催化裂化增产丙烯助剂工业应用

催化裂化增产丙烯助剂工业应用

刘坤林 ,张俊猛 ,刘洋

中国石油四川石化有限责任公司  四川 彭州 611930

摘要：催化裂化是炼油化工的重要工艺之一，通过提高催化剂的活性、降低烷烃损失和提高原料收率，可提高丙烯产量。催化裂化催化剂具有较好的抗流行性，能较好地调节催化裂化反应催化剂的流变性质，可使烯烃损失减少、选择性提高或不降。目前世界上使用和开发新的催化裂化催化剂已经超过了50种，各种新型催化剂在生产过程中往往会产生一系列副作用；开发新的催化剂不但可以提高装置的经济效益，还可以降低丙烯的损失比例。因此开发具有优异性能的催化剂势在必行！本文以催化裂化装置为例进行介绍催化剂增强剂以其发展现状，希望能为国内的催化裂化催化剂生产企业的发展提供参考。

关键词：丙烯助剂；催化裂化；增产优化

引言 

丙烯是三大合成材料中最主要的原材料之一，它是一种高聚合度的聚合物，可以用它来生产高附加值的聚丙烯。FCC(催化裂化)技术是一项低投入的生产技术，其生产的产品一般都是弹性的，不需要复杂的工序，既能保证轻油收率，又能高效地将重油进行转换，且原材料的适应性广，可以实现二次处理。在催化裂化制取丙烯时，通过添加丙烯助剂和工艺操作条件的优化，以达到提高丙烯产率的目的。

1催化裂化增产丙烯助剂简介及应用现状

1.1催化裂化增产丙烯助剂简介

催化裂化增产丙烯助剂（简称“催化剂增强剂”）主要用于减少丙烯损失、提高丙烯收率，具有很好的效果。其作用机理为：(1)提高丙烯的转化率，通过增加转化率可以获得更多有用烯烃；(2)提高炼油装置丙烯生产能力，可以提高产品收率。与传统增强剂相比，催化剂增强剂具有性能优异、成本低、用量少等特点.丙烯助剂优势为:(1)可有效提高选择性和产品收率；(2)提高产品质量和经济效益；(3)减少产品损失；(4)可以实现无污染生产过程；与现有技术相比较，提高产物收率和改善产品质量是更为可靠和可行和高效且经济的方法。随着国家环保要求日益严格，催化裂化装置需要对催化剂进行升级。近年来各大炼油厂在催化裂化装置中增加使用了一系列催化剂增强剂，实现了增产丙烯、改善产品质量及生产效率等诸多方面的提升。

1.2催化裂化增产丙烯助剂应用现状

从近年发展情况看，为增大催化裂化的丙烯收率，需要合适的催化剂并辅以与之匹配的反应条件。改进催化剂是催化裂化多产丙烯的重要手段，提高催化裂化过程丙烯的选择性在很大程度上依赖催化剂的合理设计。丙烯助剂进行稀土改性可以提高分子筛催化剂的活性、水热稳定性和抗重金属的能力。研究发现酸强度会显著影响FCC催化剂的活性和选择性，随着酸强度的减弱，氢转移反应得到明显地抑制，丙烯的选择性提高。因此选择ZSM-5分子筛独特的微孔结构使汽油中烯烃进一步裂解，能够已达到多产丙烯的目的[1]。

2催化剂增强剂的作用机理及应用现状

催化剂增强剂的作用机理主要是促进催化剂表面活性基团与烷烃等异构体之间的相互作用，从而提高催化效果。这种作用机理一方面能显著改善催化剂的流变性质，另一方面还能有效地促进分子间的反应，实现增效。我国在近年来开发并成功应用了多种增强剂用于对炼油工艺适应性很强、作用机理新颖等方面具有很好的效果。催化裂化装置属于炼油的核心装置，面临原料性质日益变差，因此以经济效益为主要生产任务，为优化生产运行，提高产品质量，优化物料平衡，多产液化气，提高催化裂化装置生产效益。按国内外先进装置的液化气水平，四川石化催化裂化装置液化气收率仍有较大较高，需要进一步进行技术攻关，最终实现提高催化裂化装置液化气收率的目的。

