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催化裂化增产丙烯的技术进展
文章来源:中国纤维网   添加人:service4   添加时间:2021-11-25

 丙烯是重要的有机化工原料,随着聚丙烯等衍生物需求的迅速增长,对丙烯的需求也逐年俱增。世界丙烯的需求己从20年前的1520万吨增加到2000年5120万吨,年均增长率达6.3%。2001年丙烯需求量达到5020万吨。据预测,至2005年,丙烯需求的年增长率为5.6%,高于乙烯需求的年增长率3.7%。预计丙烯的需求量到2010年将达到8600万吨。 

   丙烯主要衍生物的年均增长率依次是:聚丙烯6.3%,丙烯酸6%,丙烯腈4%,环氧丙烷4%,异丙苯/苯酚3.8%。在丙烯衍生物中,聚丙烯占丙烯的消费量最大,为57%,其他依次是:丙烯腈11%,羰基合成醇8%,环氧丙烷7%,异丙苯6%,丙烯酸5%,异丙醇3%,其他3%。 

   在丙烯及其衍生物需求增长的同时,生产丙烯技术也向多样化方向发展。目前,世界上66%的丙烯来自蒸汽裂解生产乙烯的副产品,32%来自炼油厂催化裂化(FCC)生产汽、柴油的副产品,少量(约2%)由丙烷脱氢和乙烯-丁烯易位反应得到。 

按今后5年内丙烯需求增长率5.6%测算,现有炼油厂必须增产410万吨/年丙烯才能满足石化工业对丙烯的需求,这主要将来自催化裂化装置。石化工业对炼油厂催化裂化(FCC)增产丙烯的需求,使石化与炼油实施了更紧密的结合。 

典型的FCC装置每生产1吨车用汽油约副产0.03~0.06吨丙烯。近年,FCC装置发展了多种增产丙烯的工艺技术,主要有:中国石化石油化工研究院(RIPP)的DCC工艺,凯洛格-布朗路特(KBR)公司的Maxofin工艺、Superflex工艺,UOP公司的PetroFCC工艺,罗姆斯公司的SCC工艺。图1示出蒸汽裂解、常规FCC与DCC、Maxofin、Superflex等工艺生产丙烯的产率比较。  

1. 中国石化石油化工科研院(RIPP)的DCC工艺 

该深度催化装化(DCC)工艺又称催化裂解工艺,它可看作是常规FCC操作与蒸汽裂解的组合。DCC装置在538~582℃、10%~30%蒸汽条件下操作,而FCC装置在493~549℃、1%~3%蒸汽条件下操作。DCC操作采用分子筛催化剂选择性地生产丙烯、乙烯和富芳烃石脑油。 

DCC工艺可按两种模式操作:最大量生产丙烯的DCC-Ⅰ型或最大量生产异构烯烃的DCC-Ⅱ型。Ⅰ型采用CRP-1催化剂,Ⅱ型采用CS-1和CZ-1催化剂(提高异丁烯和异戊烯选择性)。DCC-Ⅰ型和DCC-Ⅱ型典型的丙烯产率分别为20.5%和14.3%,而FCC为6.8%。表1为DCC工艺与FCC工艺的典型产品产率比较。表2列出采用中国原油VGO为原料,两种工艺的产品产率。 

目前,已有5套DCC装置在我国和泰国投产,另有几套在设计中。泰国石化公司75万吨/年DCC-Ⅰ型装置以深度加氢处理的阿拉伯(轻)原油VGO为原料,操作温度559℃,丙烯产率17.4%以上,汽油产率31.9%,年产丙烯12万吨。 

2.  UOP公司PetroFCC设计 

该工艺设计可从各种原料如瓦斯油和减压渣油,增产轻质烯烃,尤其是丙烯。采用PetroFCC工艺的丙烯产率可达20%~25%,乙烯达6%~9%,C4产率达15%~20%。FCC提高轻质烯烃产率历来通过提高反应温度和催化剂循环量来实施,而PetroFCC工艺通过补加特定的择形添加剂如ZSM-5使一些汽油裂解为丙烯和丁烯。 

UOP设计了双反应器构型,采用二个反应器和一个共用的再生器。主裂解原料在高温、高 剂/油比下操作,最大量地生产轻质烯烃,低压反应区用以提高烯烃度。主裂化催化剂在高转化率和限制氢转移工况下操作,同时将高浓度择形催化剂添加剂掺加到循环催化剂中有助于将部分汽油转化成轻质烯烃。  

3. 罗姆斯公司SCC工艺  

该选择性组分裂化(SCC)工艺可使丙烯收率达到16%~17%,再采用石脑油选择性循环裂化技术还可增产丙烯2%~3%。SCC工艺反应系统采用Micro-Jet进料喷嘴、短接触时间提升管和直连式旋分器。催化剂含有高含量ZSM-5。 

4. 美孚公司Maxofin工艺 

1998年,KBR公司和美孚(现埃克森美孚)公司推出Maxofin FCC工艺,它将高ZSM-5含量的添加剂与改进的FCC技术相结合,可使以米纳斯VGO为原料的丙烯产率达到18%。使用Reusy催化剂加ZSM-5助剂,双提升管反应器,提升管温度538~593℃,剂/油比8.9~25,丙烯产率18.37%,汽油产率18.81%,丁烯产率12.92%。  

5. KBR公司Superflex工艺 

  反应部分基于KBR公司FCC技术,可将轻质烃类(通常为C4~C8)转化成富丙烯物流。它从石脑油和C4原料可生产高达40%以上的丙烯。采用抽余C4(抽提丁二烯)进料,丙烯和乙烯产率分别为48.2%和22.5%。采用FCC轻石脑油进料,丙烯和乙烯产率分别为40.1%和20.0%。

 
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