優(yōu)化催化裂化技術(shù) 提高煉油廠利潤率
時(shí)間：2016-08-05 13:58
來源：
作者: 編譯 / 張瑜
在最 近 幾 年 里， 煉油行業(yè)一直在不穩(wěn)定的市場環(huán)境里 抗 擊。 燃 料 需求和全球國內(nèi)生產(chǎn)總值的綜合增長驅(qū)動(dòng)新煉油廠的建設(shè)，支持了煉廠產(chǎn)能利用率。煉油企業(yè)還必須面對石油市場極端波動(dòng)的挑戰(zhàn)，部分原因是由北美的頁巖油或致密油革命所驅(qū)動(dòng)。此外，更嚴(yán)格的燃料質(zhì)量環(huán)境法規(guī)要求煉油廠進(jìn)行資本投資和改變操作策略以保持產(chǎn)品合格性。同時(shí)，這些變化也為所需求的靈活性創(chuàng)造了一個(gè)動(dòng)態(tài)多變的市場環(huán)境。煉油廠中最具靈活性的裝置是催化裂化裝置（FCCU）。煉油廠需要操作靈活多和不同質(zhì)量變化的進(jìn)料以及生產(chǎn)一系列產(chǎn)品來滿足市場需求。轉(zhuǎn)變?yōu)槔么呋鸦b置生產(chǎn)更多的液化石油氣（LPG）。在中東和亞太地區(qū)，大多數(shù)新建煉油廠都要滿足現(xiàn)有的或新的下游石化丙烯處理。在現(xiàn)有的煉油廠，增量辛烷已成趨勢。越來越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)導(dǎo)致更多的煉油企業(yè)尋求解決方案，以抵消辛烷值損失，對石腦油進(jìn)行深度加氫處理來去除硫。烷基化復(fù)雜體的零硫含量汽油混合原料可以彌補(bǔ)因處理后導(dǎo)致的辛烷值損失。它還能使煉油廠遵守更嚴(yán)格的燃料法規(guī)。催化重整的額外負(fù)擔(dān)也發(fā)生在煉油廠原油與致密油中。在 煉 油 廠 中， 除 了 產(chǎn) 能 外，F(xiàn)CC 原料必須可供使用。當(dāng)利用合理的催化劑技術(shù)優(yōu)化時(shí)，F(xiàn)CC 工藝過程在滿足這些產(chǎn)品需求上具有很好的靈活性。
優(yōu)化催化裂化產(chǎn)品
催化裂化裝置是煉油廠的關(guān)鍵，對煉廠中的操作起著重要作用，因?yàn)樵撗b置具有將大量碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為更具價(jià)值產(chǎn)品的能力，不僅包括汽油，還包括輕質(zhì)烯烴。例如丙烴和丁烴，這兩種烴在煉油和石油化工產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。除此之外，該裝置在生產(chǎn)運(yùn)輸燃料方面上也扮演著關(guān)鍵角色，當(dāng)集成到石化復(fù)合體中，該裝置發(fā)揮著重要的作用。催化裂化裝置（FCCU）能夠適應(yīng)不斷變化的市場條件和燃料及石化產(chǎn)品的相對需求。裝置盈利最大化依賴于通過高性能催化解決方案不斷優(yōu)化催化裂化產(chǎn)品，重點(diǎn)在于實(shí)施催化裂化催化劑改進(jìn)丁烯和后續(xù)優(yōu)化下游烷基化單元的創(chuàng)新解決方案。
煉化催化裝置是一種低碳烯烴——丙烯和丁烯，可很好地展示煉油 和 石 油 化 工 產(chǎn) 品 之 間 的 優(yōu)化策略和平衡。優(yōu)化丙烯產(chǎn)率有利于許多催化裂化裝置的盈利。在常規(guī)催化裂化裝置中，丙烯產(chǎn)率可以從 3wt% 增加到5wt%；在高度催化裂化裝置中，丙烯產(chǎn)率可以從 12wt% 增加到 30wt%。丙烯需求增加，蒸汽裂化也成為煉油廠的一個(gè)關(guān)鍵源。從石腦油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)原料，如頁巖氣和乙烯原料，利用蒸汽裂化裝置尤其新型立式裝置，生產(chǎn)的丙烯較少。為了填充部分供應(yīng)缺口，丙烯需要利用替代技術(shù)或補(bǔ)充技術(shù)，即丙烷脫氫（PDH）、甲醇轉(zhuǎn)化制低碳烯烴（(MTO）、烯烴裂化和歧化技術(shù)。催化裂化技術(shù)被認(rèn)為是一種成熟技術(shù)，在滿足更高丙烯需求方面起著越來越重要的作用。一些用于實(shí)現(xiàn)最大化的丙烯催化裂化新工藝已進(jìn)入市場，即 高 安 全 性 催 化 裂 化（HS-FCC）和深度催化裂化（DCC）技術(shù)，但使用高度選擇性和活性催化劑可以繼續(xù)推進(jìn)傳統(tǒng)催化裂化裝置（FCCU）中的丙烯產(chǎn)量.
