催化裂化技术的发展概况及前景展望张坚强1引言催化裂化（FCC）工艺是将重质油轻质化,目的产品是汽油、柴油和液化气。

由于转化率高,产品质量好,近半个世纪以来, FCC工艺技术和生产规模都有了很大的发展。

从催化裂化减压蜡油到掺混渣油,并逐步提高掺混比例,大大提高了原油的加工深度,获得了更大的经济效益。

目前,催化裂化装置已成为炼油工业深度加工和汽油生产的主体装置[1]。

由于催化裂化投资和操作费用低,原料适应性强,转化率高,自1942年第一套工业化流化催化裂化装置运转以来,它已发展成为炼油厂中的核心加工工艺,是重油轻质化的主要手段之一，而我国石油资源中,原油大部分偏重,轻质油品含量低,这就更加决定了炼油工业必须走深加工的路线[2]。

面对日益严格的环保法规的要求,通过装置改造和与其它上下游工艺结合(如进料加氢,产品后处理等),催化裂化能以合适的费用生产合适的产品。

近十几年来,我国催化裂化掺炼渣油量在不断上升,已居世界领先地位。

催化剂的制备技术已取得了长足的进步,国产催化剂在渣油裂化能力和抗金属污染等方面均已达到或超过国外的水平。

在减少焦炭、取出多余热量、催化剂再生、能量回收等方面的技术有了较大发展[3]。

从当前炼油工艺发展和炼油厂改造与建设情况看来,催化裂化仍居重要地位,并未因生产清洁燃料的苛刻要求而止步不前，即使从更长远的目标看,催化裂化装置所产汽油经加氢饱和后也应能成为燃料电池的一种燃料组分。

本文主要综述国内催化裂化技术现状及其发展前景。

2 国内外催化裂化技术发展动力及其概况2.1 催化裂化技术进步的推动力近年来,催化裂化原料的品质越来越差,但对提高目的产物收率、汽柴油质量、柴汽比,以及多产丙烯和改善烟气排放等提出了更高的要求。

围绕这些问题,催化剂、设备和工艺技术方面的新技术不断涌现,推动着催化技术不断向前发展。

由于催化裂化过程的庞大加工规模,目的产品产率提高零点五个百分点即可产生巨大的经济效益,因此提高目的产品产率始终是催化裂化技术进步的主旋律。

由于馏分油和重质油性质的显著差别,至今所取得的大多数技术进步主要都是针对重油催化裂化。

此外,近年来对催化裂化产品质量的要求越来越高,对产品需求结构的变化,以及环保法规的逐渐完善,都促进了催化裂化技术的发展。

除原料变差以外,市场对产品结构和产品品质的要求也在不断变化。

在产品结构方面,要求提高柴汽比和增产丙烯;在产品的品质方面,要求生产低烯烃含量和低硫含量的高辛烷值汽油和低硫含量的高十六烷值柴油。

由于我国许多炼化企业生产的汽油除催化裂化汽油外,其他的调合组分很少甚至没有,因而,汽油标准对烯烃和硫含量的限制给许多企业带来了不小的压力。

催化裂化过程的环保问题主要涉及SOx 和NOx的排放,国外采取的主要措施是在催化裂化反应再生过程中添加SOx 和NOx转移剂或转化剂。

SOx转移剂是在催化剂再生过程中与SOx 反应生成硫酸盐,在反应过程中硫酸盐被还原,硫以H2S的形式进入到干气中,被后续过程回收利用。

NOx 转化剂主要是将部分NOx还原成N2,从而减少对环境的污染。

我国目前用得较多的是SOx转移剂,已有多家研究单位或公司在研究和生产这类产品[4]。

2.2 国内外催化裂化工艺发展状况2.2.1渣油催化裂化技术进展目前，世界上渣油催化裂化(RFCC)工艺主要有Kellogg公司的HOC、S&W公司的RFCC、IFP/Total公司的R2R、UOP公司的RFCC、Shell公司的RFCC和Exxon 公司的Flexi cracking工艺。

这几种工艺已在世界各地运行多年。

目前，RFCC 加工原油残炭可达3% ~ 10%，镍和钒含量可达10 ~ 40μg/ g，平衡剂上金属沉积量最高可达10 000μg/g[5]。

然而，催化裂化反应过程的核心受提升管反应器技术一直未有突破。

其弊端表现为:提升管反应器过长，造成反应时间过长;由于积碳，因此使催化剂活性和选择性迅速下降;催化剂在上行过程中受重力作用产生滑落与返混;提升管下游部位的热裂化与非理想二次反应等。

针对提升管存在的缺陷，世界各大石油公司致力于新型RFCC工艺的开发。

开发重点放在反应技术方面:提高反应温度、缩短反应时间至15以内、消除反应器中催化剂和油气的返混、改善催化剂性能、改变反应器型式等。

有些工艺已经工业化，取得了较好的经济效益，有些还处于实验室研究或中试阶段的研究。

表1列出了RFCC新工艺、新技术的进展。

2.2.2多产柴油催化裂化技术进展2.2.2.1多产柴油和液化气的MGD技术MGD技术是中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的以重质油为原料，利用常规催化裂化装置同时多产液化气和柴油，并可显著降低汽油烯烃含量的工艺技术。

该技术与常规催化裂化技术相比，具有以下特点:(1)采用粗汽油控制裂化技术，增加液化气产率，降低汽油烯烃含量，调节裂化原料的反应环境以增加柴油馏分的生成和保留。

(2)重质原料油在高苛刻度下、轻质原料油在低苛刻度下进行选择性反应，以增加重质原料油一次裂化和柴油馏分的生成。

(3)液化气和柴油产率明显大于常规的FCC技术，高价值产品(液化气、汽油和柴油)与常规FCC技术相当;(4)汽油中烯烃含量能够大幅度降低，且汽油辛烷值有一定提高。

