59
重油催化原料特点
» 馏程范围宽（>350℃） » 组份来源广 » 重金属含量高 » 密度高 » 残炭高 » 硫含量高
60
UOP的原料指标
残炭，m% Ni+V,ppm 相对密度 措 施
<4 4～10
>10
<10 <0.9340 单段再生
10～18 0. 9340～ 两段再生 0.9659
>100 >0.9659 预脱金属
特点（40年代初） 1、 操作方便 2、用热充分 3、结构简化
特点（60年代初） 1、 控制灵活 2、辛烷值高 3、选择性好
34
国内催化裂化重大技术进展（一）
年代
工艺
催化剂
1956～ 移动床工业装置（苏43－102型， 1960 1958，兰州）
1961～ 1965
1966～ 1975
同高并列式流化床工业装置 （1965，抚顺）
Petroleum as a mixture of CBohielimngicPalosints
gasoline
diesel & home heating oil
jet fuel
gas oil lubricating oils
residua asphalt
PRODUCT DEMAND
CRUDE SUPPLY
➢ 稠环芳烃 ➢ ＞稠环环烷烃 ➢ ＞烯烃 ➢ ＞单烷基侧链的单环芳烃 ➢ ＞环烷烃 ➢ ＞烷烃 ➢ ＞在同族烃中，大分子＞小分子
28
烃类裂化速度快慢顺序
➢ 烯烃
➢ ＞大分子单烷基侧链的单环芳烃
➢ ＞异构烷烃及环烷烃
➢ ＞小分子(＜C8)单烷基侧链的单环芳烃 ➢ ＞正构烷烃
➢
＞稠环芳烃
29
烃类催化裂化和热裂化比较
有生成异构烃的潜力
25
氢转移反应
➢ 3× 烯烃＋环烷烃
3×烷烃＋芳烃
➢ 4× 烯烃
3×烷烃＋芳烃
➢ 3× 环烯烃
2×环烷烃＋芳烃
➢ 烯烃＋焦炭前身物
烷烃＋焦炭
有生成饱和烃和芳烃的潜力
26
气固催化过程的七个步骤
➢ 外扩散
➢ 内扩散
➢
吸附
➢
催化反应
➢
脱附
➢ 内扩散
➢ 外扩散
27
烃类吸附能力强弱顺序
MIP工业装置（2002，高桥） FDFCC装置（2002，清江） MIP-CGP装置（2004，九江）
催化剂
专用剂（1990～ 2000） DOCR剂（1996） 抗钒剂（1997） 降烯烃剂（1999）
硫转移剂（2001） 降硫助剂（2002） DOS催化剂（2006）
37
催化裂化反应再生的形式
» 重油裂化能力 » 抗污染能力 » 焦炭选择性 » 水热稳定性 » 烧焦性能 » 汽提性能
64
重油裂化催化剂设计构思
» 梯度孔结构分布 » 梯度酸强度分布 » 多种分子筛复配
65
重油裂化工艺构思
» 高反应温度 » 短反应时间 » 大剂油比 » 分段进料 » 急冷终止技术 » 终端快分技术
66
重油裂化设备要求
61
Kellogg的原料指标
残炭，m% Ni+V,ppm
措施
<5
<10 用钝化剂，常规再生
5～10
10～30 用钝化剂，可完全再生
10～20 30～150 需加氢处理
>20
>150 焦化原料
62
IFP R2R的原料指标
残炭，m% Ni+V,ppm 氢含量，m%
<8
<50
>11.8
63
重油裂化催化剂的设计
塔102 第一再生器
塔103 第二再生器
塔104 脱气罐
55
生产低碳烯烃的催化裂化技术
（家族技术）
56
生产清洁燃料的催化裂化技术
（清洁燃料部分）
57
重油催化裂化及操作理念
58
重油催化裂化的关键
➢ 中国 FCC 装置几乎都掺炼渣油 平均掺渣～36% 最高达～85%（大庆油）
➢ 掺渣比例居高不下 ➢ 关键——降低生焦，避免结焦
催化裂化
反应机理 正碳离子反应
V异构>>V正构
烷
烃
C3、C4、异构烃多 >C4的α烯少
烯烃
V烯烃>>V烷烃
HT多
热裂化 自由基反应
V异构>V正构 C1和C2多、
异构烃少 >C4的α烯多 V烯烃～V烷烃
HT少
30
烃类催化裂化和热裂化比较
催化裂化
热裂化
环烷烃
V环烷烃～V异构 V环烷烃<V正构
烃
烃
HT显著
42
42
27
加氢裂化
36
35
28
焦化
39
32/日本
25
乙烯裂解
