催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用

郭長(zhǎng)宇

摘要：最近的幾年中聚烯烴生產(chǎn)丙烯乙烯的需求量逐年的增加，蒸汽裂解制造丙烯乙烯的傳統(tǒng)方式已經(jīng)跟不上市場(chǎng)中丙烯乙烯的需求量。催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)在目前得到了飛速的發(fā)展，滿足了日益增長(zhǎng)的丙烯乙烯供應(yīng)量。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，低碳烯烴的生產(chǎn)應(yīng)該秉著輕質(zhì)化、多元化、一體化的方向發(fā)展，盡量生產(chǎn)低碳烯烴，尤其是丙烯，滿足我國(guó)丙烯逐年的增長(zhǎng)需要。

關(guān)鍵詞：催化裂解生產(chǎn)；低碳烯烴

丙烯乙烯在低碳烯烴中是十分重要的化工原料，在煉化企業(yè)中丙烯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)得到了高度的重視。目前我國(guó)的丙烯乙烯生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)逐漸的成熟，但是仍然不能滿足我國(guó)市場(chǎng)對(duì)于丙烯乙烯的需求。經(jīng)過(guò)我們實(shí)際的研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，丙烯乙烯的需求量在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)繼續(xù)的呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。丙烯市場(chǎng)隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，需求增長(zhǎng)率逐漸的超過(guò)了乙烯，因此丙烯的供應(yīng)需求和乙烯相比更大。

1. 催化裂解工藝技術(shù)

目前的石油原料已經(jīng)逐漸的重質(zhì)化，因此國(guó)內(nèi)外很多的研究機(jī)構(gòu)將重點(diǎn)放在了使用重質(zhì)原料生產(chǎn)低碳烯烴催化裂解技術(shù)的開發(fā)和研究上。重質(zhì)石油烴催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴具有很大的困難，因?yàn)橹刭|(zhì)石油烴有著高沸點(diǎn)和高粘度的特點(diǎn)，目前我們經(jīng)常使用的催化裂解工藝一般適用于輕質(zhì)油品和低碳烯烴之間的平衡，這樣就會(huì)造成低碳烯烴的生產(chǎn)能力有限。所以我們目前正在逐漸的研究將裂解和氣化過(guò)程有效的結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行低碳烯烴的生產(chǎn)。我們將傳統(tǒng)的裂解催化再生過(guò)程轉(zhuǎn)換為合成氣生產(chǎn)過(guò)程，利用催化劑產(chǎn)生的結(jié)焦反應(yīng)，降低二氧化碳的排放量。在蒸汽裂解的技術(shù)中，經(jīng)常使用石腦油為原料，目前也研究出催化裂解技術(shù)中使用石腦油為原料的方案。

2. 催化裂解技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)

催化裂解技術(shù)和傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術(shù)相比較有著如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1）具有較高的丙烯乙烯的產(chǎn)出比，基本達(dá)到1左右；（2）在操作條件允許的情況下能夠比傳統(tǒng)技術(shù)多產(chǎn)出百分之十五到百分之二十的丙烯乙烯；（3）能夠?qū)⑵椭蟹紵N多裂解出百分之二十到百分之二十五；（4）生產(chǎn)出乙烯的成本與使用傳統(tǒng)工藝相比較有所下降；（5）具有很好的發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)效益，有效的滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

