增速將成為常態(tài)，消費柴/汽比不斷下降，造成了柴油產能的過剩以及汽油的產能不足。因此，通過調節(jié)供應柴/汽比來適應未來柴、汽油的需求變化，對保證我國成品油市場的供需平衡具有重大意義。催化裝置加工能力強，催化柴油占柴油總量的比例超過30%，因此，煉油企業(yè)為提高自身經濟效益，滿足市場需求，要求催化裝置降低柴/汽比，提高汽油產率。

基于對輕循環(huán)油(LCO)化學組成分子水平的識別與化學結構的認識，以及對相關反應化學的研究，針對LCO中富含多環(huán)芳烴的特點，精準設計出選擇性加氫飽和與選擇性催化裂化組合生產高辛烷值汽油或輕質芳烴的最佳反應路徑，開發(fā)了劣質催化裂化柴油轉化為高辛烷值催化汽油或輕質芳烴(LTAG)的技術。圖5為LTAG技術工藝流程圖。該技術主要是通過加氫單元和催化裂化單元組合，將LCO餾分先選擇性加氫再進行選擇性催化裂化，通過同時優(yōu)化匹配加氫單元和催化裂化單元的工藝參數，設計加氫LCO轉化區(qū)，實現(xiàn)最大化生產高辛烷值汽油和/或C6～C8芳烴，新副產的LCO循環(huán)加氫利用。LTAG技術包括兩種操作模式。模式Ⅰ為LCO全餾分加氫后，或先將LCO進行餾分切割，LCO重餾分加氫后和LCO輕餾分一起再單獨進行催化裂化；模式Ⅱ為重質原料和加氫LCO或者LCO輕餾分分層進料，其中加氫LCO可以是全餾分加氫LCO或者是重餾分加氫LCO。工業(yè)試驗結果表明[19]，采用LTAG加工模式Ⅰ時，在加氫催化劑活性已到末期、加氫效果并不理想情況下，汽油產率達60%，辛烷值最高達96.4；采用LTAG加工模式Ⅱ時，LCO產率減少15～20百分點，其中約80%LCO轉化為高價值汽油，汽油產率增加13～16百分點，辛烷值增加0.6個單位。目前，在國內采用LTAG技術已成功改造11套催化裂化裝置，尚有10余套裝置正在設計或改造中。

圖5 LTAG技術工藝流程圖Fig.5 Process flow chart of LTAG technology(a) ModeⅠ； (b) Mode Ⅱ

3 加工劣質原料的催化裂化技術

3.1 多產輕質油的催化蠟油(FGO)選擇性加氫工藝與選擇性催化裂化工藝集成(IHCC)技術

催化裂化技術作為劣質重油轉化為輕質油的有效技術，一般以增加重油單程轉化率為開發(fā)目標。在加工劣質原料時，只是通過調節(jié)催化劑組成和工藝參數來增加重油轉化率，干氣和焦炭產率往往明顯增加，降低了原料輕油產率。針對劣質原料油的特點，RIPP改變了傳統(tǒng)催化裂化過分依賴轉化率來增加液體產品產率的慣性思維，從原料油分子結構水平上深度強化了催化裂化與加氫處理技術協(xié)同和整合，提出了多產輕質油的催化裂化蠟油選擇性加氫處理工藝與選擇性催化裂化工藝集成(IHCC)技術[20]，使目的產品選擇性處于最佳水平，從而大幅度地提高催化裂化裝置的液體產品產率，降低焦炭和干氣產率。IHCC技術工藝流程見圖6。工業(yè)試驗結果表明，相對于常規(guī)的催化裂化工藝，在采用IHCC技術后，加工石蠟基常壓渣油，液化氣、汽油和柴油的總產率提高6百分點；加工渣油加氫裝置(VRDS)的加氫重油，液化氣、汽油和柴油的總產率提高10百分點，焦炭產率降低20%、干氣產率降低40%；在多產汽油的方案中，汽油產率超過50%。

圖6 IHCC技術流程圖Fig.6 Process flow chart of IHCC technology HSCC—Highly selective catalytic cracking;HAR—Hydrogenation of aromatic and resin of FCC gas oil

3.2 渣油加氫處理與重油催化裂化雙向組合(RICP)技術

隨著中國進口原油的逐漸增加，如何更經濟、更有效地加工高硫、高金屬渣油，使高效轉化為汽油、柴油等輕質油品，已成為突出的技術問題。在深入分析重油加氫和催化裂化反應過程的基礎上，以改變催化裂化循環(huán)油循環(huán)方式為突破點，圍繞稠環(huán)芳烴加氫、瀝青質轉化等關鍵問題開展研究，提出了重油高效轉化的加氫處理與催化裂化組合(RICP)技術，技術流程示于圖7。該技術的創(chuàng)新點在于，將催化裂化的重循環(huán)油循環(huán)到重油加氫裝置，通過高芳香性的重柴油與重油原料混合進行加氫處理，防止了重油中瀝青質等高芳香性大分子的自身熱聚合，巧妙、低成本地解決了傳統(tǒng)重油加氫與催化裂化組合工藝存在的技術難題。

在RICP技術的催化裂化單元原有的單純脫碳轉化過程中，引入重循環(huán)油(HCO)和/或澄清油等中間物流的臨氫改質環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了脫碳和加氫兩個反應過程的有效耦合，即以犧牲加氫操作單元少量氫耗換取烴類在催化裂化操作單元的高選擇性、高效催化轉化[21]。工業(yè)應用表明，RICP技術(摻20%循環(huán)油)可提高催化裂化裝置的汽油和柴油總產率3.2百分點，總液體產率提高2.16百分點；加氫裝置進料量6%的條件下，RICP技術使催化裂化裝置加工加氫重油的比例提高3.84百分點，汽油和柴油總產率提高1.9百分點[22]。

