催化裂化的发展趋势是提高适应性

催化裂化技术工业应用60年来，一直在努力改进催化剂和工艺设备，目的是把更多的重油和渣油原料转化为轻质产品。加工一定量渣油的催化裂化装置所用的催化剂差不多占世界催化裂化催化剂需求量的2/3。实际上，随着渣油和经过加氢处理原料的增加，用作催化裂化原料的减压瓦斯油将减少。原料来源的这种变化给新建和已有的催化裂化装置都带来一些严重挑战。需要催化裂化装置有很强的适应性，既多产汽油/超低硫柴油又联产热力。与加工减压瓦斯油的传统原料相比，加工较多重油或渣油的催化裂化装置需要加工含沥青质较多的重质原料。这种原料中含有较多的镍和钒，会沉积在催化剂上并降低其性能。特别是钒，会惹出很多麻烦。在催化裂化催化剂再生时，钒会侵蚀和破坏催化剂的沸石结构，或经过水热降解使孔堵塞。
保持性能：在原料油的钒含量高时，催化剂失活加快也与残炭含量高有关。此外，镍促进脱氢反应，导致生成氢气和焦炭。原料油中可能含钠和钾，会降低催化剂的酸性，在苛刻的再生条件下会加速沸石的破坏。催化裂化装置加工较重的原料油（如常压渣油），与加工减压瓦斯油相比，总的影响是装置性能降低。因此需要对沸石基催化剂进行改性，对工艺和设备进行改造。对加工重原料油和加工减压瓦斯油一样重要的另一个问题是燃料油或油浆的生产。渣油原料中的金属对催化裂化沸石催化剂的影响，一是堵孔（主要是钒）而损失表面积，二是与钒反应而破坏沸石结构，三是催化生焦和生成氢气（主要是镍）。原料油中的钠会引起催化剂失活，其它金属如铁对沸石也有负面影响。最近对渣油催化裂化催化剂和助剂进行了许多改进。例如，加强控制镍的影响就是一种普遍采用和认真研究的策略。许多催化剂供应商都有用助剂控制钒对催化剂影响的商业专利。不论催化裂化工艺有怎样的进展，催化剂供应商都能根据炼油厂想要得到的目的产品和操作方案，提供不同催化剂或助剂。

　　提高灵活性：催化裂化装置进料中有较大比例的重油，一个不利的影响是由于残炭含量高而限制了减少燃料油或油浆的灵活性。虽然这已是存在多年的问题，但在目前减压瓦斯油紧缺的情况下，对炼厂毛利的影响就更复杂了。一般说来，催化裂化原料油中>427℃以上的馏分用沸石催化剂是难以裂化的，因其分子直径太大，难以通过沸石结晶的孔口。只有首先在催化剂基质组分的表面被裂化，得到的小分子才能通过沸石组分裂化。大多数工业催化剂都有足够的基质活性，可使原料油中的高沸点组分裂化。可是，由于金属毒害，这些活性很快就被破坏了。由于这个原因，催化裂化助剂供应商如Intercat 公司开发的渣油裂化助剂Intercat BCA-105，它可以选择性裂化主催化剂不能裂化的原料油中最重的组分，生产高价值的轻产品，因此能使炼油厂在需要时利用助剂而不是改变主催化剂去应对原油类型、产品需求和价格的快速变化。

　　Grace Davison开发的IMPACT系列催化剂，在加工渣油时有最大的焦炭选择性。据报告，IMPACT系列催化剂可以改进焦炭对塔底油的比例，在焦炭产率一定时，塔底油可减少达2％。

　　产品产率和质量：为了生产清洁汽油、高价值的馏分油（如超低硫柴油）和炼厂级化学品（如丙烯），正在设计不影响装置热平衡的催化裂化催化剂。催化裂化装置的热平衡对转化率、产品产率和质量都有影响。详细讨论催化裂化装置的能量平衡和热平衡不在本文的范围之内，只要说清楚燃烧足够的焦炭满足能量需要保持装置的热平衡就够了。因此，从任何一组操作条件下的热平衡可以计算出焦炭产率、剂油比和再生温度。据此，炼油厂在催化剂专家的帮助下可以估计出废催化剂的量和达到目标运转周期需要再生的催化剂量。这就意味着催化剂供应商必须定制催化剂（例如改进催化剂的焦炭选择性），以确保在较高苛刻度的操作条件下和较长的运转周期能得到合格的产品质量。

　　提高汽油辛烷值、液化气、烯烃、转化率并使油浆减至最少，是炼油厂的目标。催化剂供应商如Albemarle、Engelhard和Grace Davison 都提供能改变汽油和液化气选择性（如降低汽油产率和提高丙烯产率）的辛烷值助剂。催化原料油加氢处理对汽油满足规格含硫量（<10ppm）要求起有重要作用。实际上，炼油厂在催化裂化的实际操作中已经选用能降低含硫量的催化剂。Grace Davison公司生产的SuRCA催化剂，可以用于任何催化剂系统。可以降低含硫量，且对产品产率和操作均无影响。

　　为实现在短接触时间（平均2.5秒）时提高产品产率的目标，开发了许多新催化剂。例如Engelhard公司的NaphtaMax催化剂，用于减压瓦斯油短接触时间的催化裂化。把它用于非短接触时间操作也有效果。据报告，用NaphthaMax可以大幅度提高转化率和液体产品产率，不增加焦炭和干气产率。25套以上工业装置的运行已经证实这个结果。NaphthaMax-LSG是NaphthaMax技术的延伸，目的是降低催化汽油的含硫量。几套工业装置使用的结果表明，催化汽油的含硫量可以降低40％以上，汽油产率和辛烷值、焦炭和干气产率都没有变化。

　　炼油厂的目标：催化裂化催化剂还有许多其它进展，其中包括降低与SOX和NOX排放的催化剂/助剂。毫无疑问，催化裂化催化剂的进展是许多因素推动的结果。可是最重要的是催化裂化的产品质量和环保法的要求。因此，催化裂化装置将继续是炼油厂生产运输燃料和石化原料的主要装置，催化剂在实现这个目标的过程中将继续发挥重要作用。






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