催化裂化煉油技術探討

李永杰 李小芳

摘要：催化裂化是煉油工藝中的關鍵環節，在加熱條件下通過添加各種催化劑，促使重質油發生斷鏈脫碳裂化反應，進而轉變為汽油、柴油等輕質油和裂化氣，便可以達到石油煉制目的。經過長期發展和實踐應用，催化裂化煉油技術變得越來越成熟，本文對應用廣泛的幾種催化裂化煤油技術進行了探討。

關鍵詞：催化裂化；煉油；工藝流程；催化劑

煉油技術水平將會直接影響石油的生產加工和油質，而催化裂化技術在解決油質差、輕質油含量低等問題方面有著顯著的應用優勢，可提高石油加工質量和能源利用率。要想加快我國石油產業發展，提高石油煉制技術，便需不斷改進和優化催化裂化工藝。

1 催化裂化煉油工藝流程

催化裂化煉油是按碳正離子機理進行的，重質油在催化劑作用下發生裂化、異構化和芳構化反應，進而轉變為石油等多種物質。催化裂化工藝流程主要包括原料油催化裂化、催化劑再生及產物分離，先在480530℃溫度和0.140.2MPa壓強環境下，采用噴注法使煉油原料進入提升管反應器底部，在催化劑作用下發生催化裂化反應。催化劑在反應過程中會出現結焦現象，為保證活性，需進行再生處理，具體方法為將空氣通入到再生器內，催化劑表面附著的油焦，經600730℃高溫燃燒分解為煙氣，氣固分離后可實現催化劑再生。最后，利用沉降器和旋風分離器，將反應油氣與催化劑分離，再在分餾塔分出汽油、柴油和重質回煉油，即可完成產物分離。

2 催化裂化煉油常見技術類型

2.1 移動床催化裂化技術

[JP2]移動床催化裂化技術在石油煉制中的應用是比較普遍的，分別在催化器和再生器中完成裂化反應和催化劑再生。實際操作過程中，在反應器中同時投入煉油原料和催化劑，兩者從反應器上半部分下落時，便會混合在一起并且發生反應。當混合物到達反應器最下方時，已經發生過反應，催化劑表面附著有油焦，此時活性降低，不利于煉油，需要在再生器中對催化劑進行再生處理，消除表面的油焦。催化劑再生環節，需沿著再生器從反應器最下方導出分別在反應器和再生器中，而催化劑會移動至再生器最上方，再生后再次進入到反應器。為方便催化劑移動，降低摩擦阻力，通常制作成小球，在反應器和再生器內不容易發生堵塞現象。同時，催化劑在移動過程中，可實現能量轉換，不進行加熱也會產生熱量，所以移動床可不設置加熱管。在我國石油加工中，移動床催化裂化技術已得到廣泛應用。[JP]

2.2 流化床催化裂化技術

流化床催化裂化技術是在移動床催化裂化技術基礎上發展而來的，可顯著提高生產效率，有著多方面優點，是當前石油加工中所用到的主流催化裂化工藝。在實際應用過程中，將空氣、原料和催化劑一同通入反應器內，混合后形成的物質呈硫磺狀態，然后再通過催化劑再生，分離提取各種轉化物等，完成石油煉制。與移動床催化裂化技術相比，該項煉油工藝所用設備簡單，發生故障的幾率較低，可避免風險問題的發生，生產效率較高，不僅可實現連續作業，而且還具備同時處理大量石油催化裂化工作的能力，技術優勢顯著，有著良好的應用前景。

2.3 循環裂化床催化裂化技術

循環裂化床催化裂化技術是一種采用NEXCC催化裂化裝置的煉油工藝，與傳統催化裂化裝置相比，原料和催化劑的更換都比較方便，所用裝置簡單、易于操作，有著良好的工作性能，并且裝置成本較低，同時可提高汽油加輕質烯烴的轉化率，最高可達90%左右。生產作業時，需在同一受壓殼體內將一臺反應器和一臺再生器組合，再生器在外，反應器在內。所用旋風分離器類型為多入口旋風分離器。從催化裂化裝置下方將空氣、原料和催化劑通入到反應器內，在催化劑作用下，原料發生催化裂化反應生成輕質油和裂化氣。使用后的催化劑出現燒焦現象，進入到裝置下方的再生器內進行再生，同時對催化劑進行加熱升溫，再生后的催化劑會在供氧空氣的帶動下上升，最后進入到再生器最上方，用于后續催化裂化反應。

2.4 多產異構烷烴催化裂化技術

MIP是一種多產異構烴、降低汽油烯烴含量的催化裂化工藝，在石油煉制生產中有廣泛的應用。整個反應裝置分為管式反應器和流化床兩部分，生產操作時，原料與催化劑先在管式反應器內混合，在短時間內發生催化裂化反應，反應溫度和劑油比都是比較高的，轉化率達到預期設定值后，在流化床上進行二次催化裂化反應。為提高催化劑密度，一般選用設備直徑較大的流化床，為保證反應的充分性，延長油氣停滯時間，需降低流速，同時催化劑會在循環部分實現再生，完成異構化、芳構化和氫的轉移反應，如此一來，將會提高汽油中異構烴和芳烴含量，降低烯烴含量，可實現較為理想的煉油效果。

3 催化裂化煉油常用催化劑

催化劑是催化裂化煉油工藝中必不可少的物質，基于石油加工需求的不同，所用催化劑類型也各不一樣，比較常見的有多產柴油催化劑、汽油脫硫催化劑、多產丙烯催化劑等。多產柴油催化劑主要通過改進載體表面積、孔徑和端部分布，來增強大分子裂解能力，在催化裂化反應過程中，會優先生成分子大小合適的烴，在分子篩一定酸性和活性范圍內，保證與基質之間組合的最優化。脫硫催化劑最開始應用于再生煙方面，可以消除硫的氧化物。目前的丙烯催化劑大多使用ZSM5分子篩，而且對ZSM5分子篩改性之后水熱穩定性及對低碳烯烴的選擇性都比較優秀，且不會對汽油的主要指標造成負面影響。

4 結語

對于石油煉制來講，催化裂化的重要性不言而喻，與生產效率和油質都存在緊密聯系，同時也會對環境造成一定影響。要想完善原有生產工藝中的不足，提高煉油技術水平，便需要加大對催化裂化技術的研究力度，改進生產裝置和作業，優化作業流程，并不斷開發新型催化劑，進而實現更加理想的石油煉制效果，使催化裂化技術更好地服務于石油生產。

參考文獻：

[1]張國媛.催化裂化反應工藝技術進展[J].化工管理，2016，（9）：142.

[2]張建祥.催化裂化工藝及催化劑的技術進展[J].石化技術，2016，（6）：33.