吕鹏 孙欣 李春水
中国石油天然气股份有限公司抚顺石化公司催化剂厂 辽宁抚顺 113001
摘要：自我国第一套流化催化裂化装置于1965 年实现工业化以来，先后开发出沸石催化剂.提升管催化裂化、渣油催化裂化、催化裂解、变径串联提升管催化裂化和正在开发的高选择性催化裂化；经历了催化裂化装置从无到有，技术水平由低到高，装置规模和加工能力从小到大，研究思路从跟踪模仿到自主创新，取得了巨大的成就，已跻身国际先进水平。
关键词：催化裂化工艺；催化剂的技术；发展
1、催化裂化催化剂基本组成
根据国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变化学反应的速率，而不改变改反应的标准Gibbs 自由焓的变化。催化剂可以促进化学反应，提高反应器处理能力，同时催化剂的选择性使其对产品的产率分布及质量能起到重要作用。
在催化裂化装置中，催化剂不但对装置的生产能力、产品产率及质量、经济效益起主要影响，而且对操作条件、工艺过程和设备型式的选择有重要影响。工业催化剂除极少数由单一物质组成外，总是由多种成分混合而成的混合体。根据各组分所起作用，大致可分为三类，即活性组分、助催化剂和载体
1.1活性组分
活性组分是起催化作用的根本性物质，可为单一物质或多种物质组成。主要有金属、半导体和绝缘体三类。在设计某种反应所需要的催化剂时，活性组分的选择尤其重要。就目前发展水平来说，多以经验作为选择活性组分的参考依据。
1.2助催化剂
助催化剂是催化剂中的辅助成分，其本身并没有活性或者活性很小，但加入催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。
助催化剂按机理通常分为结构型和电子型。结构型助催化剂主要用于提高活性组分的分散性和热稳定性；电子型助催化剂用于改变活性组分的电子结构，促进催化活性及选择性。
1.3载体
载体是活性组分的支载体。一般可以改变活性组分的形态结构，起分散和支载作用，从而增加有效的表面积和适宜的孔结构，增强机械强度，维持活性组分高度分散，提高耐热稳定性，并减少活性组分的含量进而降低造价。另外值得注意的是，活性组分和载体之间的溢流现象和强相互作用。
2、催化裂化工艺
2.1 DCC技术
多产烯烃和高辛烷值汽油的DCC技术以VGO、VGO产渣油、VGO掺脱沥青、VGO掺焦化蜡油等重质烃为原料，在硫化催化裂化的基础上进行工艺创新和技术改革。DCC-I型工艺以多产丙烯为目的，当其采用石蜡基原料时，其产量可达23%。DCC-II型工艺以多产异构烯烃为目的，而采用石蜡基原料时其丙烯产量可达14%。目前我国已有多套DCC技术装置已在国内投产，据说泰国也已顺利进行催化裂化装置投产与运行。
2.2 MD技术
MD技术是以规模化生产异构烯烃和汽油产物的工艺技术，其主要原料是掺渣油。1995年兰州炼化总厂以实现了工业化生产。如果以石蜡基为原料时，反应时间将会大大缩短、异构烯烃的产量将高达15%摩尔比。
2.3 MGG技术
MGG工艺技是大量化生产高辛烷值汽油的工艺技术，其主要原料是以减压渣油、产渣油、常压渣油等为原料的大量生产富含烯烃的液态烃。其特点在于多产液态烃状态下具有高汽油产率，并且可以以常压渣油等重油作原料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于这一技术以液化气富含烯烃、安定性能高、汽油辛烷值高等特点，现在已有多套装置投入运营。
2.4中石化石油化工科学研究院的MIP工艺
