两段提升管催化裂解多产丙烯专用催化剂LCC－300的工业应用

柳召永，张忠东，高雄厚，张海涛

（中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心，兰州730060）

1 前 言

两段提升管催化裂化技术是中国石油大学开发的新型催化裂化技术。该技术的核心思想是分段反应、催化剂接力、短反应时间和大剂油比［1－3］。丙烯是重要的基本有机化工原料，主要来源于石脑油蒸气裂解和催化裂化过程。在分析和研究丙烯生成规律以及两段提升管催化裂化工艺技术特点的基础上，李春义等［4－7］提出两段提升管催化裂解多产丙烯兼顾生产汽油和柴油的技术路线（TMP）。中国石油兰州化工研究中心在深入分析两段提升管催化裂解多产丙烯工艺特点的基础上研制出配套催化剂LCC－300。中国石油大庆炼化分公司以中国石油大学（华东）的研究成果为基础，由中国石油华东勘察设计院进行工程设计，对其120kt/a催化裂解（DCC）装置进行技术改造，建成相同生产规模的TMP工业试验装置。本课题使用TMP配套催化剂LCC－300在TMP工业试验装置上进行试验。

2 实 验

2.1 实验方法

实验室催化裂解试验在单段提升管装置上进行，其流程示意如图1所示。实验过程中将原料由预热炉加热到预定温度，由齿轮泵输入到提升管底部的喷嘴中，与高温水蒸气混合、雾化后进入提升管，在提升管中与从再生器来的高温再生剂接触、混合并进行反应。油气与催化剂在提升管顶部进行分离，待生剂经过汽提后送入再生器再生，油气经二级冷凝分离成裂化气和液体产物。将得到的液体产物进行实沸点蒸馏，低于205℃的馏分为汽油馏分，205～350℃为柴油馏分，其余为重油馏分。经实沸点蒸馏得到的汽油和重油馏分混合后作为二段提升管进料。根据一段和二段提升管产物分布归一化计算得到两段提升管总的反应结果。烟气在摩泽朗泰红外烟气分析仪上进行在线分析；裂化气在Varian GC－3800C气相色谱上进行分析；液体产物在Agilent 6890N色谱上进行模拟蒸馏，确定其中的汽油、柴油和重油馏分的含量。

图1 实验室单段提升管催化裂化装置示意

2.2 催化剂性质

两段提升管催化裂解多产丙烯专用催化剂LCC－300的主要物化性质见表1。

表1 LCC－300催化剂物化性质

2.3 原料性质

实验所用原料为大庆常压渣油，其性质见表2。从表2可以看出，大庆常压渣油是典型的石蜡基原料，饱和分和氢含量高，胶质、沥青质、残炭、重金属含量较低，是理想的催化裂解多产气体的原料。

表2 大庆常压渣油性质

3 结果与讨论

3.1 LCC－300催化剂的实验室评价

在实验室中型提升管评价试验中，新鲜原料进一段提升管，在与普通催化裂化相近或略高的温度、反应原料停留时间1.2s左右的条件下操作，尽量多产LPG、高烯烃含量的汽油和高品质的催化裂化柴油。将一段提升管生成的液体产物经实沸点蒸馏抽出柴油，汽油和重油（大于350℃馏分）混合后进二段提升管再次反应，将汽油中的烯烃选择性地转化为LPG，同时进一步提高重油转化率。二段提升管进料中的重油已经进行过一次反应，相对较难转化，因此二段提升管的反应温度和剂油比较一段提升管要有所提高、反应原料的停留时间要有所延长。

以大庆常压渣油为原料，采用LCC－300催化剂，在实验室单段提升管催化裂化装置上模拟两段提升管反应，结果如表3所示。从表3可以看出，一段提升管反应产物中丙烯产率为18.43%、汽油中烯烃质量分数为45.54%。高烯烃含量的汽油作为二段提升管的原料，是催化转化为丙烯的理想原料，二段提升管反应相对于大庆常压渣油原料的丙烯产率为3.84%。从二段提升管反应后的汽油组成来看，烯烃质量分数大幅度下降到13.48%，芳烃质量分数升高到59.44%，由于芳烃含量较高，汽油的辛烷值没有因烯烃含量的降低而损失。大庆常压渣油通过两段催化裂解反应，丙烯收率达到22.27%。

表3 实验室两段提升管催化裂解反应产物分布与汽油组成

3.2 TMP工业试验

120kt/a TMP工业试验采用LCC－300催化剂，装置反应－再生系统的主要操作条件见表4。在TMP工业试验装置进入正常运行状态后，一段提升管采用混合C4与大庆常压渣油组合进料，二段提升管为回炼轻汽油、回炼油和回炼油浆组合进料。TMP技术由于采用了轻、重原料组合进料工艺，在提升管出口温度与两段提升管催化裂化技术相近的条件下，可使剂油比大幅度提高；对重质进料而言，一段和二段提升管的剂油比分别达到8和18。说明在不提高提升管出口温度的条件下可实现剂油比的大幅度提高，因而对于强化催化裂化反应、减少干气的生成具有重要的意义。

表4 TMP工业试验装置反应－再生系统操作条件

对TMP装置进行标定，产物分布结果如表5所示。从表5可以看出，使用TMP技术配套LCC－300催化剂，产物中丙烯收率达到20.38%，总液体收率82.95%，干气和焦炭的总收率仅为13.99%。说明LCC－300催化剂在多产丙烯、减少干气和焦炭生成方面具有优势。

表5 TMP工业试验产物分布 w，%

4 结 论

在分析两段提升管催化裂解多产丙烯工艺特点的基础上研制出TMP技术配套LCC－300催化剂。采用该催化剂，在实验室中型单段提升管反应装置上进行模拟两段提升管试验，结果表明，在丙烯收率22.27%的情况下，总液体收率为80.08%，汽油组分的烯烃含量为13.48%，芳烃含量为59.44%，可作为高辛烷值汽油调合组分。在TMP工业试验装置上使用配套LCC－300催化剂，一段提升管采用混合C4与大庆常压渣油组合进料，二段提升管为回炼轻汽油、回炼油和回炼油浆组合进料，装置标定结果表明，在丙烯收率20.38%的情况下，总液体收率为82.95%，干气和焦炭产率之和仅为13.99%。说明配套催化剂LCC－300在多产丙烯、减少干气和焦炭生成方面具有优势。

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