54
24
中国石化检修损失600万吨/年装置能力
14
2003年中国渣油加工途径，%
企业自用 10%
焦化 30%
渣油加氢 5%
催化裂化 35%
商品燃料 15%
溶剂脱沥青 5%
15
中国汽油调合组分比例
烷基化 0.5%
其它 9.8%
重整 14.6%
装置名称 常减压 催化裂化 焦化 其他热加工 催化重整 加氢裂化 加氢处理
加工能力，Mt/a 4120.45 725.48 244.21 201.07 487.93 235.59 1939.01
比例，% 100.0 17.61 5.93 4.88 11.84 5.72 47.06
11
美国主要炼油工艺概况（2004年）
38
反应再生的结构型式
» 按两器关系分类： » 两器并列 » 两器同轴
» 按再生器的个数分类 » 单段再生 » 两段再生
39
反应再生的结构型式
» 按再生器的型式分类 » 床层再生 » 烧焦罐再生 » 烧焦罐+床层再生 » 烧焦管+床层再生 » 床层+床层再生 »…
40
反应再生的结构型式
» 按提升管的型式分类 » 内提升管 » 外提升管
➢ 重质油生产化工原料的桥梁装置 ----提供丙烯市场40%
➢ 二次加工能力最大的装置， 加工渣油的主要装置
➢ 炼油板块效益最好的装置
4
中国FCC基本概况(2006)
» 加工能力 >108 Mt/a(石油49＋石化51)
二次加工能力最大的工艺
» 平均掺渣比例～36％ » 工业装置总数～150 套
石油＋石化～45+50 套
32
催化裂化的发展进程
33
催化裂化工艺技术的发展
固定床
移动床
流化床
提升管
原料：
VGO 催化剂： 活性天 然白土
原料：
VGO 催化剂： 合成SiAl小球
原料：
VGO 催化剂： 合成SiAl微球
原料：
VGO+VR 催化剂： 分子筛 剂
特点（30年代末） 1、 设备复杂 2、操作繁琐 3、质量不稳
特点（40年代初） 1、 反再连续 2、补剂方便 3、质量稳定
重油催化裂化技术及发展
李双平
1
内容
1、催化裂化的基本概况 2、催化裂化的化学反应及发展进程 3、生产低碳烯烃的催化裂化技术 4、生产清洁燃料的催化裂化技术 5、重油催化裂化及操作理念 6、国内外催化裂化其它技术 7、未来的发展方向
2
催化裂化的基本概况
3
中国催化裂化的地位
➢ 重质油轻质化的核心装置 ----提供汽油池~75％和柴油~30％
benzo-pyrenes
20
TYPICAL REPRESENTATION OF RESID MOLECULE FOUND IN LITERATURE
S S
N
S
H
21
催化裂化的化学反应
» 裂化反应 » 异构化反应 » 氢转移反应 » 烷基转移反应 » 歧化反应
22
催化裂化的化学反应
»环化反应 » 缩合反应 » 叠合反应 » 烷基化反应
100
62.84
50
53.2 41.51
0 平均 最高 最低 国外
7
2005年FCC剂耗，kg/t原料
1.5
1.33
0.98
1.0
0.5
0.43
0.0
平均
最高
最低
8
近年剂耗和能耗变化趋势
剂耗 能耗
1.00 0.95 0.90 0.85 0.80
72
能耗
70
68
剂耗
66
64
62 2002年 2003年 2004年 2005年
同轴掺渣工业装置（82，兰州） 高低并列常渣装置（83，石家庄） 后置烧焦罐技术（85，高桥）
掺渣油两段再生工业装置（SW, 1987，武汉) 同轴式烧焦罐及床层两段再生装置 （1989，高桥）
CO助燃剂 （Pt,1979) Ni钝化剂（Sb， 1980）
高密度半合成沸石 剂（1981）
原位晶化REY沸石 剂 USY剂 择型沸石助剂
。。。。。。
23
裂化反应
➢ 烷烃裂化生成较小分子烷烃和烯烃 ➢ 烯烃裂化生成两个较小分子烯烃 ➢ 烷基芳烃脱烷基 ➢ 烷基芳烃的烷基侧链断裂 ➢ 环烷烃裂化生成烯烃 ➢ 环烷－芳烃裂化环烷开环或连接键断裂
有大量高辛烷值烯烃生成
24
异构化反应
➢ 烷烃和环烷烃有少量异构化 ➢ 烯烃异构有双键转移和骨架异构 ➢ 芳烃异构化