工艺采用新型串联提升管反应器及相应的工艺条件，将反应提升管分成两个反应区：第一反应区采用高温、高剂油比、短接触时间，其苛刻度一般高于催化裂化反应，在短时间内使重质原料油裂化生成烯烃，并减少低辛烷值的正构烷烃组分和环烷烃组分；第二反应区为具有一定高度的扩径提升管，待生催化剂从反应沉降器循环一部分回到第二反应区，与通入的冷却介质（如粗汽油）混合以降低反应温度、延长反应时间，从而有利于异构烷烃和芳烃的生成，弥补因烯烃的减少而损失的辛烷值。该工艺强化了催化裂化工艺二次反应，使裂化反应、氢转移反应和异构化反应具有可控性和选择性从而改善了产物的分布和产品的性质。与常规FCC工艺相比，该工艺可显著降低产品汽油中的烯烃含量，同时保持汽油辛烷值不变或略高。近年来，石科院先后开发了降低干气和焦炭产率、多产高辛烷值汽油、多产丙烯等一系列MIP新技术。
3、催化裂化催化剂技术的进展
催化裂化工艺面临的新形势不断促进催化剂新产品的开发，同时新品的开发研究又促进了炼油技术的发展。根据油品重质化的现状以及市场、环境保护的实际要求，重油催化裂化催化剂应具备良好的焦炭选择性、液收高、积碳少、可抗重金属镍、钒、抗铁、抗碱氮、孔结构合理，同时具有良好的汽提性能和水热稳定性。
3.1汽油降烯烃和降硫催化剂的技术发展
由于降烯烃催化技术需要的投资少且见效比较快，所以国内外的大多数炼油企业都选择这种炼油方法。首先汽油降烯烃催化技术能够在降低汽油烯烃产率的基础上，同时保持汽油辛烷值和轻烯烃的产率，除此之外一些研究中心研究出的催化剂能够保证催化裂化中的二烯烃质量分数降低90%以上。其次降汽油硫催化剂由于国外的燃料清洁化进程比较早，从而使得降硫催化剂的发展较快，目前的一些国内机构生产出的催化剂一般可降汽油硫20%左右。
3.2多产低碳烯烃催化剂技术的发展
由于市场对丙烯的需求越来越高，炼油厂逐渐将技术发展的方向确定为通过催化裂化来增产丙烯等轻烯烃，生产低碳烯烃催化剂有较多的要求，如催化剂活性组分的酸中心密度要相对低，且基质的活性不易过高，并且必须具备通畅的孔道结构，使反应生成的烯烃能够及时从催化剂孔道里扩散出来，从而避免丙烯因停留时间过长而饱和。随着科学技术的发展，一些企业近年来在催化剂方面做了较多的研究，如今国外的一些企业工业化的多产烯烃催化剂技术以助剂技术为主。
3.3重油催化裂化转化剂的技术发展
重油催化裂化不仅能够使炼油厂的重油得到平衡，而且能有效提高炼油厂的效益，由于重油催化裂化的原料较特殊，其性质较差，表现是密度大、饱和烃含量低、残炭低等性质，然而如果原料的可裂化性较差，将会导致催化剂容易因结炭和重金属中毒而失活，这样会导致催化剂的消耗较高，所以重油催化裂化反应的产品收率较低，产生的产品质量较低，因此重油催化裂化时需要对催化剂有较高的要求，如这些催化剂应具备良好的焦炭选择性、耐热和耐水稳定性以及可抗重金属钒和镍。
4.总结
综上所述，今后催化裂化催化剂发展面临的挑战主要来自于日益严格的清洁燃料生产、重油深度加工、催化裂化过程多产低碳烯烃和催化裂化工艺过程清洁化。因此，尽管对FCC 催化剂的研究取得了众多成就，在催化裂化工艺和新催化剂的开发方面，都得到了较快发展，可未来催化裂化催化剂的发展方向仍然是重油高效转化技术；增产丙烯技术；高温化学改性技术；降低汽油烯烃含量的技术和高固含量成胶技术。
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论文作者:吕鹏,孙欣,李春水
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/31
标签：催化剂论文; 烯烃论文; 催化裂化论文; 组分论文; 活性论文; 技术论文; 汽油论文; 《防护工程》2018年第8期论文;