重油催化裂解制低碳烯烴工藝技術(shù)研究進展

侯凱軍，高金森，馬安，3，王剛，王智峰，高永福，劉超偉

(1.中國石油大學(xué)(北京) 化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院，北京 102249；2.中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心，甘肅 蘭州 730060；3.中國石油規(guī)劃總院，北京 100083)

隨著我國推動實施“碳達峰、碳中和”目標，加快推動電動汽車代替燃料汽車的產(chǎn)業(yè)化進程，2018年以來，成品油需求達峰后進入逐步下降的過程，而以“三烯”、“三苯”為代表的石化產(chǎn)品需求持續(xù)快速增長?！笆奈濉逼陂g，我國將建成并投產(chǎn)多個先進煉油化工項目，預(yù)計2025年我國煉油能力達 9.8億t，乙烯總產(chǎn)能超過5 000萬t，成為世界最大的煉油和乙烯生產(chǎn)國[1]?！吨袊茉椿ぎa(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》指出，在“十四五”期間，我國乙烯和丙烯每年的需求增速將達到5.7%和6.5%。因此，在將來，煉油化工企業(yè)會更多地關(guān)注如何降低成品油收率，提高化工產(chǎn)品的收率，以期在競爭中保持優(yōu)勢[2]。國內(nèi)外最主要的低碳烯烴生產(chǎn)工藝為蒸汽裂解生產(chǎn)工藝，大多數(shù)采用乙烷、丙烷或者輕質(zhì)石油餾分為原料。由于我國石化企業(yè)加工的原油劣質(zhì)化程度不斷增加，終餾點低于200 ℃的石腦油產(chǎn)率不高，只能給乙烯聯(lián)合裝置提供不高于50%的蒸汽裂解原料[3]。

為了適應(yīng)原油重劣質(zhì)化和煉化一體化的趨勢，國內(nèi)外科研機構(gòu)從20世紀80年代就開始重油催化裂解制低碳烯烴的工藝和催化劑技術(shù)開發(fā)，并且取得了一系列工業(yè)化的技術(shù)成果。本文旨在總結(jié)重油催化裂解制低碳烯烴的工藝技術(shù)研究進展，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，對重油催化裂解制低碳烯烴工藝發(fā)展提出改進思路。

1 國內(nèi)重油催化裂解工藝技術(shù)研究進展

1.1 石油化工科學(xué)研究院DCC系列催化裂解工藝技術(shù)

國內(nèi)最早開展重油催化裂解工藝技術(shù)研究的科研機構(gòu)是中國石化石油化工科學(xué)研究院(簡稱石科院)，早在1989年，李再婷等[4-6]在閔恩澤院士的指導(dǎo)下開展深度催化裂解(DCC)工藝技術(shù)開發(fā)。在0.24 t/d催化裂解中試裝置上，以大慶減壓蠟油為原料，使用CHP-1裂解催化劑開展了DCC催化裂解工藝研究，乙烯收率達到6.1%，丙烯收率達到 21.03%，顯示出良好的低碳烯烴收率。DCC系列催化裂解工藝技術(shù)的開發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用從此拉開了序幕。在石科院幾代人的努力下，DCC系列催化裂解工藝技術(shù)不斷地進行創(chuàng)新與完善，相繼開發(fā)了DCC工藝、高丙烯選擇性的DCC-PLUS工藝、兼顧乙烯和丙烯生產(chǎn)的CPP工藝、新型高效催化裂解(RTC)工藝技術(shù)，在我國石腦油資源不足的情況下，走出了適合中國國情的煉化一體化工藝路線。

1.1.1 催化裂解DCC工藝技術(shù) 催化裂解DCC工藝技術(shù)是石科院開發(fā)的第一代重油催化裂化最大化生產(chǎn)丙烯的技術(shù)，在國際上首次采用提升管和密相流化床組合反應(yīng)器，以含有改性的擇型分子篩為催化劑，采用重質(zhì)油為原料生產(chǎn)以乙烯和丙烯為主的低碳烯烴。該技術(shù)與常規(guī)催化裂化裝置不同，可將目的產(chǎn)品由成品油為主轉(zhuǎn)變成以乙烯、丙烯和輕質(zhì)芳烴為主[7-11]，圖1是DCC工藝技術(shù)的示意圖。

