催化裂解生產低碳烯烴技術在工業中的應用

郭長宇

摘要：最近的幾年中聚烯烴生產丙烯乙烯的需求量逐年的增加，蒸汽裂解制造丙烯乙烯的傳統方式已經跟不上市場中丙烯乙烯的需求量。催化裂解生產低碳烯烴技術在目前得到了飛速的發展，滿足了日益增長的丙烯乙烯供應量。根據我國的實際情況，低碳烯烴的生產應該秉著輕質化、多元化、一體化的方向發展，盡量生產低碳烯烴，尤其是丙烯，滿足我國丙烯逐年的增長需要。

關鍵詞：催化裂解生產；低碳烯烴

丙烯乙烯在低碳烯烴中是十分重要的化工原料，在煉化企業中丙烯乙烯的生產技術得到了高度的重視。目前我國的丙烯乙烯生產規模已經逐漸的成熟，但是仍然不能滿足我國市場對于丙烯乙烯的需求。經過我們實際的研究和調查發現，丙烯乙烯的需求量在未來的一段時間內還會繼續的呈現增長的趨勢。丙烯市場隨著石油化工行業的快速發展，需求增長率逐漸的超過了乙烯，因此丙烯的供應需求和乙烯相比更大。

1. 催化裂解工藝技術

目前的石油原料已經逐漸的重質化，因此國內外很多的研究機構將重點放在了使用重質原料生產低碳烯烴催化裂解技術的開發和研究上。重質石油烴催化裂解生產低碳烯烴具有很大的困難，因為重質石油烴有著高沸點和高粘度的特點，目前我們經常使用的催化裂解工藝一般適用于輕質油品和低碳烯烴之間的平衡，這樣就會造成低碳烯烴的生產能力有限。所以我們目前正在逐漸的研究將裂解和氣化過程有效的結合起來，進行低碳烯烴的生產。我們將傳統的裂解催化再生過程轉換為合成氣生產過程，利用催化劑產生的結焦反應，降低二氧化碳的排放量。在蒸汽裂解的技術中，經常使用石腦油為原料，目前也研究出催化裂解技術中使用石腦油為原料的方案。

2. 催化裂解技術的優點和特點

催化裂解技術和傳統的蒸汽裂解技術相比較有著如下幾點優勢：（1）具有較高的丙烯乙烯的產出比，基本達到1左右；（2）在操作條件允許的情況下能夠比傳統技術多產出百分之十五到百分之二十的丙烯乙烯；（3）能夠將汽油中芳烴多裂解出百分之二十到百分之二十五；（4）生產出乙烯的成本與使用傳統工藝相比較有所下降；（5）具有很好的發展前景和經濟效益，有效的滿足我國日益增長的市場需求。

目前催化裂解技術使用的都是韓國化工技術研究院開發的專用催化劑和KBR公司開發的正流型催化裂化反應系統，可以將石腦油催化裂解為丙烯或者乙烯。反應系統的組成包括緊固式旋風分離器、提升管、第三級分離器、專用催化劑再生系統等，結構呈現正流型，整體結構和一些煉油廠的催化裂解裝置比較相似，其中也有很多不同的地方，主要表現在：（1）驟冷換熱器，反應器上方因為流出物體冷卻產生高壓蒸汽，和裂解方式比較類似，能夠有效的提升能效，但是在催化裂解裝置上卻不能使用換熱器，催化裂解生產過程中會產生大量的油漿，油漿會造成堵塞的情況發生；（2）熱平衡，催化裂解屬于吸熱反應，因此需要提供大量的熱能，但是原料油輕，催化劑上的生焦量不能滿足催化裂解需要的熱量，所以想要保障足夠的熱量供給，就要向系統提供熱量，設計專業的催化劑和燃料連續燃燒系統；（3）催化劑反應物分離，旋風分離器的作用就是避免催化劑細粉被帶入到反應器中，但是在實際情況中，多少都會有一些催化劑細粉進入反應器，這就需要設計專門的催化劑細粉脫除系統。催化裂解工藝的回收系統和蒸汽裂解裝置的回收系統大部分相似，采用前脫丙烷流程，生產出丙烯乙烯，但是也存在一些差異，一些微量雜質包含在反映流出物中，例如氮氧化物等，需要進行脫除。以上問題在催化裂解技術都很好的進行了解決。

經過實際的調查研究，催化裂解出的丙烯乙烯含量要高于傳統蒸汽裂解出丙烯乙烯含量的百分之十五到二十，其中丙烯含量的提升更加明顯。目前的市場丙烯需求量大于乙烯的需求量，因此催化裂解技術也將之間的替代傳統的蒸汽裂解技術，或者將傳統的蒸汽裂解技術進行升級改進，以滿足日益增長的市場需求量。

3. 催化裂解生產低碳烯烴技術的應用

我國能源的基本情況是富煤缺油少氣。我國石化能源尤其是低碳烯烴的生產一定要遵循大型化、基地化、園區化的原則，落實輕質化、一體化、多元化的方針策略，積極開發和研究新型技術。

輕質化指的就是在生產制造丙烯乙烯的時候，盡量使用凝析油、石腦油、液化氣等作為原料，避免使用輕柴油、加氫裂化尾油為原料，目前我國的柴油資源比較缺乏，加氫裂化尾油能夠為人們帶來更大的經濟效益。石腦油催化裂解技術比傳統的蒸汽裂解技術能夠產生更多量的丙烯和乙烯，帶來更大的經濟效益。我國這項研究工作已經開展了很多年，逐漸的走向成熟，目前還需要加大開發和研究力度，爭取取得更好的效果。

多元化指的就是除了我們制作生產低碳烯烴經常使用的石腦油、丙烷、凝析油、丁烷等原料之外，也可以使用我國資源比較豐富的煤作為生產低碳烯烴的原料，這樣就能大幅的減少我國對于石油進口的依賴性，目前我國已經研究成功了具有自主知識產權的甲醇生產烯烴技術，缺點就是其中大型化的煤制合成氣技術和合成氣制甲醇技術還需要從國外引進。

想要提高石油資源的利用率，提高企業的經濟效益和市場的競爭力，煉化一體化是重要的措施之一。傳統的煉化一體化就是將裂解裝置原料和煉油裝置原料互供，公共工程公用的簡單組合，目前隨著科技的不斷發展，已經研究出了深度組合對石化原料來源進行擴大的新技術。

4. 結語

目前的低碳烯烴市場中，丙烯乙烯的市場需求量正在逐年的增加，供應壓力變得越來越大。我國的低碳烯烴的生產逐漸發展為兩條線路，一條為石油路線、一條為非石油路線，催化裂解生產低碳烯烴技術是以傳統工藝為基礎，進行進一步的研究和改進，已經成為了發展的重點。隨著新型工藝技術和新型裂解催化劑的不斷研究成功，石油烴類催化裂解技術的研究也在不斷的發展和進步。

參考文獻

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（作者單位：大慶煉化公司）