目前催化裂解技術(shù)使用的都是韓國(guó)化工技術(shù)研究院開發(fā)的專用催化劑和KBR公司開發(fā)的正流型催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)，可以將石腦油催化裂解為丙烯或者乙烯。反應(yīng)系統(tǒng)的組成包括緊固式旋風(fēng)分離器、提升管、第三級(jí)分離器、專用催化劑再生系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)正流型，整體結(jié)構(gòu)和一些煉油廠的催化裂解裝置比較相似，其中也有很多不同的地方，主要表現(xiàn)在：（1）驟冷換熱器，反應(yīng)器上方因?yàn)榱鞒鑫矬w冷卻產(chǎn)生高壓蒸汽，和裂解方式比較類似，能夠有效的提升能效，但是在催化裂解裝置上卻不能使用換熱器，催化裂解生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的油漿，油漿會(huì)造成堵塞的情況發(fā)生；（2）熱平衡，催化裂解屬于吸熱反應(yīng)，因此需要提供大量的熱能，但是原料油輕，催化劑上的生焦量不能滿足催化裂解需要的熱量，所以想要保障足夠的熱量供給，就要向系統(tǒng)提供熱量，設(shè)計(jì)專業(yè)的催化劑和燃料連續(xù)燃燒系統(tǒng)；（3）催化劑反應(yīng)物分離，旋風(fēng)分離器的作用就是避免催化劑細(xì)粉被帶入到反應(yīng)器中，但是在實(shí)際情況中，多少都會(huì)有一些催化劑細(xì)粉進(jìn)入反應(yīng)器，這就需要設(shè)計(jì)專門的催化劑細(xì)粉脫除系統(tǒng)。催化裂解工藝的回收系統(tǒng)和蒸汽裂解裝置的回收系統(tǒng)大部分相似，采用前脫丙烷流程，生產(chǎn)出丙烯乙烯，但是也存在一些差異，一些微量雜質(zhì)包含在反映流出物中，例如氮氧化物等，需要進(jìn)行脫除。以上問(wèn)題在催化裂解技術(shù)都很好的進(jìn)行了解決。

經(jīng)過(guò)實(shí)際的調(diào)查研究，催化裂解出的丙烯乙烯含量要高于傳統(tǒng)蒸汽裂解出丙烯乙烯含量的百分之十五到二十，其中丙烯含量的提升更加明顯。目前的市場(chǎng)丙烯需求量大于乙烯的需求量，因此催化裂解技術(shù)也將之間的替代傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術(shù)，或者將傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求量。

3. 催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)能源的基本情況是富煤缺油少氣。我國(guó)石化能源尤其是低碳烯烴的生產(chǎn)一定要遵循大型化、基地化、園區(qū)化的原則，落實(shí)輕質(zhì)化、一體化、多元化的方針策略，積極開發(fā)和研究新型技術(shù)。

輕質(zhì)化指的就是在生產(chǎn)制造丙烯乙烯的時(shí)候，盡量使用凝析油、石腦油、液化氣等作為原料，避免使用輕柴油、加氫裂化尾油為原料，目前我國(guó)的柴油資源比較缺乏，加氫裂化尾油能夠?yàn)槿藗儙?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。石腦油催化裂解技術(shù)比傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術(shù)能夠產(chǎn)生更多量的丙烯和乙烯，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)這項(xiàng)研究工作已經(jīng)開展了很多年，逐漸的走向成熟，目前還需要加大開發(fā)和研究力度，爭(zhēng)取取得更好的效果。

多元化指的就是除了我們制作生產(chǎn)低碳烯烴經(jīng)常使用的石腦油、丙烷、凝析油、丁烷等原料之外，也可以使用我國(guó)資源比較豐富的煤作為生產(chǎn)低碳烯烴的原料，這樣就能大幅的減少我國(guó)對(duì)于石油進(jìn)口的依賴性，目前我國(guó)已經(jīng)研究成功了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的甲醇生產(chǎn)烯烴技術(shù)，缺點(diǎn)就是其中大型化的煤制合成氣技術(shù)和合成氣制甲醇技術(shù)還需要從國(guó)外引進(jìn)。

想要提高石油資源的利用率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，煉化一體化是重要的措施之一。傳統(tǒng)的煉化一體化就是將裂解裝置原料和煉油裝置原料互供，公共工程公用的簡(jiǎn)單組合，目前隨著科技的不斷發(fā)展，已經(jīng)研究出了深度組合對(duì)石化原料來(lái)源進(jìn)行擴(kuò)大的新技術(shù)。

4. 結(jié)語(yǔ)

目前的低碳烯烴市場(chǎng)中，丙烯乙烯的市場(chǎng)需求量正在逐年的增加，供應(yīng)壓力變得越來(lái)越大。我國(guó)的低碳烯烴的生產(chǎn)逐漸發(fā)展為兩條線路，一條為石油路線、一條為非石油路線，催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)是以傳統(tǒng)工藝為基礎(chǔ)，進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，已經(jīng)成為了發(fā)展的重點(diǎn)。隨著新型工藝技術(shù)和新型裂解催化劑的不斷研究成功，石油烴類催化裂解技術(shù)的研究也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步。

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（作者單位：大慶煉化公司）