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                                  代表性成果1:提高輕質油品收率的兩段提升管催化裂化新技術

                                      世界范圍內石油資源日趨重質化使重質油高效輕質化不僅成為世界性的重大課題,也是我國國民經濟可持續發展的重大需求。催化裂化作為我國最主要的重質油輕質化工藝,目前加工能力達到1.3億噸/年以上,如果輕質油收率提高1個百分點,每年將增產130萬噸輕質油品,相當于一個中小型油田。因此,催化裂化技術進步對滿足國家重大需求意義重大。

                                      催化裂化工藝是典型的多相流態化反應過程,重油原料在流態多變的提升管反應器內發生相互耦合的多相流動、傳熱、傳質及平行-順序快速反應,并伴隨催化劑迅速失活。由于輕質油品為平行-順序反應網絡的中間產物,而目前反應器內的反應環境與反應特征不匹配,導致輕質油品收率損失,干氣和焦炭產率高,且產品質量惡化。

                                      本項目通過對催化裂化過程本質的深入認知,并結合化學反應工程理論,發明了兩段提升管催化裂化新技術(簡稱TSRFCC技術)。

                                  圖1 催化裂化產物產率沿提升管高度分布圖

                                      1.基于跨學科交叉的計算流體力學理論分析和工業提升管在線采樣分析研究,首次建立了“有效抑制干氣和焦炭生成的強化催化裂化”理論,該理論認為目前重油催化裂化反應深度不優化,存在輕質油品的嚴重過裂化;新鮮原料和循環油之間存在嚴重的競爭吸附和對理想反應的嚴重阻滯;催化劑活性快速降低導致提升管內整體催化活性嚴重不足,干氣等非理想熱裂化產物急劇增多。通過分段反應及段間引出輕質油品、每段引入再生催化劑及大劑油比操作、短反應時間運行等方法,可有效克服惡性競爭吸附對理想反應的阻滯,并強化催化作用,從而抑制干氣和焦炭生成,大幅度提高輕質油品收率并改善產品質量。

                                      2.基于上述創新理論,發明了TSRFCC新技術,該技術用“兩段提升管反應器”取代單一提升管反應器,通過與再生器優化耦合,構成具有兩路催化劑循環的新型反應再生系統,成功實現了新鮮原料和循環油在條件各自優化的每段提升管中進行反應、每段提升管引入再生劑進行催化劑接力,并可靈活提高劑油比的創新工藝方法,具有極大的操作靈活性。

                                  圖2 兩段提升管催化裂化技術示意圖

                                      3.基于重油催化裂化集總反應動力學模型研究和TSRFCC化學反應工程理論分析,定量揭示了提升管反應器沿程反應溫度和產物分布的變化規律,確定了TSRFCC技術的優化工藝條件,建立了TSRFCC技術工藝包。已有12套工業裝置應用該技術,累計加工能力達900萬噸/年。應用結果表明,該技術操作靈活,運行平穩,與現有技術相比,①輕質油品收率提高1.5-2.0個百分點。②干氣產率降低1.5-2.0個百分點,③柴油密度減小,十六烷值提高3-8個單位。

                                      該技術授權發明專利8項,獲省部級科技獎勵一等獎2項,建立了8套操作規范和20項操作標準,近三年新增經濟效益30億多元,經濟和社會效益顯著,極大地促進了煉油技術的進步,為國民經濟發展做出了突出貢獻。獲得2010年度國家科技進步二等獎(第一完成單位)。

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