2.2.2.2多产柴油的MDP技术RIPP在传统增产柴油工艺技术的基础上开发了催化裂化增产柴油的新工艺MDP。

该工艺具有以下特点:(1)可以加工重质、劣质的催化裂化原料。

(2)采用配套研制的增产柴油催化剂，且维持平衡剂的活性适中。

(3)应用原料组分选择性裂化技术，将催化裂化原料按馏分的轻重及其可裂化性能区别处理，在提升管反应器不同位置注入不同原料组分，使性质不同的原料在不同环境和适宜的裂化苛刻度下进行专利商/研究机构工艺名称工业化动态UOP 毫秒催化裂化技术 1套位于美国新泽西Cosatal公司Eagle Point炼油（MSCC）厂，为改造装置(2.8Mt/a)，1994年开工；1套建于美国路易斯安那Trans American 炼油公司(5.0Mt/a),1999年开工；另一套装置将在今后在土库曼斯坦建成投产[7]下行床反应器停留时间S&W 快速段接触反应(QC) 中试 < 200msMobil 超短接触FCC工艺中试 < 500msWest Ontario大学渣油超短裂解工艺小型中试 <50ms清华大学下行管式FCC工艺专利技术 <500ms国内新工艺、新技术进展RIPP/北京设计院/燕山石化 VRFCC 第一套VRFCC工业装置是由北京燕山石化公司炼油厂的合作开发催化裂化装置改造而成，处理能力为800kt/a洛阳石化工程公司 ROCC—V 第一套ROCC—V型装置(100kt/a)1996年5月在洛阳石化工程公司炼油实验厂投产，1999年9月在青岛石化工厂投产1.0Mt/a工业化装置石油大学两段提升管FCC工艺中试反应。

(4)采用较为苛刻的裂化条件和适宜的回炼比，装置的加工量和汽油的辛烷值不会受到影响。

2.2.3低碳烯烃催化裂化技术进展目前，国外有多家公司推出了多产烯烃的FCC工艺技术，如UOP公司的Petro FCC工艺、公司的perlex工艺、Lummus公司的选择性裂化(SCC)工艺、Neste Oy 公司的NEXCC工艺。

20世纪80年代末，我国开始了低碳烯烃技术的研究，成功开发了以多产低碳烯烃和高辛烷值汽油为目的的FCC工艺家族技术。

目前，已工业化的技术有DCC、MGG、MIO、ARGG。

表2列出了几种典型多产烯烃的工艺。

2.2.4 生产清洁燃料催化裂化技术进展我国催化裂化汽油中烯烃含量高达40%-65%，远远高于我国车用汽油烯烃不大于35%的指标。

为此，RI即通过对催化裂化反应机理和烃类在不同类型反应器上得到的结果进行了综合分析，提出了生产清洁汽油的催化裂化新工艺(MIP)。

该工艺突破了现有催化裂化工艺对二次反应的限制，实现了可控性和选择性地进行裂化反应、氢转移反应和异构化反应。

可明显降低汽油烯烃含量并增加异丁烷产率，提出了一种生产清洁汽油组分的新概念。

另外，现有FCC装置可较容易地改造为MIP装置。

MIP工艺还可以和其他工艺藕合，为其他装置提供原料。

专利商/研究机构工艺名称工业化动态国外技术进展UOP Petro FCC 印度一套新建装置采用该工艺LOCC 还未见工业化报道Kellogg/Moblil Maxofin 中试：以Minas蜡油为原料，丙烯产率为18%Arco Chemical SuperflexLummus SCC 还未见工业化报道Neste Oy NEXCC 中试丙烯收率为15%。

一套120 ~160kt/a的半工业化装置于1999年建于芬兰Fortum的Porvoo炼厂，2002年实现工业化。

国内技术进展RIPP DCC—Ⅰ国内建有多套装置；另有一套建于泰国TPI(750kt/t) DCC—Ⅱ 1997年投产MGG 国内建有多套装置MIO 1995年在中国石油工业部兰州石化公司实现工业化ARGG 国内建有多套装置2.3 催化裂化催化剂技术进展2.3.1 渣油催化裂化催化剂由于对RFCC催化剂需求的增加，因此，近年来国外催化剂主要生产商(如Graee-Davision、Akzo-Nobel、Engelhard公司等)在渣油裂化催化剂研究方面开展了很多工作。

Grace-Davision公司生产的催化剂主要有Ramcat系列(我国镇海炼油化工股份有限公司炼油厂等几套装置正在使用)、Orion系列、XP系列(已用于30多套装置)、Astra系列(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油厂和抚顺石化公司石油二厂使用过该系列催化剂，效果良好)、GKZ系列、Spectra系列。

Engelhard公司催化剂牌号主要有Ma，asiv系列、Vision系列、Advance系列、Dimension系列。

Akzo Nobel公司催化剂牌号主要有Centurion(已在9套装置上使用，我国洛阳石化总厂在使用国产催化剂CHV-l前也曾用过Centurion-43 L抗钒催化剂 )、Oetavision527、MC/MZ系列及以后开发的KMP/KOB系列。

CCIC公司催化剂主要有STW、DCT、ACZ，STW和DCT，已在日本国内多家FCC装置上使用。

小试结果表明，使用ACZ催化剂后，重循环油以上收率降低。

基于多年对渣油裂化催化剂的研究开发，RIPP认为渣油裂化催化剂应有梯度孔分布和梯度酸性中心分布，以对付具有不同分子大小和裂化性能的复杂原料;渣油裂化过程中基质的作用十分重要，其孔结构、酸中心性质和活性必须与沸石的活性匹配;沸石的裂化活性与氢转移活性也应有适当的平衡。