DCC-plus工藝的工業應用及適應性分析

王達林，張 峰，馮景民，姜 濤

(中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600)

DCC-plus工藝的工業應用及適應性分析

王達林，張 峰，馮景民，姜 濤

(中海油東方石化有限責任公司，海南 東方 572600)

在DCC工藝技術基礎上，中國石化石油化工科學研究院開發了增產丙烯、降低干氣和焦炭產率的增強型催化裂解(DCC-plus)技術，第一套DCC-plus工業裝置于2014年2月在中海油東方石化有限公司建成并投產。為滿足實際生產需要，對DCC-plus裝置以及操作參數進行了適應性改進及調整，在原設計多產氣體烯烴的DCC-plus裝置上實現了多產汽油、柴油的加工方案，以陸豐潿洲混合原油的常壓渣油為原料，在緩和操作條件下，總液體產率達到82.23%、丙烯產率為8.07%，具有很好的產品結構靈活性。

催化裂解 丙烯 工業試驗 操作靈活性

中海油東方石化有限責任公司(簡稱東方石化)精細化工項目一期工程包括2.0 Mt/a原料預處理裝置、1.2 Mt/a催化裂解裝置、0.6 Mt/a氣體分餾裝置和0.3 Mt/a柴油加氫裝置等，其中催化裂解裝置采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發的多產丙烯、降低干氣和焦炭產率的增強型催化裂解——DCC-plus技術。催化裂解裝置的設計原料為常壓渣油，其目的產物氣體烯烴的產率高，產物中的乙烯擬送至精細化工項目二期工程的120 kt/a乙苯-苯乙烯裝置作原料，丙烯用于生產丙烯腈等化工產品。

由于精細化工項目二期工程中的乙苯-苯乙烯裝置以及丙烯腈裝置不能與一期項目同步投入生產，因此DCC-plus裝置開工時全廠瓦斯會嚴重過剩，被迫進入火炬燃燒，影響全廠經濟效益。經過研究，決定在后期化工項目投用前，DCC-plus裝置采用緩和操作條件進行生產，以減少氣體產品產率、提高液體產品產率。

1 DCC-plus工藝特點

一般認為，催化裂化過程中重油原料一次裂解生成汽油中間餾分，汽油二次裂解生成丙烯，汽油餾分中的烯烴是生成丙烯的前身物[1-2]。基于這種認識，現有催化裂化多產丙烯的技術大多將強化汽油餾分的二次裂化反應作為增產丙烯的主要措施。強化二次裂化的手段包括：①采用兩個反應器/反應區或將汽油餾分回煉[3]；②采用擇形分子篩為催化劑或助劑選擇性裂化汽油餾分中直鏈和短側鏈的脂肪族烴類[4-5]；③采用比常規催化裂化更高的反應溫度、更高的劑油比和更大的水蒸氣注入量，以提高反應深度和丙烯選擇性[6]。然而，工業應用結果卻表明，上述措施在強化汽油餾分二次裂化增產丙烯的同時，往往還會造成高的干氣產率。

袁起民等[7]對重油催化裂解生成丙烯的反應路徑進行了研究，認為重油催化裂解生成丙烯的反應路徑可能有2種：一是原料中烴類大分子經單分子裂化反應或雙分子裂化反應生成的活性中間體一步裂化生成丙烯；另一種則是由活性中間體裂化生成的汽油中烯烴等活潑中間產物二次裂解生成丙烯。丙烯生成是二者共同作用的結果。

由于原料一次裂解和汽油餾分二次裂解所需的反應條件是不一樣的，因此在DCC提升管加密相流化床反應器的基礎上，提出了提升管反應器和流化床反應器分區控制的DCC-plus增強型催化裂解工藝技術構思[8]。該組合式反應器的結構如圖1所示，通過向流化床反應器內補充熱的再生催化劑的技術措施來實現分區控制，以滿足重質原料的一次裂解反應和汽油餾分的二次裂解反應對催化劑活性和反應條件的各自要求，達到增產丙烯同時降低干氣和焦炭產率的目的。中試結果表明，與DCC工藝相比，DCC-plus工藝的裂化氣中丙烯含量由34.8%提高到36.0%，干氣選擇性由10.9%降到8.8%，焦炭選擇性由11.6%降到8.4%，總液體產率由76.3%增加到81.6%。可以看出，采用DCC-plus工藝技術后，在目標產物丙烯產率增加的同時，非目標產物干氣和焦炭的產率明顯降低，產品分布明顯改善。

圖1 DCC-plus新型反應器結構示意

2 DCC-plus裝置的設計及開工

東方石化催化裂解裝置設計采用提升管與床層組合反應器(一反)，并增設第二提升管(二反)向床層反應器補充再生催化劑，這樣既可保證床層反應器所需要的反應環境，還可優化混合催化劑的活性，同時可降低主提升管的反應溫度和劑油比，有利于提高重油原料裂解反應的選擇性，降低干氣和焦炭產率；為了進一步提高丙烯產率和改善汽油性質，在第二提升管進行輕汽油和C4回煉，其反應-再生系統示意見圖2。

圖2 DCC-plus工業裝置的反應-再生系統示意

東方石化海南精細化工項目一期工程于2009年2月26日開工，2013年11月完成機械竣工驗收。催化裂解裝置于2014年2月17日投產試車并一次開車成功，2月18日產品全部合格外送。

