我国催化裂解技术实现新跨越
文章来源：中国化工报 更新时间：2023-07-05 15:48:55
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6月29日，全球首套300万吨/年重油高效催化裂解装置在安庆石化投产，标志着中国石化完全掌握了大型化快速流化床催化裂解工程技术，实现了我国催化裂解技术的跨越式进步，为炼化企业由传统燃料型炼厂向化工型炼厂转变提供了坚实的科技支撑。
该装置采用中石化石油化工科学研究院有限公司(以下简称石科院)自主研发的重油高效催化裂解(RTC)技术，是目前世界范围内丙烯产率最高的工业化催化裂化技术，可有效填补我国利用劣质重油生产丙烯、乙烯的空白。
转型发展势在必行
重质油制化学品提上日程
随着我国能源领域电动化和新能源业务快速发展，成品油消费量渐近达峰，市场需求逐渐放缓，生产燃料油的经济效益大幅下降。同时，化工品市场持续增长，基础化工原料需求旺盛，市场对丙烯、乙烯的需求持续增长，生产化工原料成为炼油结构调整转型的重要方向。
目前在世界范围内市场上95%以上乙烯和60%以上的丙烯由以石脑油为原料的蒸汽裂解技术制备而成。但我国原油偏重，轻烃和石脑油资源贫乏，原料短缺已成为烯烃产业发展的瓶颈，蒸汽裂解生产丙烯的产能增速减缓，难以满足市场丙烯需求。同时，丙烷脱氢和煤制烯烃等技术也由于资源、成本等多种因素影响，生产丙烯的产量有限且市场风险较大。
此外，随着石油资源不断减少，以及原油重质化、劣质化的变化趋势，利用重油资源增产丙烯，解决日益增长的丙烯需求量与相应生产原料短缺的矛盾，成为我国石化工业科技工作者的研发重点。以重质石油烃为原料催化裂解制烯烃技术具有原料适应性好、产品结构易于调节、能耗与碳排放低特点，符合当前国家战略需求，是炼油企业转型发展的重要支撑技术，也是烯烃生产技术的重要发展方向。
核心反应器获突破
研发重油催化裂解技术
催化裂解技术是通过将重质油进行高温催化裂解来生产丙烯、乙烯等低碳烯烃，同时兼顾高辛烷值汽油的生产。随着炼化一体化进程的不断推进，以及乙烯和丙烯等低碳烯烃市场需求的不断增大，催化裂解技术在原料适应性、产品灵活性、经济效益及碳减排等方面的优势逐渐彰显。此外，催化裂解还可以与蒸汽裂解、乙苯等化工装置深度集成形成极具竞争力的炼化一体化技术，因此成为炼油企业向化工转型升级的“龙头”技术。
当前，随着原油劣质化、重质化问题日益严重，富含环烷烃和芳烃、胶质和沥青质高的原料不适宜直接进行催化裂解。经加氢提质后，仍会带来产品中乙烯、丙烯选择性差、干气和焦炭等副产物产率高等问题。
针对上述问题，石科院研发团队基于对催化裂解过程反应化学、过程强化以及加氢渣油分子水平的新认识，以反应器为突破口，自主研发形成了国际首创的新型高效快速流化床反应器，解决了现有劣质重油催化裂解技术传质传热效率差、催化反应选择性低等难题，使得以往难加工的劣质重油得以从容加工。除此之外，具有独特结构的反应器大幅提高了催化反应选择性和乙烯、丙烯产率，同时降低了焦炭产率，提升了汽油产品的品质。新型高效快速流化床反应器匹配适宜的工艺参数、催化剂等，可以依据市场需求实现劣质重油生产低碳烯烃和生产汽油的灵活调变。
在新型高效快速流化床反应器取得突破后，石科院科研团队和中国石化工程建设有限公司设计团队紧密合作，在工艺与工程技术大型化等方面接连取得突破，最终整合形成了重油高效催化裂解技术。
工业试验取得成功
展现“粗粮细吃”加工能力
2019年11月，安庆石化采用重油高效催化裂解技术对原有65万吨/年催化裂解装置进行改造，并开展工业试验。2020年1月14日，该装置一次开车成功。工业试验数据显示，在使用掺50%劣质重油的原料时，产物中乙烯和丙烯产率比原有工艺分别提高0.5个百分点和2个百分点以上，丙烯产量增幅高达18%。同时，焦炭产率则下降0.5个百分点，且汽油产品的烯烃含量明显降低、辛烷值有所提高，碳排放更低，生产过程每年可减排二氧化碳1.5万吨。
相较于现有工艺，重油高效催化裂解技术在采用掺混不同比例的劣质重油为原料时，加工每吨原料可增加效益65~105元。工业试验数据表明，该技术在使用更差品质原料的情况下实现了产物的增产提质，显示出良好的“粗粮细吃”工业应用能力。
2020年9月27日，重油高效催化裂解技术通过了中国石化集团公司组织的技术鉴定。“与国内外重油催化裂解技术相比，该技术具有更好乙烯、丙烯选择性和更低焦炭选择性，达到国际领先水平。”技术鉴定会上，包括数名院士和业内权威人士在内的鉴定专家组给出了上述评价。
此后，作为原料适应性更为广泛和灵活的催化裂解技术，重油高效催化裂解技术在两年时间里已技术许可6套工业装置，总加工能力高达1740万吨/年。
石科院相关负责人表示，下一步，他们将继续在催化裂解反应体系、原料适应性、产品结构灵活性三个方面进行探索，并向上游原料预处理和下游产品延伸，形成一系列炼化一体化转型升级技术路线，进而推动相关行业发展，助力炼化企业向高端化工新材料产业基地转型。
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