我國催化裂解技術實現新跨越
文章來源：中國化工報 更新時間：2023-07-05 15:48:55
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6月29日，全球首套300萬噸/年重油高效催化裂解裝置在安慶石化投產，標志著中國石化完全掌握了大型化快速流化床催化裂解工程技術，實現了我國催化裂解技術的跨越式進步，為煉化企業由傳統燃料型煉廠向化工型煉廠轉變提供了堅實的科技支撐。
該裝置采用中石化石油化工科學研究院有限公司(以下簡稱石科院)自主研發的重油高效催化裂解(RTC)技術，是目前世界范圍內丙烯產率最高的工業化催化裂化技術，可有效填補我國利用劣質重油生產丙烯、乙烯的空白。
轉型發展勢在必行
重質油制化學品提上日程
隨著我國能源領域電動化和新能源業務快速發展，成品油消費量漸近達峰，市場需求逐漸放緩，生產燃料油的經濟效益大幅下降。同時，化工品市場持續增長，基礎化工原料需求旺盛，市場對丙烯、乙烯的需求持續增長，生產化工原料成為煉油結構調整轉型的重要方向。
目前在世界范圍內市場上95%以上乙烯和60%以上的丙烯由以石腦油為原料的蒸汽裂解技術制備而成。但我國原油偏重，輕烴和石腦油資源貧乏，原料短缺已成為烯烴產業發展的瓶頸，蒸汽裂解生產丙烯的產能增速減緩，難以滿足市場丙烯需求。同時，丙烷脫氫和煤制烯烴等技術也由于資源、成本等多種因素影響，生產丙烯的產量有限且市場風險較大。
此外，隨著石油資源不斷減少，以及原油重質化、劣質化的變化趨勢，利用重油資源增產丙烯，解決日益增長的丙烯需求量與相應生產原料短缺的矛盾，成為我國石化工業科技工作者的研發重點。以重質石油烴為原料催化裂解制烯烴技術具有原料適應性好、產品結構易于調節、能耗與碳排放低特點，符合當前國家戰略需求，是煉油企業轉型發展的重要支撐技術，也是烯烴生產技術的重要發展方向。
核心反應器獲突破
研發重油催化裂解技術
催化裂解技術是通過將重質油進行高溫催化裂解來生產丙烯、乙烯等低碳烯烴，同時兼顧高辛烷值汽油的生產。隨著煉化一體化進程的不斷推進，以及乙烯和丙烯等低碳烯烴市場需求的不斷增大，催化裂解技術在原料適應性、產品靈活性、經濟效益及碳減排等方面的優勢逐漸彰顯。此外，催化裂解還可以與蒸汽裂解、乙苯等化工裝置深度集成形成極具競爭力的煉化一體化技術，因此成為煉油企業向化工轉型升級的“龍頭”技術。
當前，隨著原油劣質化、重質化問題日益嚴重，富含環烷烴和芳烴、膠質和瀝青質高的原料不適宜直接進行催化裂解。經加氫提質后，仍會帶來產品中乙烯、丙烯選擇性差、干氣和焦炭等副產物產率高等問題。
針對上述問題，石科院研發團隊基于對催化裂解過程反應化學、過程強化以及加氫渣油分子水平的新認識，以反應器為突破口，自主研發形成了國際首創的新型高效快速流化床反應器，解決了現有劣質重油催化裂解技術傳質傳熱效率差、催化反應選擇性低等難題，使得以往難加工的劣質重油得以從容加工。除此之外，具有獨特結構的反應器大幅提高了催化反應選擇性和乙烯、丙烯產率，同時降低了焦炭產率，提升了汽油產品的品質。新型高效快速流化床反應器匹配適宜的工藝參數、催化劑等，可以依據市場需求實現劣質重油生產低碳烯烴和生產汽油的靈活調變。
在新型高效快速流化床反應器取得突破后，石科院科研團隊和中國石化工程建設有限公司設計團隊緊密合作，在工藝與工程技術大型化等方面接連取得突破，最終整合形成了重油高效催化裂解技術。
工業試驗取得成功
展現“粗糧細吃”加工能力
2019年11月，安慶石化采用重油高效催化裂解技術對原有65萬噸/年催化裂解裝置進行改造，并開展工業試驗。2020年1月14日，該裝置一次開車成功。工業試驗數據顯示，在使用摻50%劣質重油的原料時，產物中乙烯和丙烯產率比原有工藝分別提高0.5個百分點和2個百分點以上，丙烯產量增幅高達18%。同時，焦炭產率則下降0.5個百分點，且汽油產品的烯烴含量明顯降低、辛烷值有所提高，碳排放更低，生產過程每年可減排二氧化碳1.5萬噸。
相較于現有工藝，重油高效催化裂解技術在采用摻混不同比例的劣質重油為原料時，加工每噸原料可增加效益65~105元。工業試驗數據表明，該技術在使用更差品質原料的情況下實現了產物的增產提質，顯示出良好的“粗糧細吃”工業應用能力。
2020年9月27日，重油高效催化裂解技術通過了中國石化集團公司組織的技術鑒定。“與國內外重油催化裂解技術相比，該技術具有更好乙烯、丙烯選擇性和更低焦炭選擇性，達到國際領先水平。”技術鑒定會上，包括數名院士和業內權威人士在內的鑒定專家組給出了上述評價。
此后，作為原料適應性更為廣泛和靈活的催化裂解技術，重油高效催化裂解技術在兩年時間里已技術許可6套工業裝置，總加工能力高達1740萬噸/年。
石科院相關負責人表示，下一步，他們將繼續在催化裂解反應體系、原料適應性、產品結構靈活性三個方面進行探索，并向上游原料預處理和下游產品延伸，形成一系列煉化一體化轉型升級技術路線，進而推動相關行業發展，助力煉化企業向高端化工新材料產業基地轉型。
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