圖7 RICP技術流程圖Fig.7 Process flow chart of RICP technology

3.3 含酸原油催化脫羧裂化(ACDC)技術

2009年，全球高酸原油(HAC)產量超過400 Mt，占原油總產量的10%；我國高酸原油產量在57 Mt/a左右，約占全國原油總產量的30%。開發(fā)利用廉價高酸原油，生產高附加值產品的加工技術關系到石化企業(yè)的經濟效益。在系統(tǒng)研究高酸原油的特性、石油酸的類型和分布規(guī)律的基礎上，利用分子模擬技術和量子化學理論研究各種石油酸中原子的電荷分布、鍵級和在不同催化材料上的反應行為，結果表明，羧基可從石油酸分子中脫除，生成無腐蝕性的CO2和烴類化合物，尤其在酸性裂化催化劑作用下，脫羧基速率更快、更徹底。由此，提出高酸原油在低于160℃下進行電脫鹽后，不經過常規(guī)常減壓蒸餾過程，直接進行催化脫酸和裂化，從而開發(fā)了直接加工高酸原油全餾分的催化脫酸和裂化一體化成套新技術(ACDC)，如圖8所示。采用該技術后[23]，催化脫酸率大于99.8%，汽油、柴油可直接作為產品的調和組分，輕油收率比常規(guī)加工技術提高1.36百分點，能耗(相對于原油)降低271.7 MJ/t。尤其是該技術對工業(yè)應用裝置沒有特殊的防腐要求。

圖8 高酸原油催化脫酸和裂化(ACDC)一體化流程Fig.8 Integration process flow chart of ACDC technology

4 催化裂化技術展望

在原油劣質化、油品質量升級步伐加快和環(huán)保法規(guī)的多重壓力下，催化裂化未來發(fā)展趨勢主要圍繞以下幾個方面。

(1)加工劣質、重質原料是催化裂化永恒的主題。對催化裝置的經濟性分析表明，90%以上的成本來源于原料費用，高效轉化劣質重油、提高輕質油收率仍然是今后催化裂化的首要任務。

(2)汽油標準正逐步朝著低硫、低芳烴、低烯烴含量的方向發(fā)展，如京標Ⅵ汽油標準的制定過程中，環(huán)保局意向參照加州汽油標準，即烯烴體積分數不大于6%，芳烴體積分數不大于25%。如何進一步降低FCC汽油烯烴含量，開發(fā)新一代生產清潔、高辛烷值汽油的技術是催化裂化發(fā)展的重中之重。

(3)實現(xiàn)催化裂化生產過程的清潔化，逐步減少污染物的排放和降低能耗，并最終實現(xiàn)催化裂化裝置的零排放是其發(fā)展的必然趨勢。

(4)煉油與石油化工技術一體化，為化工提供更多優(yōu)質原料，促進石油化工的發(fā)展是催化裂化效益的潛在增長點。

5 結 論

重質油的高效轉化、油品質量升級、化工原料市場需求和生產過程清潔化是推動現(xiàn)代煉油技術發(fā)展的主要推動力。催化裂化工藝作為最重要的重油輕質化加工技術，面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。通過催化裂化反應化學基礎理論的研究，獲取新認識，有針對性、指導性地開發(fā)了以DCC和MIP平臺技術為代表的系列生產化工原料、生產清潔燃料和加工劣質原料的新一代催化裂化技術，并取得了良好的工業(yè)應用業(yè)績。展望未來，開發(fā)重油高效轉化、生產符合國Ⅵ汽油組分、生產過程清潔化、煉油與石油化工一體化的新催化裂化技術仍然是未來催化裂化發(fā)展的主題。

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Progress on Chemistry of Catalytic Cracking Reaction and Its Practice

XIE Chaogang, WEI Xiaoli, GONG Jianhong, LONG Jun

(ResearchInstituteofPetroleumProcessing，SINOPEC，Beijing100083，China)

Over the past decade, Research Institute of Petroleum Processing(RIPP), SINOPEC has been devoted to exploration of fundamental theories and development of new technologies in FCC process. Innovative theory obtained in reaction chemistry of FCC was elaborated, including that reaction path of chain initiation of heavy oil catalytic cracking was of diversity, initiation reaction via intermediates of carbonium ions contributed to low selectivity of propylene and high selectivity of dry gas, the isomerization of carbenium ion was the key reaction to affect propylene formation, propylene was produced by primary cracking of heavy oil and secondary cracking of naphtha fraction and ethylene was generated by free radical reaction and carbocation reaction, etc. Based on the understandings, new generation FCC technologies, which focused on clean fuel production, heavy crude conversion and petrochemicals production, were developed and validated in the commercial units. And the future development in FCC technology was prospected.

catalytic cracking； reaction mechanism； process； research progress； commercial application

2016-05-04

國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”項目(2006CB202501)資助

謝朝鋼，男，教授級高級工程師，從事催化裂化工藝技術的研究開發(fā)

魏曉麗，女，教授級高級工程師，博士，從事催化裂化基礎研究與工藝技術的研究開發(fā)；Tel：010-82369225；E-mail：weixl.ripp@sinopec.com

1001-8719(2017)02-0189-09

TE624

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2017.02.001