2.1合理配方，提高活性

催化裂化的催化剂增强剂在提高活性方面起着至关重要的作用。除了在操作条件方面应注意合理配比外，还应选择合适的助剂进行增强处理。从催化裂化的反应机理可知，直链烃是丙烯生成的主要来源。石蜡基原料更适合生产丙烯，中间基原料次之，环烷基原料最差。研究表明，H含量高的石蜡基原料其丙烯含量几乎是环烷基的2倍。加氢与处理的原料由于环烷烃含量高，不是理想的多产丙烯原料。在相同转化率下，原料氮含量高，丙烯收率越低。可以优化渣油加氢操作尽可能降低RDS油的氮含量。通过原料的优化，从源头解决产品收率问题。

2.2优化工艺，减少能耗

催化裂化过程中烷烃等异构体的生成直接影响着反应器内气体的进料及裂解，因此需要对异构体烃含量进行严格控制。然而由于炼油过程复杂，因此如何将烷烃等异构体的含量控制在较低范围内是炼油过程一个难题。目前我国采用的烷烃比例约为20%-25%。因此提高反应器内烷烃等异构体含量则成为亟待解决的问题。目前世界上主要国家均对芳烃比例进行了严格控制，其中日本炼油技术达到40%以上，美国高达45%，韩国高达60%。而我国石油资源匮乏，因此提高异构体比例则显得尤为重要，而降低异构体烃浓度则成为催化剂增强剂优化工艺、增产丙烯原料最有效手段之一[2]。

2.3反应条件对丙烯的影响

在原料及催化剂活性一定的情况下，保证较大的剂油比及较高的反应温度有利于丙烯的生成。剂油比为催化剂循环量与总进料之比，提高剂油比就是提高了吨油所接触到的催化剂量，也就是提高了催化剂活性中心数，使原料和催化剂接触更加充分。同时，由于催化剂循环量的增加使待生剂和再生剂的碳差减小，提高了有效的催化剂活性中心，提高了了反应深度。降低再生温度以及在保证原料雾化效果的前提下降低原料预热温度都可以增大剂油比。在反应过程中，汽油产率达到最高以后，提高反应温度，可以使汽油及轻循环油过度裂化，液化气产率和烯烃度增加控制合适的反应温度有利于提高反应苛刻度，提高转化率，使产品分布合理，轻液收增加。同时，由于氢转移反应时放热反应，提高适宜的反应温度，可以抑制氢转移反应，提高液化气中烯烃度[3]。

3丙烯助剂的工业应用

丙烯助剂设计思路是促进烃类分子的二次催化转化，以便提高丙烯选择性，无须改造装置，充分发挥了催化裂化装置在增产丙烯中的作用。通过修饰ZSM－5沸石孔道，调变沸石表面酸性，适当添加相应改性元素，减小沸石晶粒等手段，在增产丙烯的同时防止汽油烯烃含量升高，并提高了助剂的水热稳定性，减少低碳烯烃分子在沸石孔道内的进一步转化。丙烯助剂的加入可明显提高丙烯收率，缓慢加入当系统中助剂达到5%时，丙烯产率也有明显提高，轻质油收率有所下降，液化气产率也随之增加，汽油中的烯烃含量下降，辛烷值略有提高，丙烯助剂与主催化剂有良好的配伍性和稳定性，对产品性质无不良影响，在反应过程中，无流化问题，与主催化剂的物理性质相近，明显提高了装置的经济效益。

4结语

催化剂增强剂的工业应用可以极大地提高催化剂的生产效率，但由于现有助剂种类繁多，且对某些助剂的性能进行了分析而出现性能不稳定或杂质超标而不能作为添加剂使用等现象，因此需要对催化剂增强剂进行优化处理和合理配比。通过不断探索开发新的助剂品种和方法，研发更多优异的添加剂产品来满足生产工艺要求，提升产品性能等。同时也可以根据助剂本身性能要求调整增强剂的配比使其在提高催化效率、减少脱辛烷值、提高聚丙烯收率等方面发挥重要作用。因此，催化剂增强剂不仅是一种产品，更是一种工艺技术，需要不断地优化完善，以期不断提升产品性能和质量水平，更好地服务于客户，满足市场需求。

参考文献：

[1]陈家祥,田军,杨绍峰,等. 提高催化裂化装置丙烯收率的操作优化[J]. 化工管理,2021,(08):152-153.

[2]向刚伟. 催化裂化掺炼常三线增产丙烯和汽油的工业试验[J]. 化学工程与装备,2020,(01):26-28.

[3]李鹏哲. 我国催化裂化工艺技术研究现状及发展趋势[J]. 石化技术,2019,26(10):17+11.