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中国石化石油化工科学研究院——FCC技术的化工路线!

近年来,城市交通电动化和新能源全产业链建设使得国内炼油行业竞争日趋激烈,民营企业在获得国家政府的支持后加速、加重了在石化领域的投入,预计在2020年炼油能力将占全国的40%左右。关闭落后产能、技术改造和环保升级一定是未来炼油的发展方向,大型化工型催化裂化技术获得突破,装置能力预计会有较大提升,目前在建和规划加工能力约4000万吨/年。

中石化石油化工科学研究院的DCC成套技术是20世纪80年代末开发的国际首创、具有自主知识产权的炼油化工成套技术,获得1991年国家专利金奖,1995年度唯一的一项国家技术发明一等奖,并获得了中国、美国、欧洲、日本等多项专利。DCC技术是全球第一套工业化的重油生产低碳烯烃的装置,是中国技术首次出现在石油炼制手册上,实现了我国炼油技术的出口。DCC技术的原料包括减压瓦斯油、减压渣油、脱沥青油等,目前已投入运行的11套,国内6套,国外5套,总加工能力1640万吨/年,单套装置最大加工能力460万吨/年。

DCC –Plus技术是在DCC技术基础上,为减少干气生成而研发的升级技术,增加了补剂管线,根据反应需求将从再生器来的高温催化剂输送到第三反应器密相床层,从而调节第一提升管的温度梯度。目前投入运行的DCC-Plus共三套,中海油宁波大榭/舟山石化有限公司2016年投产,乙烯产率5.25%,丙烯产率21.52%,丁烯产率10.36%。

经研究发现,在DCC反应过程中丙烯转化率高达56-80%,在催化裂解反应中丙烯是活泼的反应物种,MCP技术是在DCC技术基础上增加第二提升管反应器,并采用催化剂焦炭修饰技术,得到较高的丙烯选择性,并兼顾高辛烷值汽油生产。2011年7月,扬州石化一套ARGG装置改造为MCP装置获得成功,取得了显著的经济效益和社会效益,扬州石化吨油利润始终处于中石化炼油板块前列,保持扬州市江都区头号纳税大户,为企业和地方经济发展做出了积极贡献。2019年2月22日,中国石化石油化工科学研究院科研成果转化基地落户扬州石化,签约仪式在扬州举行。石科院院长达志坚及专家一行,油田领导李东海、钟志国、肖国连出席签约仪式。

石油化工科学研究院在DCC技术基础上,通过对工艺参数、催化剂以及装置构型进行改进,又开发出了重油直接制取乙烯和丙烯的催化热裂解(CPP)工艺技术。CPP是以重质石油烃为原料,采用提升管反应器和专门研制的分子筛催化剂以及催化剂流化输送的连续反应-再生循环操作方式,在比蒸汽裂解缓和的操作条件下生产乙烯和丙烯的新技术。与传统工艺相比,该工艺具有许多无法比拟的优点:

  • 在原料方面,该工艺可加工重质原料油,如蜡油、蜡油掺渣油、焦化蜡油和脱沥青油以及全常压渣油等,拓宽了乙烯的原料来源,降低了乙烯原料成本;

  • 在催化剂选择上,为该工艺专门研制的新型改性择形沸石催化剂,具有正碳离子反应和自由基反应双重催化活性,可以在酸性催化条件下既生产丙烯又大量生产乙烯;

  • 在生产模式上,该工艺操作方式灵活,可根据需要灵活调整产品结构,实现最大量乙烯、最大量丙烯或乙烯和丙烯兼产等多种操作模式;

  • 在生产条件上,该工艺以反应生成的焦炭作为反应-再生系统的主要热源,反应温度为600℃左右,比蒸汽裂解缓和得多;

  • 在投资上,由于催化剂的使用降低了裂解反应活化能,从而使反应温度大幅度降低,降低了能耗,节省了设备投资;

  • 更为重要的是,由于催化热裂解的反应温度低于650℃,再生温度低于760℃,在反应再生系统设计时采用常规催化裂化装置的材料即可满足要求,因此对现有催化裂化装置进行适当改造即可实施。

其典型产品分布如下表:

石油化工科学研究院的未来化工型催化裂解技术也在如火如荼地开展,预计近两年,直接加工直馏石脑油的SNCC成套技术、以中间基加氢渣油为原料的催化裂解R2C技术都会开花结果,服务于有需求的炼化企业。

石油化工科学研究院提出以DCC技术为核心的三条化工转型路线:

  • 全化工型技术路线。典型炼厂就是中海油宁波大榭和中国蓝星沈阳蜡化。

  • DCC技术与蒸汽裂解组合的炼化一体化技术路线。典型炼厂就是泰国的IRPC。

  • 以DCC为核心的油化结合型技术路线。典型炼厂就是扬州石化。

现在,随着燃料结构的变化,利润和市场的双重压力迫使炼厂降低燃料生产量而代之以价格较高的石油化工原料,发展流化催化裂化技术,用石油重质组分为原料来制取石油化工原料将是今后发展的趋势。目前实施的DCC系列成套技术仅仅是开始,其中还有许多课题值得研究开发和优化,任重而道远。

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