圖1 DCC工藝示意圖Fig.1 Schematic diagram of DCC process

DCC技術(shù)分為DCC-Ⅰ型和DCC-Ⅱ型。DCC-Ⅰ 型以最大化生產(chǎn)丙烯為主；DCC-Ⅱ型以最大化生產(chǎn)異構(gòu)烯烴為主。

DCC催化裂解工藝流程與傳統(tǒng)的催化裂化工藝基本相同。DCC技術(shù)工藝流程大致如下：經(jīng)過預(yù)熱的原料油與霧化蒸汽混合均勻后進入提升管反應(yīng)器中，與再生催化劑接觸后進行反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣分子與催化劑進入提升管上方的密相流化床反應(yīng)器，繼續(xù)進行催化裂解反應(yīng)。反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)分餾和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)后再進一步進行分離。經(jīng)過蒸汽汽提后的待生催化劑進入再生器，與空氣接觸進行燒焦再生并釋放大量的熱量。攜帶熱量的再生催化劑通過再生斜管返回到提升管反應(yīng)器，在預(yù)提升介質(zhì)的作用下，繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)，從而實現(xiàn)連續(xù)的反應(yīng)-再生操作。DCC技術(shù)1990年在中國石化濟南煉油廠150 kt/a 催化裂解工業(yè)生產(chǎn)裝置進行工業(yè)試運轉(zhuǎn)[12]，后來又在安慶煉油廠、大慶煉油廠、泰國TPI公司和沈陽石蠟化工有限公司等進行了工業(yè)應(yīng)用。表1列出了DCC技術(shù)的典型產(chǎn)品分布。

表1 DCC技術(shù)典型產(chǎn)品分布Table 1 Typical product distribution of DCC technology

1.1.2 催化裂解DCC-PLUS工藝技術(shù) 在DCC技術(shù)的工業(yè)化過程中，張執(zhí)剛等[13-14]發(fā)現(xiàn)DCC技術(shù)存在無法兼顧低碳烯烴產(chǎn)率與干氣和焦炭選擇性的缺點，對DCC技術(shù)進行了改進和升級。DCC-PLUS裝置設(shè)計采用主提升管(重油提升管)，并增設(shè)第二提升管(輕烴提升管)向流化床反應(yīng)器內(nèi)補充與輕烴反應(yīng)后的催化劑，提高該區(qū)的催化劑活性，同時降低第一提升管反應(yīng)溫度和劑油比，減少干氣產(chǎn)率；輕烴提升管進行輕汽油和C4回?zé)挘M一步提高丙烯產(chǎn)率。圖2列出了DCC-PLUS工藝與DCC工藝反應(yīng)系統(tǒng)對比。

圖2 DCC-PLUS工藝與DCC工藝反應(yīng)系統(tǒng)對比Fig.2 Comparison of DCC-PLUS process and DCCprocess reaction system

表2列出了DCC-PLUS與DCC技術(shù)中試產(chǎn)品分布對比。由表2可知，與DCC技術(shù)相比，DCC-PLUS技術(shù)的干氣產(chǎn)率降低了1.59個百分點，焦炭產(chǎn)率降低了2.49個百分點，液化氣產(chǎn)率提高了 4.83 個百分點，丙烯產(chǎn)率提高了1.67個百分點，乙烯+丙烯+丁烯產(chǎn)率提高了3.11個百分點。DCC-PLUS技術(shù)通過采用多反應(yīng)區(qū)組合反應(yīng)器型式，實現(xiàn)了不同反應(yīng)區(qū)的分區(qū)控制，重油提升管強化了重質(zhì)原料油的一次裂化反應(yīng)，輕烴提升管強化了C4餾分和輕汽油餾分的催化裂解反應(yīng)，流化床反應(yīng)器強化了汽油餾分的二次裂化反應(yīng)；通過降低提升管出口溫度，使丙烯產(chǎn)率顯著提高，同時降低了非目的產(chǎn)物干氣和焦炭的產(chǎn)率。

