催化裂化炼油技术探讨

李永杰 李小芳

摘要：催化裂化是炼油工艺中的关键环节，在加热条件下通过添加各种催化剂，促使重质油发生断链脱碳裂化反应，进而转变为汽油、柴油等轻质油和裂化气，便可以达到石油炼制目的。经过长期发展和实践应用，催化裂化炼油技术变得越来越成熟，本文对应用广泛的几种催化裂化煤油技术进行了探讨。

关键词：催化裂化；炼油；工艺流程；催化剂

炼油技术水平将会直接影响石油的生产加工和油质，而催化裂化技术在解决油质差、轻质油含量低等问题方面有着显著的应用优势，可提高石油加工质量和能源利用率。要想加快我国石油产业发展，提高石油炼制技术，便需不断改进和优化催化裂化工艺。

1 催化裂化炼油工艺流程

催化裂化煉油是按碳正离子机理进行的，重质油在催化剂作用下发生裂化、异构化和芳构化反应，进而转变为石油等多种物质。催化裂化工艺流程主要包括原料油催化裂化、催化剂再生及产物分离，先在480530℃温度和0.140.2MPa压强环境下，采用喷注法使炼油原料进入提升管反应器底部，在催化剂作用下发生催化裂化反应。催化剂在反应过程中会出现结焦现象，为保证活性，需进行再生处理，具体方法为将空气通入到再生器内，催化剂表面附着的油焦，经600730℃高温燃烧分解为烟气，气固分离后可实现催化剂再生。最后，利用沉降器和旋风分离器，将反应油气与催化剂分离，再在分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油，即可完成产物分离。

2 催化裂化炼油常见技术类型

2.1 移动床催化裂化技术

[JP2]移动床催化裂化技术在石油炼制中的应用是比较普遍的，分别在催化器和再生器中完成裂化反应和催化剂再生。实际操作过程中，在反应器中同时投入炼油原料和催化剂，两者从反应器上半部分下落时，便会混合在一起并且发生反应。当混合物到达反应器最下方时，已经发生过反应，催化剂表面附着有油焦，此时活性降低，不利于炼油，需要在再生器中对催化剂进行再生处理，消除表面的油焦。催化剂再生环节，需沿着再生器从反应器最下方导出分别在反应器和再生器中，而催化剂会移动至再生器最上方，再生后再次进入到反应器。为方便催化剂移动，降低摩擦阻力，通常制作成小球，在反应器和再生器内不容易发生堵塞现象。同时，催化剂在移动过程中，可实现能量转换，不进行加热也会产生热量，所以移动床可不设置加热管。在我国石油加工中，移动床催化裂化技术已得到广泛应用。[JP]

2.2 流化床催化裂化技术

流化床催化裂化技术是在移动床催化裂化技术基础上发展而来的，可显著提高生产效率，有着多方面优点，是当前石油加工中所用到的主流催化裂化工艺。在实际应用过程中，将空气、原料和催化剂一同通入反应器内，混合后形成的物质呈硫磺状态，然后再通过催化剂再生，分离提取各种转化物等，完成石油炼制。与移动床催化裂化技术相比，该项炼油工艺所用设备简单，发生故障的几率较低，可避免风险问题的发生，生产效率较高，不仅可实现连续作业，而且还具备同时处理大量石油催化裂化工作的能力，技术优势显著，有着良好的应用前景。

2.3 循环裂化床催化裂化技术

循环裂化床催化裂化技术是一种采用NEXCC催化裂化装置的炼油工艺，与传统催化裂化装置相比，原料和催化剂的更换都比较方便，所用装置简单、易于操作，有着良好的工作性能，并且装置成本较低，同时可提高汽油加轻质烯烃的转化率，最高可达90%左右。生产作业时，需在同一受压壳体内将一台反应器和一台再生器组合，再生器在外，反应器在内。所用旋风分离器类型为多入口旋风分离器。从催化裂化装置下方将空气、原料和催化剂通入到反应器内，在催化剂作用下，原料发生催化裂化反应生成轻质油和裂化气。使用后的催化剂出现烧焦现象，进入到装置下方的再生器内进行再生，同时对催化剂进行加热升温，再生后的催化剂会在供氧空气的带动下上升，最后进入到再生器最上方，用于后续催化裂化反应。

2.4 多产异构烷烃催化裂化技术

MIP是一种多产异构烃、降低汽油烯烃含量的催化裂化工艺，在石油炼制生产中有广泛的应用。整个反应装置分为管式反应器和流化床两部分，生产操作时，原料与催化剂先在管式反应器内混合，在短时间内发生催化裂化反应，反应温度和剂油比都是比较高的，转化率达到预期设定值后，在流化床上进行二次催化裂化反应。为提高催化剂密度，一般选用设备直径较大的流化床，为保证反应的充分性，延长油气停滞时间，需降低流速，同时催化剂会在循环部分实现再生，完成异构化、芳构化和氢的转移反应，如此一来，将会提高汽油中异构烃和芳烃含量，降低烯烃含量，可实现较为理想的炼油效果。

3 催化裂化炼油常用催化剂

催化剂是催化裂化炼油工艺中必不可少的物质，基于石油加工需求的不同，所用催化剂类型也各不一样，比较常见的有多产柴油催化剂、汽油脱硫催化剂、多产丙烯催化剂等。多产柴油催化剂主要通过改进载体表面积、孔径和端部分布，来增强大分子裂解能力，在催化裂化反应过程中，会优先生成分子大小合适的烃，在分子筛一定酸性和活性范围内，保证与基质之间组合的最优化。脱硫催化剂最开始应用于再生烟方面，可以消除硫的氧化物。目前的丙烯催化剂大多使用ZSM5分子筛，而且对ZSM5分子筛改性之后水热稳定性及对低碳烯烃的选择性都比较优秀，且不会对汽油的主要指标造成负面影响。

4 结语

对于石油炼制来讲，催化裂化的重要性不言而喻，与生产效率和油质都存在紧密联系，同时也会对环境造成一定影响。要想完善原有生产工艺中的不足，提高炼油技术水平，便需要加大对催化裂化技术的研究力度，改进生产装置和作业，优化作业流程，并不断开发新型催化剂，进而实现更加理想的石油炼制效果，使催化裂化技术更好地服务于石油生产。

参考文献：

[1]张国媛.催化裂化反应工艺技术进展[J].化工管理，2016，（9）：142.

[2]张建祥.催化裂化工艺及催化剂的技术进展[J].石化技术，2016，（6）：33.