催化裂解技術(shù)在烯烴產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
MIP-CGP技術(shù):a MIP Process for CleanGasoline and Propylene Production 生產(chǎn)清潔汽油和增產(chǎn)丙烯的MIP催化裂化技術(shù)。
DCC技術(shù):Deep Catalytic Cracking 深度催化裂化工藝。DCC 裝置的反應(yīng)系統(tǒng)有提升管加流化床(DCC-Ⅰ型,最大量丙烯操作模式)或提升管(DCC-Ⅱ,最大量異構(gòu)烯烴操作模式)兩種型式,可以加工多種重質(zhì)原料,并特別適宜加工石蠟基原料。所采用的催化劑孔道結(jié)構(gòu)較小,較大的重油分子不易進(jìn)入分子篩內(nèi)部進(jìn)行擇形裂解而聚集在分子篩表面造成產(chǎn)品分布不良和結(jié)焦縮合,從而堵塞催化劑孔道。
CPP技術(shù):catalytic pyrolysisprocess CPP 技術(shù)是在DCC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該工藝以重油為原料,采用專(zhuān)門(mén)研制的改性擇形沸石催化劑(CEP),應(yīng)用組合的流化床催化裂化技術(shù),在反應(yīng)系統(tǒng)中通過(guò)催化裂化、高溫?zé)崃呀獾染C合反應(yīng)途徑,實(shí)現(xiàn)最大量生產(chǎn)乙烯和丙烯的目的。
HCC技術(shù):heavy-oil contact crackingprocess 重油高溫接觸裂解。
MTO技術(shù):煤制烯烴技術(shù)包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成和甲醇制烯烴4項(xiàng)核心技術(shù)。DMTO其反應(yīng)溫度475~505℃,反應(yīng)壓力0.12MPa。與DMTO 相比,DMTO-II 工藝裝置上增加一個(gè)C4+轉(zhuǎn)化單元和一個(gè)C4+分離單元。整個(gè)系統(tǒng)工藝特點(diǎn)為:醇的轉(zhuǎn)化與C4+產(chǎn)物在不同的反應(yīng)區(qū)間進(jìn)行反應(yīng),并將兩個(gè)反應(yīng)區(qū)間進(jìn)行藕合,從而實(shí)現(xiàn)熱量的合理利用;兩個(gè)反應(yīng)采用同樣的催化劑,均使用流化反應(yīng)方式,從而可以共用再生器,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu);在保證甲醇轉(zhuǎn)化的同時(shí),可顯著提高低碳烯烴的選擇性,使生產(chǎn)成本降低,每噸烯烴的甲醇消耗可以降低10%以上。
MTP技術(shù):Lurgi MTP技術(shù)采用的催化劑是德國(guó)南方化學(xué)公司提供的改性ZSM-5 分子篩,反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器,可以最大限度減少返混,但催化劑無(wú)法連續(xù)再生,需要使用3臺(tái)固定床并聯(lián)操作,兩臺(tái)反應(yīng),一臺(tái)再生,切換操作。反應(yīng)溫度為380~480 ℃,壓力0.13~0.16 MPa。該工藝的甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上,丙烯碳基收率達(dá)到65%。清華大學(xué)研發(fā)的具有CHA 和AEI 混合結(jié)構(gòu)的交生相SAPO 分子篩具有將乙烯、丁烯高選擇性地轉(zhuǎn)化為丙烯的能力,據(jù)此提出了流化床甲醇制丙烯工藝(FMTP),經(jīng)過(guò)SAPO 分子篩催化劑的催化作用,生成以丙烯為主的反應(yīng)產(chǎn)物,從而避免了固定床MTP 反應(yīng)器內(nèi)ZSM 類(lèi)型催化劑因需要每月切換反應(yīng)器頻繁進(jìn)行再生的缺點(diǎn)。