3 DCC-plus裝置的適應性改進

由于后續化工裝置尚未投用，催化裂解裝置擬按緩和條件生產汽油和柴油方案進行生產，以實現降低氣體產品產率、提高總液體收率的目的。針對裝置特點和加工原料油的性質，對緩和條件開工推薦3種工況進行生產。工況1：液化氣產率30.0%；工況2：液化氣產率25.0%；工況3：液化氣產率22.5%。

設計單位根據石科院提供的基礎數據對3種工況進行了核算。根據效益最佳、工程上比較容易實現、盡量不影響工程進度等綜合考慮，選擇按工況2對DCC-plus裝置進行適應性改造，并提出相應條件下的主要操作參數的變化。

對于催化裂解裝置，反應-再生主體部分、機組和產品精制部分都沒有改動，對分餾-穩定部分的解吸塔、穩定塔塔盤部分堵孔，穩定塔塔頂安全閥重新定壓，對氣體分餾裝置的脫丙烷塔、脫乙烷塔、精丙烯塔塔盤部分堵孔。

4 DCC-plus裝置工業運行情況

催化裂解裝置自開工以來，一直采用陸豐/潿洲混合原油的常壓渣油為原料，其主要性質列于表1。該原料是一種石蠟基常壓渣油，很適合該裝置加工。

由于DCC平衡催化劑采購困難，首次開工選用MIP裝置平衡催化劑，開工一周后逐步補充DCC專用催化劑OMT-2。OMT-2催化劑通過應用大孔徑基質材料控制汽油分子進一步裂化的頻率，可顯著提高汽油選擇性，保證汽油的高收率；同時，采用氧化物改性基質材料來改變OMT-2基質的表面化學性質，提高分子篩的可接近性；另外，OMT-2催化劑具有大孔結構、高比表面積和高平衡活性的特點，有利于實現產品結構調整的目標，取得較好的產品分布和產品質量。裝置平衡催化劑的主要性質如表2所示。從表2可以看出，平衡催化劑細粉含量偏高，可能是因為系統內的外購平衡催化劑與新鮮催化劑磨損指數不同，加入系統運行后強度下降引起破碎；同時，系統內存在超線速的區域，也可能造成催化劑破碎。通過加大新鮮催化劑加入量，提高OMT-2催化劑的比例，催化劑篩分組成逐步改善。

表1 原料性質

表2 平衡催化劑性質

為了進一步降低氣體產品產率、增加液體產品產率，對操作參數也進行了調整，逐步降低了反應溫度，具體操作數據如表3所示，產品分布如表4所示。從表4可以看出，干氣產率由原設計的6.8%降低到3.36%，液化氣產率由原設計的35%降低到25.04%，汽油、柴油產率由原設計的45.10%增加到57.19%，實現了少產氣體產品、多產液體產品的目標。為控制油漿固含量，將部分重柴油壓入油漿組分，加大了油漿外甩量，所以油漿產率偏高，這也影響了裝置的總液體收率。

表3 主要操作參數

表4 產品分布

裂解汽油和裂解柴油的主要性質如表5和表6所示。由表5和表6可見：裂解汽油的辛烷值高，安定性好；裂解柴油的十六烷指數略高于常規催化裂化柴油。

表5 裂解汽油性質

表6 裂解柴油性質

5 結 論

(1) 增產丙烯、降低干氣和焦炭產率的DCC-plus技術在東方石化成功地進行了首次工業應用，裝置一次開車成功，運轉平穩。

(2) DCC-plus裝置具有很好的產品結構靈活性，通過對操作參數的調整和適當的動改，實現了緩和條件開工，干氣產率由原設計的6.8%降低到3.36%，液化氣產率由原設計的35%降低到25.04%，汽油、柴油產率由原設計的45.10%增加到57.19%，實現了少產氣體產品、多產液體產品的目標。

(3) DCC-plus裝置在緩和操作條件下生產的裂解汽油辛烷值高、安定性好，裂解柴油的十六烷值指數略高于常規催化裂化柴油。

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ANALYSIS OF COMMERCIAL APPLICATION AND FLEXIBILITY OF DCC-PLUS PROCESS

Wang Dalin， Zhang Feng， Feng Jingmin， Jiang Tao

(CNOOCDongfangPetrochemicalCo.，Ltd.，Dongfang，Hainan572600)

On the basis of DCC technology， CNOOC Dongfang Petrochemical Co.， Ltd. has adopted the DCC-plus technology developed by the SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing for increasing propylene yield and decreasing dry gas and coke yields since Feb. 2014. To meet the actual production requirements， adjustment and improvement are conducted on the original designed DCC-plus unit for olefin production to produce more gasoline and diesel. The commercial results indicate that the total liquid yield of DCC-plus unit reaches 82.23%， and the propylene yield is 8.07% under the moderate operation condition using atmosphere residue of the mixed Lufeng/Weizhou crude oil as feedstock， and the commercial performance shows that DCC-plus process has a good flexibility of product slate.

catalytic cracking； propylene； commercial test； operation flexibility

2014-10-24； 修改稿收到日期： 2014-11-25。

王達林，男，工程師，從事石油化工技術管理工作。

王達林，E-mail：wangdl1@cnooc.com.cn。