第一套DCC-PLUS技術(shù)工業(yè)化裝置在中國海油東方石化有限公司1.2 Mt/a催化裂解裝置于2014年2月一次開車成功[15]。該裝置2015年的標定結(jié)果表明，以潿洲等常壓渣油為原料，干氣產(chǎn)率顯著下降(僅為4.34%)，丙烯產(chǎn)率為13.97%；2017年通過催化劑和工藝條件優(yōu)化，丙烯產(chǎn)率達到 18.22%[16]。隨后，DCC-PLUS技術(shù)在泰國IRPC公司、中國海油大榭石化公司[17-19]、黑龍江省龍油石油化工公司相繼投產(chǎn)運行，顯示出較強的工業(yè)適應(yīng)性。

表2 DCC-PLUS與DCC技術(shù)中試產(chǎn)品分布Table 2 Pilot product distribution of DCC-PLUS and DCC technology

1.1.3 CPP工藝技術(shù) 石科院在DCC技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了兼顧乙烯和丙烯生產(chǎn)的CPP工藝。該工藝特點為：①在較高的苛刻度條件下反應(yīng)，反應(yīng)溫度580～640 ℃之間，通常為610 ℃左右，反應(yīng)過程涉及催化裂化反應(yīng)和熱裂解反應(yīng)；②采用石科院開發(fā)、中石化催化劑齊魯分公司生產(chǎn)的CEP專用催化劑，催化劑具有較高的裂解活性，水熱穩(wěn)定性較好；③具有較為靈活的操作方式，可以結(jié)合市場和生產(chǎn)情況，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行靈活的調(diào)整，可以采用最大量生產(chǎn)乙烯、最大量生產(chǎn)丙烯或者兼顧生產(chǎn)乙烯和丙烯等三種操作模式；④加工的原料趨于重質(zhì)化和多樣化，可加工減壓蠟油、焦化蠟油、脫瀝青油和石蠟基常壓渣油等原料。與傳統(tǒng)的蒸汽裂解工藝相比，該工藝拓寬了乙烯的生產(chǎn)原料，降低了生產(chǎn)乙烯的原料成本[16]。

沈陽石蠟化工有限公司500 kt/a CPP裝置于2009年7月建成投產(chǎn)[20]，在反應(yīng)溫度為610 ℃的條件下，乙烯產(chǎn)率達到14.84%，丙烯產(chǎn)率達到 22.21%，但甲烷產(chǎn)率高達9.99%。甲烷是氫含量最高的碳氫化合物，甲烷產(chǎn)率過高將導(dǎo)致氫的有效利用率降低，影響經(jīng)濟效益；此外，由于CPP工藝的反應(yīng)溫度高達610 ℃，采用常壓渣油作為原料時容易導(dǎo)致設(shè)備結(jié)焦，影響裝置的長周期運行，這些可能是CPP技術(shù)沒有得到大規(guī)模推廣的原因。

1.1.4 新型高效催化裂解(RTC)工藝技術(shù) 由于DCC工藝對原料性質(zhì)要求比較苛刻，要求為石蠟基重油或富含氫元素的原料，為了拓寬DCC工藝技術(shù)的原料適應(yīng)性，石科院在DCC技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種具有整體擴徑結(jié)構(gòu)的快速床反應(yīng)器，降低了焦炭產(chǎn)率，提高了丙烯選擇性和丙烯產(chǎn)率，形成了高效催化裂解(RTC)工藝技術(shù)[21-23]。圖3列出了RTC工藝反應(yīng)器示意圖。與DCC和DCC-PLUS技術(shù)的主要區(qū)別在于，RTC反應(yīng)器采用了提升管+擴徑式“梨形”反應(yīng)器的反應(yīng)器形式，并在“梨形”反應(yīng)區(qū)增加再生催化劑以提高該反應(yīng)區(qū)的催化劑活性，改變了原來的密相流化床反應(yīng)器形式，并適當縮短了反應(yīng)時間，從而減少干氣和焦炭的生成，提高了丙烯選擇性。RTC技術(shù)于2020年4月在安慶石化 65萬t/a 催化裂解裝置上開展了工業(yè)試驗，在摻渣比為50%左右的條件下，與DCC工藝對比結(jié)果顯示，丙烯產(chǎn)率達到16.27%，提高了2.56個百分點，干氣和焦炭產(chǎn)率分別降低了0.24和0.56個百分點。