ACO技術(shù):KBR 公司和SK 公司共同開(kāi)發(fā)了先進(jìn)催化裂解制烯烴(ACO)技術(shù)。該工藝以利用SK 研發(fā)的專(zhuān)利催化劑,以石腦油為主要原料(可使用部分輕質(zhì)原料),生產(chǎn)乙烯和丙烯。
Superflex技術(shù):Superflex 技術(shù)采用流化床反應(yīng)器和專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的催化劑,可將丙烯/乙烯的比值從0.6 提高至0.8,該技術(shù)可以和新建或現(xiàn)有石腦油蒸汽裂解裝置或煉廠(chǎng)結(jié)合,尤其適用于對(duì)C4和C5以及輕汽油產(chǎn)品需求小,而對(duì)丙烯需求大的地區(qū)。
PetroFCC技術(shù):PetroFCC工藝在系統(tǒng)熱平衡情況下分出循環(huán)催化劑,以增大催化劑與油氣的接觸。關(guān)鍵是RxCat 技術(shù),將仍有活性的“廢催化劑”循環(huán)返回至提升管,這樣可靈活改變催化劑負(fù)載量并優(yōu)化生產(chǎn)烯烴或汽油的反應(yīng)條件。
PetroRiser工藝:PetroRiser 技術(shù)在RFCC 聯(lián)合裝置中組合了第二提升管。在第一提升管中已被裂解的輕質(zhì)石腦油送入第二提升管,使每一根提升管分別操作,從而為多生產(chǎn)丙烯和減少產(chǎn)焦(再生后催化劑上的焦炭量)提供了優(yōu)化的操作條件。
INDMAX工藝采用專(zhuān)有的催化劑配方,可根據(jù)原料性質(zhì)和目的產(chǎn)品的需求選擇不同配方的催化劑,具有抗金屬能力,對(duì)于加工渣油的催化裂化裝置非常重要。
OCP技術(shù):OCP 工藝采用固定床反應(yīng)器和專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的催化劑,與石腦油蒸汽裂解裝置結(jié)合時(shí)裂解裝置產(chǎn)出的低價(jià)值C4~C6副產(chǎn)物可送至OCP 裝置,丙烯/乙烯比值可從0.6 提高到0.8。與煉廠(chǎng)FCC 裝置結(jié)合時(shí),以來(lái)自FCC 和焦化裝置的富含C4~C8烯烴物流為原料,提高丙烯和乙烯的產(chǎn)量,同時(shí)在幾乎不損失辛烷值的前提下降低汽油混合物料中的烯烴含量。
重質(zhì)原料油催化裂解技術(shù)增產(chǎn)低碳烯烴:UOP-PetroFCC工藝,KBR-Maxofin工藝,IOC/Lummus-INDMAX工藝,Shell-MILOS工藝,Axens/Shaw-PetroRiser工藝,CNPC-TMP工藝。
低價(jià)值烯烴裂解生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù):KBR-Superflex工藝,Atofina/UOP-OCP工藝(MTO-OCP聯(lián)用技術(shù)),Lurgi-Propylur工藝,ExxonMobil-MOI工藝,Asahi-Omega工藝。
烯烴歧化技術(shù):Lummus-OCT技術(shù),IFP-Meta-4技術(shù)
丙烷脫氫技術(shù):UOP-Oleflex,Lummus-Catofin,Uhde-STAR,Snamprogetti-FBD,Linde-PDH
煤(甲醇)制烯烴技術(shù):UOP-MTO,大連化物所-DMTO,上海石化院-SMTO,Lurgi-MTP,清華大學(xué)-FMTP(fluid-bed methanolto propylene,流化床甲醇制丙烯)。
2012年底蒸汽熱裂解裝置的乙烯產(chǎn)能為16.00 Mt/a,乙烯/丙烯總產(chǎn)能為24.00 Mt/a,而2013年底MTO/MTP生產(chǎn)裝置總烯烴產(chǎn)能達(dá)2.36 Mt/a,約占中國(guó)烯烴總產(chǎn)能的10%,并有不斷上升的趨勢(shì)。
2014年中國(guó)乙烯產(chǎn)能突破2000萬(wàn)噸/年,到2055.5萬(wàn)噸/年。預(yù)計(jì)到2020年,達(dá)到3700萬(wàn)噸/年。
