重油催化热裂解(CPP)制烯烃成套技术的工业应用

石油炼制与化工2013年1月加工工艺PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS第44卷第1期重油催化热裂解(CPP)制烯烃成套技术的工业应用.王大壮'，王鹤洲'，谢朝钢'，吴雷3(1.沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司，沈阳110141;2.中国石化石油化工科学研究院; 3. 中国石化工程建设有限公司)摘要:沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司建设了世界上首套500kt/a重油催化热裂解(CPP)制烯烃工业装置,于2009年6月建成并投入运行。该装置以石蜡基常压渣油为原料,以生产乙烯、丙烯等低碳烯烃为主要目的产品,副产高含轻芳烃的裂解石脑油。工业标定结果表明,以大庆常压渣油为原料,在兼顾乙烯和丙烯的操作模式下,在反应温度610 C、乙烷/丙烷没有回炼的条件下,乙烯和丙烯产率分别达到14. 84%和22. 21%, .裂解石脑油中芳烃的质量分数达到82. 46% ,符合设计目标。该装置的成功运转开辟了-条重质原料生产低碳烯烃和轻芳烃的新工艺路线,实现了炼油与化工的一体化。关键词:常压渣油催化热裂解 乙烯丙烯芳烃沈阳化工集团沈阳石蜡化工有限公司(简称裂解轻油。裂解气经压缩后进入气体精制和分离沈阳蜡化)为了发展石油化工,采用中国石化石油系统,得到聚合级的乙烯和丙烯产品,乙烷和丙烷化工科学研究院(简称石科院)开发的催化热裂解进人裂解炉进-步裂解生成乙烯和丙烯,C.馏分技术11-3),建设了500kt/a重油催化热裂解(CPP)先醚化生产MTBE、醚后C;进人CPP反应器进--制烯烃工业示范装置。该装置是世界上第一套以步催化热裂解生产乙烯和丙烯。裂解石脑油经加常压渣油为原料生产乙烯、丙烯的工业化装置,主氢精制处理后进行芳烃抽提,得到苯、甲苯、二甲要包括反应-再生系统、乙烷/丙烷裂解炉系统、裂苯等化工产品,Cs馏分也可返回CPP反应器进-解气精制与分离系统等三部分,于2009年6月建步催化热裂解生产乙烯和丙烯。从而达到常压渣成投产,并- -次开车成功，平稳运转,标志着以重油直接转化最大量生产乙烯、丙烯、异丁烯等低碳油生产低碳烯烃工艺路线取得开创性进展。烯烃以及苯、甲苯、二甲苯等轻芳烃的目的,实现2010年3月22-25日,对该CPP装置进行了炼油装置与化工装置的- -体化。了72h性能考核标定。以下详细介绍沈阳蜡化2运行情况CPP工业示范装置的基本概况、装置运行情况以及装置性能考核结果。该CPP工业示范装置于2009年4月正式交1装置概况付使用进人联动试车阶段。6月20日开始进行CPP反应器和再生器衬里烘干及两器升温,6月CPP技术的产品方案灵活,可以通过优化操29日全系统投料试车,CPP装置生产流程全部打作实现多产乙烯、兼顾乙烯和丙烯以及多产丙烯通。经过调整操作,7月7日产出合格乙烯、丙烯等多种操作模式。沈阳蜡化CPP工业示范装置原和其它产品。2009年8月15 日,乙烷、丙烷产品按多产乙烯方案进行工艺包设计,根据市场需求停止外送,改进裂解炉,同时裂解炉产生的裂解气并变化及石化产品结构调整的要求,最终确定按兼顾乙烯和丙烯操作方案进行工艺包调整和装置设收稿日期: 2012-11-28。计,设计原料为大庆常压渣油。作者简介:王大壮(1962-),男，硕士，教授级高级工程师，现沈阳蜡化CPP工业示范装置流程示意见任沈阳化工集团有限公司总经理，沈阳化工集团沈阳石蜡化.图1。常压渣油原料在反应再生系统进行催化热工有限公司董事长，主要从事炼油与化工生产经营管理和重大项目开发工作。裂解反应后,反应油气先进人到急冷器降温后再通讯联系人:王大壮, E mail; wangdazhuang. bluestar@ chem-进到分馏塔.直冷塔,得到裂解气、裂解石脑油和.china. com.第1期王大壮,等.重油催化热裂解(CPP)制烯烃成套技术的工业应用57◆氢气氢气+甲烷变压吸附H◆燃料气.乙烷回炼|精制乙烯裂解炉丙烷回炼与H口聚乙烯裂解气压缩机分丙烯+丙烯酸及酯]反|+ MTBE文油|直充+ MTBE hr→醚后C4常压渣油，应气↓分冷|再急留塔苯生|冷裂解石脑油系器加氢→甲苯充|裂解轻油精制一→二甲苯| 抽提+ C,芳烃油浆系统●抽余油Cg回炼C,回炼图1 CPP 工业示范装置流程示意人分馏塔,实现了CPP装置反应-再生系统,乙烷/丙系统主要操作参数见表1。烷裂解炉系统、裂解气精制与分离系统全流程运行。表1 CPP 装置反应-再生系统主要操作参数3性能考核结果项目实际值新鲜原料进料量/(t.h-1)62. 832010年3月22--25日,由沈阳蜡化、石科院反应温度/C10及中国石化工程建没有限公司三方联合对该CPP反应压力/kPa80工业示范装置进行了72 h性能考核。再生温度/C303.1装置负荷再生压力/kPa18该CPP装置设计负荷为500kt/a常压渣油进3.3裂解气精制与分离 系统料,年操作时数为8000h。性能考核期间装置加工常压渣油共4 524.1 t,即平均进料量为62. 83裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压t/h,装置负荷为设计值的100. 54%,达到满负缩机经过调试均达正常运行。碱洗塔出口硫化氢、二氧化碳含量均低于5 ug/g,符合设计要求。荷运行。干燥器、脱硫醇和羰基硫反应器、乙炔加氢反应器3.2 反应-再生系统以及其它塔器的运行也均符合设计要求。运行期间,CPP装置反应-再生系统各部位催3.4原料油性质化剂密度稳定,流化正常,生产负荷从60%提到考核期间的原料油性质见表2。由表2可知，100%时控制灵活自如,满足装置操作弹性要求。除金属含量偏高外,其它性质和设计值基本相当。在平衡剂中0~40μm细粉含量在8%~10%的情况下,再生器床层、循环斜管、待生斜管滑阀前蓄3.5催化剂性质压在259~360 kPa之间,滑阀压降在17~40 kPa通过大量实验室研究,石科院开发研制出了之间,各滑阀开度在35%左右,还有相当的调节余CPP工艺专用催化剂CEP-1(SY)[4。