丙烯除了是煉油廠消耗的液化石油氣，它還是原材料和各種化學(xué)物質(zhì)的先導(dǎo)。丙烯可以通過各種反應(yīng)方案用于樹脂、纖維、溶劑或聚合物。丙烯也可以送入烷基化裝置，用作生產(chǎn)高價(jià)值汽油的丁烯原料。丁烯可以用作共聚物工業(yè)的起始化學(xué)品，或是聚異丁烯橡 膠， 作 為 汽 車 燃 料 的 一 種替代，通過異丁烯的醚化作用轉(zhuǎn) 化 為 醚 類， 即 甲 基 叔 丁 基醚 (MTBE) 和 乙 基 叔 丁 基 醚（ETBE）。它們能夠提高汽油辛烷值。 催化裂化裝置 （FCCU）在供應(yīng)石油化工市場所需的大量丙烯和丁烯上起著重要的作用，因?yàn)橐彝檎羝呀馍梢蚁?，而石腦油蒸汽裂化產(chǎn)生高碳烯烴。隨著全球烷基化需求及產(chǎn)能日益增加，迄今為止，丁烯對通過烷基化的汽油產(chǎn)量提供最大幫助，而美國烷基化能力則相對穩(wěn)定。在高溫下催化裂化裝置裂解產(chǎn)生的芳香成分對石油化工工業(yè)也非常有價(jià)值。催化重整過程生產(chǎn)煉油廠大部分的芳香流和石油化工產(chǎn)品的二甲苯。從 FCC 石腦油中提取苯，被認(rèn)為是符合汽油規(guī)格和產(chǎn)出附加芳香烴的一種選擇方案，但這個(gè)方案需要資本投資。
此外，石化行業(yè)中的蒸汽裂解器和新裝置設(shè)計(jì)及啟動(dòng)以增加芳香產(chǎn)量為目標(biāo)，因此從催化裂化裝置中提取芳烴不作為首選。如果汽油芳烴含量規(guī)格變得更加嚴(yán)格，從 FCC 流中提取芳烴可能在未來更受歡迎。在一些地區(qū)，從 FCC 汽油中直接萃取芳烴也可以幫助平衡汽油盈余。除了混合策略外，生產(chǎn)高辛烷值汽油芳烴的烷基化單元是煉油企業(yè)符合汽油芳香規(guī)格的最佳選擇。催化裂化裝置（FCCU）的靈活性也和加工不同特性的原料有關(guān)，主要體現(xiàn)在比重、污染物、康氏殘?zhí)考翱闪鸦?，并通過石蠟、環(huán)烷和芳香的含量表現(xiàn)出來。這種靈活性是通過選擇合適的操作條件和利用優(yōu)化催化劑來實(shí)現(xiàn)。無論是處理殘留的鎳（Ni）和釩（V），還是處理高含量鐵及鈣的頁巖油， 催 化 裂 化 裝 置（FCCU）盡管面臨挑戰(zhàn)各種不同原料污染物，但該裝置必須實(shí)現(xiàn)底部餾分加工最大化。催化裂化裝置所需調(diào)整的催化劑配方擴(kuò)大其操作靈活性。常規(guī)裝置的限制因素包括空氣可用性、回?zé)崞鳒囟取⒋呋瘎┭h(huán)、立管溫度、濕天然氣壓縮機(jī)極限、液化石油氣處理能力和液化石油氣的下游分離烯烴等等。市場條件和競爭環(huán)境下產(chǎn)品價(jià)值最大化的要求與適應(yīng)挑戰(zhàn)性原料一樣重要。 一般來說，原料轉(zhuǎn)化率程度越深，附加值越 高， 除 了 在 高 輕 質(zhì) 循 環(huán) 油（LCO）需求外，當(dāng)溫度低于430 ℉（221℃）時(shí)，轉(zhuǎn)化是可取的。煉化和石油化工產(chǎn)品之間的平衡對變化市場中產(chǎn)品構(gòu)成價(jià)值的最大化至關(guān)重要。
優(yōu)化催化
在 動(dòng) 態(tài) 多 變 的 市 場 環(huán) 境中，煉油企業(yè)面臨的壓力是具有挑戰(zhàn)性的經(jīng)濟(jì)、更嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)和產(chǎn)品規(guī)格。靈活性是適應(yīng)這些條件的關(guān)鍵，注重清潔運(yùn)輸燃料和石化產(chǎn)品最優(yōu)利潤之間產(chǎn)品構(gòu)成的平衡。操作條件和策略是最重要的，但許多煉油廠沒有推進(jìn)辛烷或液化石油氣烯烴工藝過程變化的操作 FCCU 靈活性。這一顯著變化通過優(yōu)化催化劑和利用選擇性添加劑可以實(shí)現(xiàn)，提升正常的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中催化裂化裝置靈活性和盈利，滿足煉油廠和石油化工產(chǎn)品市場的需求。FCC催化劑是調(diào)整配方設(shè)計(jì)來推動(dòng)FCCU 的操作限制、獲得較高產(chǎn)量和增加單元性能，同時(shí)處理 FCCU 內(nèi)更具挑戰(zhàn)性的原料，從而擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件要求的操作靈活性。ZSM-5 添加劑的使用，主要為丙烯提供幫助，已開發(fā)出一種解決方案其依靠雙沸石催化劑，用于丁烯最大化，從而能使煉油企業(yè)適應(yīng)提高汽油辛烷值的需求，烷基化單元以最大吞吐量運(yùn)行，獲取石油化工產(chǎn)品的價(jià)值。在快速變化的市場中，清潔燃料和石油化工產(chǎn)品之間轉(zhuǎn)化產(chǎn)品構(gòu)成的能力，為煉油廠提供了最大靈活性和盈利能力，從而應(yīng)充分利用好變化的市場因素。
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