圖3 RTC工藝反應(yīng)器示意圖Fig.3 Schematic diagram of RTC process

1.2 HCC工藝

HCC工藝[24-27]是中國石化洛陽石化工程公司針對乙烯生產(chǎn)原料重質(zhì)化而開發(fā)的，主要采用提升管催化裂化工藝技術(shù)，原料油經(jīng)預(yù)熱后，與800～850 ℃的LCM型催化劑進行接觸反應(yīng)，反應(yīng)時間小于2 s，反應(yīng)器出口溫度達700～750 ℃，實現(xiàn)重油直接裂解制乙烯，并兼產(chǎn)丙烯、丁烯和輕質(zhì)芳烴等。中試運行結(jié)果顯示，以常壓渣油為原料，乙烯收率達23.82%，丙烯收率可達11.34%。

HCC工藝于2001年在中國石油撫順石化公司建成8萬t/a工業(yè)試驗裝置，但并未見公開的工業(yè)試驗數(shù)據(jù)報道。究其原因可能有以下幾點：①HCC工藝的反應(yīng)溫度高達670～710 ℃，裝置結(jié)焦的問題暫時沒有得到解決；②工業(yè)化試驗裝置沒有經(jīng)過長周期的運行考核；③由于催化劑的比表面積僅為 25～40 m2/g，反應(yīng)過程中生成的焦炭沒有全部沉積到催化劑表面，而是有一部分沉積在反應(yīng)器和沉降器內(nèi)，從而使設(shè)備造成結(jié)焦，同時也導(dǎo)致裝置的熱平衡無法得到滿足。

1.3 TMP工藝

TMP工藝是中國石油大學(xué)(華東)開發(fā)的兩段提升管催化裂化多產(chǎn)丙烯(TMP)技術(shù)。該技術(shù)是在兩段提升管催化裂化工藝技術(shù)[28-32]的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其特點是依然采用兩段提升管反應(yīng)器，每段提升管都采取輕質(zhì)原料與重質(zhì)原料組合進料，并采用新型配套催化劑，實現(xiàn)兩段提升管反應(yīng)工藝與催化劑的優(yōu)化組合，從而實現(xiàn)在兼顧輕質(zhì)油品生產(chǎn)的同時多產(chǎn)丙烯的目的[33-36]。

在TMP工藝的反應(yīng)-再生系統(tǒng)中，一共有兩個提升管反應(yīng)器、一個沉降器和一個再生器，兩段提升管的反應(yīng)器出口與沉降器相連；再生器設(shè)置兩個再生斜管，分別向兩個提升管反應(yīng)器提供再生催化劑；第一段提升管的預(yù)提升段上方回?zé)捇旌螩4原料，常壓渣油在C4原料的上方進料；第二段提升管的預(yù)提升段上方回?zé)捿p汽油，回?zé)捰秃突責(zé)捰蜐{在輕汽油的上方進料[37]。通過采用輕重原料組合進料、采用低溫大劑油比以及適宜反應(yīng)時間等手段，TMP工藝解決了兩段提升管存在的多產(chǎn)液化氣的同時又要求少產(chǎn)干氣的矛盾。在大慶石化120 kt/a催化裂解工業(yè)試驗裝置上進行的TMP工業(yè)試驗結(jié)果[37]表明，采用LCC-200催化劑，以大慶常壓渣油為原料，一段反應(yīng)溫度510 ℃和二段反應(yīng)溫度 530 ℃ 左右的條件下，丙烯的收率和總液收分別達到19.64%和81.57%；干氣收率僅為4.68%，達到了較好的工業(yè)試驗結(jié)果。

