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两段提升管催化裂化多产丙烯(TMP)技术应用基础研究

李晓红  
【摘要】: 丙烯是重要的基本有机化工原料,近年来市场需求旺盛。丙烯主要来源于石脑油的蒸汽裂解。在我国,受原料限制,蒸汽裂解的生产能力难有大的发展。重油资源丰富,价格相对低廉,重油催化裂化多产丙烯受到广泛关注。 本文以两段提升管催化裂化技术为基础,在对重油、混合C4、FCC汽油催化裂化制丙烯反应规律和催化剂进行研究后,提出将不同原料整合到一套技术中,并辅以配套催化剂,形成可以实现多产丙烯,兼顾轻油收率和品质的两段提升管催化裂化多产丙烯(TMP)技术。 催化裂化是以低氢含量的重油生产高氢含量轻质产品的脱碳过程,氢进行了重新分配,产品越轻,氢含量越高,干气的氢含量高达20%以上。从氢平衡的角度考虑,为使多产丙烯、兼顾轻油有充足的氢源,干气收率就必须尽量低。 重油要高选择性地转化成丙烯,催化剂应保证高ZSM-5含量,Y或USY含量不宜太高,否则丙烯选择性将受到影响。依此开发了具有适宜重油转化能力的高丙烯选择性催化剂,并得到了工业应用。对于反应条件,反应温度比普通FCC过程的高,但不宜太高;由于高ZSM-5含量催化剂的重油转化能力相对较低,剂油比应该尽量高;油剂接触时间在保证重油具有适宜转化率的情况下不宜过长。重油在ZSM-5催化剂上高选择性地转化成丙烯的同时还得到大量丁烯和富烯FCC汽油,这部分丁烯和FCC汽油是非常理想的制丙烯原料。FCC汽油的烯烃以C_5~=、C_6~=为主,而C_5~=和C_6~=主要集中在80℃的轻汽油馏分中,所以在TMP技术方案中将丁烯和轻汽油进行回炼。 从混合C4转化制丙烯来看,在600℃、停留时间为0.32 s的条件下,混合C4在ZSM-5催化剂上就可得到18.25%的丙烯收率,明显优于采用Y型分子筛催化剂的。延长反应时间,干气收率显著升高。显然,高温、超短接触时间和ZSM-5催化剂是丁烯高选择性转化成丙烯的理想条件。此外,丁烯是通过二聚-裂化机理转化成丙烯的,各种异构体在转化成丙烯时转化率和选择性没有明显的差别。对轻汽油转化制丙烯的反应规律研究表明,与丁烯类似,要高选择性地转化成丙烯,高温、超短接触时间和ZSM-5催化剂是理想的条件。 根据这些特点和要求,通过赋予两段提升管催化裂化“组合进料、低温大剂 油比和适宜停留时间”等新内涵,来实现高选择性多产丙烯、兼顾轻油,同时有效抑制干气。轻重原料组合进料,可实现在提升管出口温度不大幅度提高的情况下,提高剂油比,从而满足轻质原料对催化剂流化密度的需要和重质原料转化对剂油比的需要。温度不大幅度提高可减少干气的生成;轻重原料组合进料,重质原料终止轻质原料的反应,从而实现极大地缩短轻质原料的反应时间,减少干气,提高轻质原料转化的丙烯选择性。组合进料的实验表明,回炼油和混合C4/轻汽油组合进料后,丙烯收率大幅度提高,可增加一倍以上,而且干气收率没有明显增加。 在实验室小型提升管装置上以抚顺常渣为原料,采用LTB-2催化剂,在相对缓和的条件下模拟TMP技术,结果表明液化气和丙烯收率分别达到41.7%和21.22%,汽油和柴油收率分别为14.78%和18.98%。若配合混合C4、轻汽油组合进料,丙烯预计可达到25%以上。2006年10月TMP技术在大庆炼化进行了工业化试验。在各操作条件、混合C4/轻汽油回炼量没达到设计值,而且未采用专用催化剂的情况下,丙烯收率达到15.81%,总目的产物收率为83.41%,干气+焦炭+损失仅为13.32%,由此体现了TMP工艺在多产丙烯方面的明显优势。


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