该催化剂由量并保持相对稳定,催化剂循环推动力充足,使流中国石化催化剂齐鲁分公司生产,表3列出了化质量得到保证。CEP-1(SY)新鲜催化剂和再生催化剂的主要性考核期间，油气急冷器顶部气相温度为质。从表3可以看出,CEP-1(SY)催化剂的物理312 C,油浆返回急冷器的温度为239 C,油气急性质与常规催化裂化催化剂相近，且磨损指数明冷器底部液相抽出温度为330C,急冷器压差为显优于常规裂化催化剂，表明CEP-1(SY)催化剂12 kPa,均达到了设计要求。装置采用烧焦罐加密具有良好的抗磨性能。相床层再生形式，经烧焦后,再生催化剂定碳小于由于CPP操作苛刻度明显高于FCC和DCC,0. 01%,表明再生效果良好。CPP 装置反应再生因此除需要高的乙烯选择性外,对催化热裂解催化第1期王大壮,等.重油催化热裂解(CPP)制烯烃成套技术的工业应用59考核期间裂解石脑油分析数据见表7。由表7为原料,在兼顾乙烯和丙烯操作模式下,单程操作可见,所产裂解石脑油具有辛烷值高、芳烃含量高时的乙烯和丙烯产率分别达到14. 84%和的特点,总芳烃质量分数达到82. 46%,可以进-22. 21%,达到了乙烯对原料产率大于14%、丙烯步化工利用或作为高辛烷值汽油调合组分。对原料产率大于22%的性能保证指标。(3)工业生产的CEP-1(SY)催化剂经过工业表7裂解石脑油 性质表运转,证明它具有良好的裂化活性、高的低碳烯烃项目数据密度(20 C)/(g. cm-3)0.8475产率、抗金属污染性能、以及优良的水热活性稳定二烯值/(g]. (100 g)-1)10.4性和流化输送性能。澳价(gBr. (100 mL)-1)30. 4(4)该项目开辟了一条以石蜡基常压渣油为辛烷值(台架试验)原料生产乙烯、丙烯等低碳烯烃规模化生产的新RON103.0工艺路线,对于石蜡基原油加工企业采用该技术MON90.2路线发展乙烯、丙烯及其系列石化产品,具有积极族组成(w),%正构烷烃1.51的示范作用。异构烷烃2.61 .参考文献烯烃11. 82环烷烃1.60[1]谢朝钢,播仁男.重油催化热裂解制取乙烯和丙烯的研究芳烃82. 46[J].石油炼制与化工,1994,25(6):30-342]谢朝钢.催化热裂解生产乙烯技术的研究及反应机理的探讨4结论[J].石油炼制与化工2000,31(7):40-44(1)沈阳蜡化建设的世界上第一套CPP制烯3] 张执刚，谢朝钢.催化热裂解制取乙烯和丙烯的工艺研究[J].石油炼制与化工,2001.32(5):21-24烃工业示范装置试车投产成功,表明CPP工艺成[4]伊红亮，施至诚,李才英, 等.催化热裂解工艺专用催化剂熟、技术可靠。CEP-1的研制开发及工业应用[J].石油炼制与化工, 2002,(2)该项目工业化结果表明,以大庆常压渣油33(3) :38-42COMMERCIAL TRIAL OF CPP COMPLETE TECHNOLOGY FOR PRODUCINGLIGHT OLEFINS FROM HEAVY FEEDSTOCKWang Dazhuang' , Wang Hezhou'，Xie Chaogang2，Wu Leis(1. Shenyang Chemical Group Shenyang Paraffin and Chemical Com pany, Shenyang 110141;2. SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing; 3. SINOPEC Engineering Incor poration)Abstract: The first commercial unit worldwide of heavy feed catalytic pyrolysis process (CPP) wasset up and put into operation in June 2009 at Shenyang Chemical Group Shenyang Paraffin and ChemicalCompany with a capacity of 500 kt/a. This unit is designed for processing paraffinic atmospheric residuefeedstock to obtain main products, ethylene and propylene ，with cracked naphtha having high light aro-matics as by- product. The results of performance test show that using Daqing atmospheric residue feed-stock, under ethylene plus propylene operation mode, at a reaction temperature of 610 C and withoutrecycle of ethane and propane, the yields of ethylene and propylene reach 14. 84% and 22. 21%，respectively; the aromatics mass fraction of cracked naphtha is 82. 46%，which all well meet the design tar-gets. The successful running of this unit opens a novel light olefins and aromatics production route fromheavy feedstock, which is also a good example of refining and petrochemical integration.Key Words: atmospheric residue; catalytic pyrolysis; ethylene; propylene; aromatics