TMP工藝在多套工業(yè)催化裂解裝置上開展了應(yīng)用[38-39]。2011年，山東恒源石油化工股份有限公司將300 kt/a重油催化裂化裝置改造成為焦化蠟油-焦化汽油兩段提升管催化裂解多產(chǎn)丙烯(TMP)裝置，采用純焦化蠟油和焦化石腦油進料。在焦化蠟油與焦化石腦油按質(zhì)量比68∶32進料的情況下，總液體質(zhì)量收率達到87.67%，液化氣質(zhì)量收率為17.41%，液化氣中丙烯的體積含量達50.86%，催化穩(wěn)定汽油的研究法辛烷值達到89.73，為焦化蠟油的催化裂化直接加工利用開辟了一條新的途徑[40]。

2 國外重油催化裂解工藝技術(shù)研究進展

國外重油裂解制烯烴技術(shù)主要有Indian Oil 公司開發(fā)INDMAX工藝、KBR公司和?？松梨谑凸鹃_發(fā)的Maxofin工藝、UOP公司的PetroFCC工藝、日本石油合作中心(JCCP)與沙特阿拉伯國王大學(xué)開發(fā)的高苛刻度下行床催化裂化多產(chǎn)輕烯烴技術(shù)(HS-FCC)工藝等。

2.1 INDMAX工藝

INDMAX工藝[41-42]是印度石油公司開發(fā)并工業(yè)化的多產(chǎn)丙烯工藝技術(shù)，該技術(shù)以重質(zhì)殘余油為原料，最大化地生產(chǎn)丙烯產(chǎn)品。在Guwahati煉廠采用該工藝的100 kt/a工業(yè)試驗裝置中，丙烯收率可達24%。INDMAX工藝配套的催化劑采用三種互相促進的多功能催化劑組成，分別是塔底的裂化催化劑、擇型五元環(huán)沸石和傳統(tǒng)的超穩(wěn)Y沸石。這三種催化劑可以根據(jù)原料性質(zhì)、工況苛刻度以及所需要的產(chǎn)品收率的不同而進行調(diào)整。2021年，INDMAX工藝將在印度Numaligarh煉油有限公司(NRL)位于阿薩姆邦的Numaligarh煉廠擴建項目中進行應(yīng)用。

2.2 Maxofin工藝

Maxofin-FCC工藝是由KBR公司和?？松梨谑凸竟餐_發(fā)的多產(chǎn)低碳烯烴工藝技術(shù)[43-45]，采用的催化劑中含有較高比例的ZSM-5助劑，采用雙提升管反應(yīng)器操作模式，在原料方面，第一提升管反應(yīng)器和第二提升管反應(yīng)器分別采用蠟油和催化裂化汽油為原料；在工藝操作參數(shù)方面，第一提升管和第二提升管反應(yīng)器出口溫度分別為 538 ℃ 和 593 ℃，劑油比分別為8.5左右和25。該工藝采用ZSM-5分子篩含量達25%的MAXOFIN-3助劑，可以大幅度提高烯烴產(chǎn)率。該工藝采用稀土超穩(wěn)Y型分子篩和ZSM-5分子篩為催化劑，以蠟油和催化裂化汽油為裝置的原料時，典型的產(chǎn)品分布如下：干氣產(chǎn)率11.85%，液化氣產(chǎn)率47.36%，其中丙烯產(chǎn)率18.37%，丁烯產(chǎn)率12.92%，汽油產(chǎn)率18.81%，輕循環(huán)油產(chǎn)率8.44%，澄清油產(chǎn)率5.19%，焦炭產(chǎn)率8.34%。

