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日前，全球首套300萬(wàn)噸/年重油高效催化裂解裝置在安慶石化投產(chǎn)，標(biāo)志著中國(guó)石化完全掌握了大型化快速流化床催化裂解工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)催化裂解技術(shù)的跨越式進(jìn)步，為煉化企業(yè)由傳統(tǒng)燃料型煉廠向化工型煉廠轉(zhuǎn)變提供了堅(jiān)實(shí)的科技支撐。
該裝置采用中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱石科院)自主研發(fā)的重油高效催化裂解(RTC)技術(shù)，是目前世界范圍內(nèi)丙烯產(chǎn)率最高的工業(yè)化催化裂化技術(shù)，可有效填補(bǔ)我國(guó)利用劣質(zhì)重油生產(chǎn)丙烯、乙烯的空白。
轉(zhuǎn)型發(fā)展勢(shì)在必行
重質(zhì)油制化學(xué)品提上日程
隨著我國(guó)能源領(lǐng)域電動(dòng)化和新能源業(yè)務(wù)快速發(fā)展，成品油消費(fèi)量漸近達(dá)峰，市場(chǎng)需求逐漸放緩，生產(chǎn)燃料油的經(jīng)濟(jì)效益大幅下降。同時(shí)，化工品市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，基礎(chǔ)化工原料需求旺盛，市場(chǎng)對(duì)丙烯、乙烯的需求持續(xù)增長(zhǎng)，生產(chǎn)化工原料成為煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型的重要方向。
目前在世界范圍內(nèi)市場(chǎng)上95%以上乙烯和60%以上的丙烯由以石腦油為原料的蒸汽裂解技術(shù)制備而成。但我國(guó)原油偏重，輕烴和石腦油資源貧乏，原料短缺已成為烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，蒸汽裂解生產(chǎn)丙烯的產(chǎn)能增速減緩，難以滿足市場(chǎng)丙烯需求。同時(shí)，丙烷脫氫和煤制烯烴等技術(shù)也由于資源、成本等多種因素影響，生產(chǎn)丙烯的產(chǎn)量有限且市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)較大。
此外，隨著石油資源不斷減少，以及原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的變化趨勢(shì)，利用重油資源增產(chǎn)丙烯，解決日益增長(zhǎng)的丙烯需求量與相應(yīng)生產(chǎn)原料短缺的矛盾，成為我國(guó)石化工業(yè)科技工作者的研發(fā)重點(diǎn)。以重質(zhì)石油烴為原料催化裂解制烯烴技術(shù)具有原料適應(yīng)性好、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)易于調(diào)節(jié)、能耗與碳排放低特點(diǎn)，符合當(dāng)前國(guó)家戰(zhàn)略需求，是煉油企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要支撐技術(shù)，也是烯烴生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。
核心反應(yīng)器獲突破
研發(fā)重油催化裂解技術(shù)
催化裂解技術(shù)是通過(guò)將重質(zhì)油進(jìn)行高溫催化裂解來(lái)生產(chǎn)丙烯、乙烯等低碳烯烴，同時(shí)兼顧高辛烷值汽油的生產(chǎn)。隨著煉化一體化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，以及乙烯和丙烯等低碳烯烴市場(chǎng)需求的不斷增大，催化裂解技術(shù)在原料適應(yīng)性、產(chǎn)品靈活性、經(jīng)濟(jì)效益及碳減排等方面的優(yōu)勢(shì)逐漸彰顯。此外，催化裂解還可以與蒸汽裂解、乙苯等化工裝置深度集成形成極具競(jìng)爭(zhēng)力的煉化一體化技術(shù)，因此成為煉油企業(yè)向化工轉(zhuǎn)型升級(jí)的“龍頭”技術(shù)。
