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中石化石油化工科學(xué)研究員有限公司重油催化裂解技術(shù)入選國(guó)家能源局2023年度能源行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果
2024年1月30日，國(guó)家能源局發(fā)布“2023年度能源行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果”， 中石化石油化工科學(xué)研究員有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：石科院）重油催化裂解（RTC，又名DCC Pro）技術(shù)關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn) “新型高效快速流化床催化裂解反應(yīng)器”入選，國(guó)家能源局給予“成功破解了劣質(zhì)重油無(wú)法高效轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的行業(yè)難題”“填補(bǔ)了劣質(zhì)重油生產(chǎn)低碳烯烴的技術(shù)空白”的高度評(píng)價(jià)。
研發(fā)背景
當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)丙烯、乙烯的需求持續(xù)增長(zhǎng)，烯烴主要是來(lái)自石腦油蒸汽裂解技術(shù)，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。
目前，國(guó)內(nèi)外已有的重油催化裂解技術(shù)都不同程度存在“啃不動(dòng)”劣質(zhì)重油的問(wèn)題。劣質(zhì)重油用于生產(chǎn)丙烯、反應(yīng)過(guò)程選擇性差，乙烯和丙烯產(chǎn)率低，副產(chǎn)物干氣和焦炭的產(chǎn)率高，導(dǎo)致過(guò)程碳排放大，使得劣質(zhì)重油難以作為生產(chǎn)烯烴的原料。
采用劣質(zhì)重油高效生產(chǎn)低碳烯烴對(duì)保障我國(guó)石油化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈安全具有重要戰(zhàn)略意義。
技術(shù)創(chuàng)新
石科院基于對(duì)催化裂解過(guò)程反應(yīng)化學(xué)、過(guò)程強(qiáng)化及加氫渣油分子水平的新認(rèn)識(shí)，以劣重質(zhì)油催化裂解反應(yīng)器為突破口，在準(zhǔn)確找出導(dǎo)致重油催化裂解反應(yīng)選擇性差的根源后，自主研發(fā)了國(guó)際首創(chuàng)的新型高效快速流化床催化裂解反應(yīng)器，并基于該反應(yīng)器開(kāi)發(fā)出了重油催化裂解（RTC）技術(shù)，成功破解了劣重質(zhì)油無(wú)法高效轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)難題。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)巧妙地利用催化裂解反應(yīng)膨脹原理與氣固反應(yīng)流體結(jié)構(gòu)特性，開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的快速流化床反應(yīng)器，使其具有“擬全濃相、擬均速、擬均一溫度”特征，解決了現(xiàn)有催化解反應(yīng)器內(nèi)催化劑濃度低、油劑接觸不均勻、反應(yīng)器軸向溫度梯度降低和反應(yīng)分子活化能增大的矛盾，強(qiáng)化了氣固傳質(zhì)和熱量傳遞。同時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將反應(yīng)器技術(shù)與反應(yīng)過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)相融合，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器內(nèi)顆粒速度與濃度分布均勻性的調(diào)控和抑制生成的目標(biāo)產(chǎn)物的再轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
目前石科院圍繞反應(yīng)器已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利13件，全部獲得授權(quán)；申請(qǐng)涉外專(zhuān)利20件，已在美國(guó)、日本、新加坡、俄羅斯、印度、臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)獲授權(quán)專(zhuān)利7件，核心技術(shù)自主可控。
工業(yè)應(yīng)用
此后，石科院采用RTC技術(shù)對(duì)中國(guó)石化安慶分公司65萬(wàn)噸/年催化裂解裝置進(jìn)行改造，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，與原工藝相比，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)程可碳減排1.5萬(wàn)噸/年。相較于現(xiàn)有工藝，RTC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。新型快速流化床催化裂解反應(yīng)器在使用更差品質(zhì)原料的情況下實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的增產(chǎn)提質(zhì)，顯示出了良好的“粗糧細(xì)吃”工業(yè)應(yīng)用能力，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
2023年6月30日，采用RTC技術(shù)的全球首套300 萬(wàn)噸/年快速流化床催化裂解裝置在安慶石化順利投產(chǎn)，成為目前國(guó)內(nèi)最大的重油催化裂解裝置，目前已平穩(wěn)運(yùn)行6個(gè)月。安慶分公司以快速流化床催化裂解裝置為核心，通過(guò)合理布局先進(jìn)產(chǎn)能、淘汰落后產(chǎn)能，扭轉(zhuǎn)了投產(chǎn)前以汽柴油為主打產(chǎn)品，化工業(yè)務(wù)規(guī)模小、品種單一、競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等不利局面，在不增加原油加工量的情況下，最大化減產(chǎn)成品油增產(chǎn)低碳烯烴和芳烴，提升煉化供給結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和靈活性，充分發(fā)揮貼近聚丙烯、苯乙烯等大宗化工產(chǎn)品終端市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)轉(zhuǎn)型升級(jí)，走高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展之路。
石科院RTC技術(shù)有效填補(bǔ)了我國(guó)生產(chǎn)丙烯、乙烯的供應(yīng)鏈空白，也是目前世界范圍內(nèi)以劣質(zhì)重油為原料，丙烯產(chǎn)率最高的工業(yè)化催化裂化技術(shù)，目前已技術(shù)許可6 套工業(yè)裝置，總加工能力高達(dá)1740 萬(wàn)噸/年，其中1套投產(chǎn)，3套300萬(wàn)噸/年裝置在建，將有效保障我國(guó)石油化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈安全。