2.3 PetroFCC工藝

PetroFCC工藝[46]是UOP公司開發(fā)的一種具有雙提升管反應(yīng)器的工藝技術(shù)，可利用各種原料來增產(chǎn)低碳烯烴，尤其是丙烯的產(chǎn)率可以從6%～8%增加到25%左右。PetroFCC工藝的主要特點有：采用低的油氣分壓、高的反應(yīng)溫度、含有ZSM-5的催化劑系統(tǒng)以及可以提高劑油比的特色RxCat技術(shù)。其中，RxCat技術(shù)是一種反應(yīng)器技術(shù)，它可以將汽提段的積炭活性催化劑循環(huán)到提升管混合段與再生劑進行混合；由于循環(huán)的汽提催化劑是熱平衡中性的，因此該技術(shù)能夠使劑油比得到較大幅度的提高，從而充分發(fā)揮催化劑的效能。PetroFCC工藝的第一提升管采用高溫、大劑油比對新鮮原料和回?zé)捰瓦M行反應(yīng)，第二提升管采用更苛刻的條件對汽油進行反應(yīng)，使用高ZSM-5含量的助劑，丙烯產(chǎn)率可達20%以上。該工藝的第一套工業(yè)裝置已于2004年建成投產(chǎn)。

2.4 HS-FCC工藝

HS-FCC工藝[47]是日本石油合作中心(JCCP)與沙特阿拉伯國王大學(xué)開發(fā)的高苛刻度下行床催化裂化多產(chǎn)輕烯烴技術(shù)。該工藝采用下行式反應(yīng)器，通過采用短接觸時間和大劑油比的操作條件，來維持反應(yīng)系統(tǒng)的熱平衡，減少過度裂化的發(fā)生。該工藝的特點是：①由于催化劑與油氣在重力作用下往下流動，氣固接觸時間短(只有0.5～0.6 s)，可以有效地減少干氣和焦炭產(chǎn)率；②入口處的油氣與催化劑快速地混合，出口處的氣固快速分離保證了油氣的接觸效率，抑制返混的效果良好，油劑接觸均勻，無偏流分布，防止了過度反應(yīng)；③反應(yīng)溫度為600 ℃左右，劑油比可達40左右，與常規(guī)催化裂化工藝的產(chǎn)品分布相比，HS-FCC工藝具有較高的低碳烯烴選擇性，汽油產(chǎn)品的性質(zhì)較好，丙烯收率可達25%。

3 結(jié)論與展望

3.1 現(xiàn)有重油催化裂解工藝技術(shù)小結(jié)

縱觀國內(nèi)外重油催化裂解工藝技術(shù)的發(fā)展過程，其開發(fā)過程中都存在以下共同之處。①催化裂解的原料較輕：主要有減壓蠟油、石蠟基常壓渣油、加氫尾油和常壓渣油混合原料等，一般氫含量大于12.7%，殘?zhí)恐敌∮?%；②催化裂解反應(yīng)器形式基本采用提升管或雙提升管：在常規(guī)上行式單提升管基礎(chǔ)上，通過增加第二提升管、密相床或快速床等反應(yīng)器進行耦合，對中間油氣分子(經(jīng)重油催化轉(zhuǎn)化之后的液體產(chǎn)物包括汽油、柴油等)進行反應(yīng)，提高低碳烯烴選擇性；③催化裂解操作條件苛刻度高：催化裂解反應(yīng)溫度高、再生溫度高、劑油比大、反應(yīng)時間長；④在催化劑方面基本上都采用擇形分子篩含量更高的增產(chǎn)低碳烯烴專用催化劑。這些工藝條件和專用催化劑相結(jié)合，可以極大地提高催化裂解裝置的丙烯產(chǎn)率，一般可達10%～22%，顯著高于常規(guī)重油催化裂化的丙烯產(chǎn)率。