當(dāng)前，隨著原油劣質(zhì)化、重質(zhì)化問(wèn)題日益嚴(yán)重，富含環(huán)烷烴和芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高的原料不適宜直接進(jìn)行催化裂解。經(jīng)加氫提質(zhì)后，仍會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品中乙烯、丙烯選擇性差、干氣和焦炭等副產(chǎn)物產(chǎn)率高等問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，石科院研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于對(duì)催化裂解過(guò)程反應(yīng)化學(xué)、過(guò)程強(qiáng)化以及加氫渣油分子水平的新認(rèn)識(shí)，以反應(yīng)器為突破口，自主研發(fā)形成了國(guó)際首創(chuàng)的新型高效快速流化床反應(yīng)器，解決了現(xiàn)有劣質(zhì)重油催化裂解技術(shù)傳質(zhì)傳熱效率差、催化反應(yīng)選擇性低等難題，使得以往難加工的劣質(zhì)重油得以從容加工。除此之外，具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器大幅提高了催化反應(yīng)選擇性和乙烯、丙烯產(chǎn)率，同時(shí)降低了焦炭產(chǎn)率，提升了汽油產(chǎn)品的品質(zhì)。新型高效快速流化床反應(yīng)器匹配適宜的工藝參數(shù)、催化劑等，可以依據(jù)市場(chǎng)需求實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)重油生產(chǎn)低碳烯烴和生產(chǎn)汽油的靈活調(diào)變。
在新型高效快速流化床反應(yīng)器取得突破后，石科院科研團(tuán)隊(duì)和中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)緊密合作，在工藝與工程技術(shù)大型化等方面接連取得突破，最終整合形成了重油高效催化裂解技術(shù)。
工業(yè)試驗(yàn)取得成功
展現(xiàn)“粗糧細(xì)吃”加工能力
2019年11月，安慶石化采用重油高效催化裂解技術(shù)對(duì)原有65萬(wàn)噸/年催化裂解裝置進(jìn)行改造，并開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)。2020年1月14日，該裝置一次開(kāi)車成功。工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在使用摻50%劣質(zhì)重油的原料時(shí)，產(chǎn)物中乙烯和丙烯產(chǎn)率比原有工藝分別提高0.5個(gè)百分點(diǎn)和2個(gè)百分點(diǎn)以上，丙烯產(chǎn)量增幅高達(dá)18%。同時(shí)，焦炭產(chǎn)率則下降0.5個(gè)百分點(diǎn)，且汽油產(chǎn)品的烯烴含量明顯降低、辛烷值有所提高，碳排放更低，生產(chǎn)過(guò)程每年可減排二氧化碳1.5萬(wàn)噸。
相較于現(xiàn)有工藝，重油高效催化裂解技術(shù)在采用摻混不同比例的劣質(zhì)重油為原料時(shí)，加工每噸原料可增加效益65~105元。工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該技術(shù)在使用更差品質(zhì)原料的情況下實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的增產(chǎn)提質(zhì)，顯示出良好的“粗糧細(xì)吃”工業(yè)應(yīng)用能力。
2020年9月27日，重油高效催化裂解技術(shù)通過(guò)了中國(guó)石化集團(tuán)公司組織的技術(shù)鑒定。“與國(guó)內(nèi)外重油催化裂解技術(shù)相比，該技術(shù)具有更好乙烯、丙烯選擇性和更低焦炭選擇性，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。”技術(shù)鑒定會(huì)上，包括數(shù)名院士和業(yè)內(nèi)權(quán)威人士在內(nèi)的鑒定專家組給出了上述評(píng)價(jià)。
此后，作為原料適應(yīng)性更為廣泛和靈活的催化裂解技術(shù)，重油高效催化裂解技術(shù)在兩年時(shí)間里已技術(shù)許可6套工業(yè)裝置，總加工能力高達(dá)1740萬(wàn)噸/年。
石科院相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，下一步，他們將繼續(xù)在催化裂解反應(yīng)體系、原料適應(yīng)性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活性三個(gè)方面進(jìn)行探索，并向上游原料預(yù)處理和下游產(chǎn)品延伸，形成一系列煉化一體化轉(zhuǎn)型升級(jí)技術(shù)路線，進(jìn)而推動(dòng)相關(guān)行業(yè)發(fā)展，助力煉化企業(yè)向高端化工新材料產(chǎn)業(yè)基地轉(zhuǎn)型。