2015年,CTO/MTO產(chǎn)能為899萬(wàn)噸/年。2020年將形成2860萬(wàn)噸/年煤(甲醇)制烯烴產(chǎn)能。
2011年前的乙烯產(chǎn)量及乙烯當(dāng)量需求
水資源是煤制烯烴關(guān)鍵的制約因素,煤制烯烴生產(chǎn)過(guò)程需要消耗大量新鮮水(轉(zhuǎn)化煤1 t約需水10~15 t)。煤炭氫碳比在0.2 ~ 1.0(石油的氫碳比在1.6~2.0),以煤為原料生產(chǎn)石化產(chǎn)品的過(guò)程一般都伴隨著氫碳比的調(diào)整,煤制烯烴過(guò)程中需粗煤氣中的CO 轉(zhuǎn)化為H2,從而導(dǎo)致大量有效碳資源轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
煤制烯烴生產(chǎn)過(guò)程需通過(guò)煤氣化在高溫、高壓下將煤炭大分子結(jié)構(gòu)打斷為單分子,然后催化劑作用下又重新將單分子排列組合為低碳烯烴產(chǎn)品,經(jīng)歷了“重-輕-重”的工藝過(guò)程;此外,煤制烯烴生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)歷多個(gè)“冷-熱”的過(guò)程,制冷和冷卻能耗、水耗要求較高,也在定程度導(dǎo)致煤制烯烴能源消耗較高。
算新建60 萬(wàn)噸規(guī)模煤制烯烴投資170億元,150萬(wàn)噸規(guī)模石油制烯烴投資160 億元。煤制烯烴單位烯烴投資是石油制烯烴的2.7 倍。
中國(guó)石化上海石油化工研究院楊學(xué)萍等對(duì)石腦油蒸汽裂解制烯烴(150 萬(wàn)噸烯烴規(guī)模)和煤經(jīng)甲醇制烯烴(60 萬(wàn)噸烯烴規(guī)模)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析,在石油價(jià)格110 $/bbl (美元/桶,下同)和煤炭?jī)r(jià)格500 RMB/t 的情況下,石油路線(xiàn)和煤路線(xiàn)制烯烴的生產(chǎn)成本分別為7600 RMB/t 和5200 RMB/t。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院韓紅梅等對(duì)石腦油蒸汽裂解制烯烴(120 萬(wàn)噸烯烴規(guī)模)和煤經(jīng)甲醇制烯烴(80 萬(wàn)噸烯烴規(guī)模)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析并得到雙烯平均生產(chǎn)成本與企業(yè)可承受原料價(jià)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以此類(lèi)推在石油價(jià)格110 $/bbl 和煤炭?jī)r(jià)格500 RMB/t的情況下石油路線(xiàn)和煤路線(xiàn)制烯烴的生產(chǎn)成本分別為11 200 RMB/t 和5100 RMB/t。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院龔華俊提出在石油價(jià)格110 $/bbl 和煤炭?jī)r(jià)格500 RMB/t 的情況下石油路線(xiàn)和煤路線(xiàn)制烯烴的生產(chǎn)成本分別為10500 RMB/t 和5200 RMB/t。陳香生等對(duì)煤基甲醇制烯烴進(jìn)行了投資分析得到甲醇價(jià)格在1000~1600 RMB/t 變化,烯烴成本為3800~5500 RMB/t。陳俊武院士根據(jù)中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)化工工程公司所做的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析得出,在石油價(jià)格80 $/bbl 以上時(shí),如果煤制甲醇的成本能低于2000 RMB/t,甲醇制烯烴的成本要比石腦油裂解制烯烴的成本低1000 RMB/t。
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