3.2 現(xiàn)有重油催化裂解工藝存在的問題

重油催化裂解技術(shù)取得了長足的發(fā)展，尤其是以石科院DCC技術(shù)為代表的系列催化裂解工藝技術(shù)在國內(nèi)外10余套催化裂解裝置上進行工業(yè)化應(yīng)用與推廣，裝置規(guī)模最高達到460萬t/a，顯著提升了重油催化裂解裝置的裝備水平和運行管理水平。但是重油催化裂解工藝仍然存在一些亟待解決的問題，主要有以下幾點。①重油催化裂解的原料仍然較輕，進一步提高催化裂解原料的劣質(zhì)化難度較大。由于重油催化裂解的提升管出口溫度一般高達570～610 ℃，如果原料殘?zhí)枯^高的話，沉降器極易結(jié)焦，因此催化裂解裝置選擇較輕的原料。如何進一步提高重油催化裂解原料的劣質(zhì)化水平仍有大量工作可做。②現(xiàn)有技術(shù)中一般采用提升管+密相流化床、提升管+快速床或者雙提升管的形式，采用提升管+密相流化床和提升管+快速床的反應(yīng)器形式時，為了使密相流化床或快速床出口的反應(yīng)溫度達到550～610 ℃，重油提升管的油劑接觸溫度較高，從而使得熱裂化反應(yīng)程度過高，此外在密相流化床或快速床的反應(yīng)時間過長也會導(dǎo)致干氣和焦炭產(chǎn)率增加，重油提升管、密相流化床或快速床的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間無法獨立控制是存在的最主要問題之一。③現(xiàn)有技術(shù)中一般采用同一種催化劑，由于重油大分子裂化需要的催化劑孔徑較大，汽油和柴油等中小分子二次裂化需要的催化劑孔徑較小，對于同一種催化劑，很難同時滿足重油大分子的裂化和汽油柴油中小分子的二次裂化，即使使用Y型分子篩和ZSM-5分子篩催化劑，在實際應(yīng)用中往往采用將這兩種催化劑直接混合的方式，兩種催化劑同時與重油接觸反應(yīng)，從而使ZSM-5分子篩的孔道堵塞，嚴重降低了ZSM-5的擇型裂化功能，導(dǎo)致汽油和柴油在ZSM-5分子篩上的二次裂解反應(yīng)減少，低碳烯烴的選擇性下降。④現(xiàn)有技術(shù)以生產(chǎn)丙烯為主，能夠提高乙烯產(chǎn)率的重油催化裂解技術(shù)較少。由于多產(chǎn)乙烯需要較高的反應(yīng)溫度，而較高的反應(yīng)溫度容易導(dǎo)致裝置結(jié)焦，影響裝置的長周期運行。此外，適用于提升管反應(yīng)的多產(chǎn)乙烯催化劑還沒有明顯的突破性進展，采用重油催化裂解技術(shù)生產(chǎn)乙烯的難度較大。

3.3 展望

重油催化裂解工藝技術(shù)將煉油與化工之間架起了一座橋梁，隨著成品油需求增速的趨勢逐漸放緩，重油催化裂解工藝技術(shù)在煉化一體化發(fā)展中將大有可為。因此，煉油企業(yè)和科研機構(gòu)應(yīng)加快重油催化裂解工藝的優(yōu)化升級，研究重油大分子、汽油和柴油中分子以及混合碳四小分子催化轉(zhuǎn)化所需要的工藝條件，加快高水熱穩(wěn)定性催化裂解多產(chǎn)乙烯催化劑的開發(fā)，開發(fā)適應(yīng)于上述不同原料反應(yīng)的反應(yīng)器，通過不同反應(yīng)器與不同催化劑的優(yōu)化組合，既能保證重油大分子多產(chǎn)高烯烴汽油組分，又能促進汽油和柴油中分子以及混合碳四小分子轉(zhuǎn)化成乙烯和丙烯，進一步開展重油催化裂解工程化方面的研究，通過工程措施減少裝置結(jié)焦，拓寬催化裂解原料來源，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)，遵循“宜烯則烯、宜芳則芳”的原則，同時結(jié)合實際的市場需求，以成品油生產(chǎn)為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)油品和化工品為主的生產(chǎn)方式，努力提高低碳烯烴產(chǎn)率，降低干氣和焦炭等非目的產(chǎn)品收率，將催化裂解汽油轉(zhuǎn)到芳烴抽提裝置，將汽油中的輕質(zhì)芳烴提煉出來，增加芳烴產(chǎn)率；將催化裂解柴油轉(zhuǎn)到加氫裂化裝置，將柴油中的重質(zhì)芳烴轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)芳烴；通過重油催化裂解技術(shù)與芳烴抽提技術(shù)、加氫裂化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，最大化降低燃料油產(chǎn)率，多產(chǎn)低碳烯烴和芳烴，為煉油向化工轉(zhuǎn)型升級提供技術(shù)支持。