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催化裂解技术（DCC）
中国石化石油化工科学研究院
1 序言
丙烯是仅次于乙烯关键化工原料，现在全球对丙烯需求快速增加，甚至超出了对乙烯需求增加速度。作为蒸汽裂解副产物丙烯已经不能满足市场需求，所以石化/炼油行业正主动研发增产丙烯方法。中石化开发DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引发国际石化/炼油行业广泛关注。
2 工艺描述
DCC是重质原料油催化裂解技术，它原料包含减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它产品包含可作为化工原料轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它关键目标是最大量生产丙烯（DCC－Ⅰ）或最大量生产异构烯烃（DCC－Ⅱ）。该技术突破了常规催化裂化（FCC）工艺限制，丙烯产率为常规FCC2～3倍。其工艺步骤和FCC基础相同，包含反应-再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。原料油经蒸汽雾化后送入提升管加流化床(DCC-I型)或提升管（DCC-II）反应器中，和热再生催化剂接触，发生催化裂解反应。反应产物经分馏/吸收系统，实现分离、回收。沉积了焦炭待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热再生催化剂以适宜循环速率返回反应器循环使用，并提供反应所需热量，实现反应-再生系统热平衡操作。反再系统标准步骤示于 图1。

图1 DCC技术反应-再生系统工艺步骤
3 技术特点
图2 DCC装置及其联合体步骤简图

3.1 技术优势及特点
· DCC装置反应系统有流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II，最大量异构烯烃操作模式）两种型式，能够加工多个重质原料，并尤其适宜加工石蜡基原料，丙烯产率可达20wt％。所产汽油可作高辛烷值汽油组分，中馏分油可作燃料油组分。
· 使用配套、有专利权催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。
· 操作灵活，可经过改变操作参数转变DCC运行模式。
· 该工艺过程虽有大量气体产物，但仍可采取分馏/吸收系统，实现产品分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用深冷分离。
· 烯烃产品中杂质含量低，不需要加氢精制。
DCC关键设备和工艺参数特点及和FCC比较列于表1，DCC装置配置见图2。

表1 DCC和常规FCC对比
工 艺 名 称
常规FCC
DCC
原料油
重油
重油，最好是石蜡基重油
催化剂
多种类型Y型分子筛催化剂
改性五元环沸石催化剂
装置

反应器
提升管
提升管和/或床层
再生器
基准
相同
主分馏塔
基准
高气/液比
稳定塔/吸收塔
基准
较大
压缩机
基准
较大
操作条件

反应温度
基准
基准+30~50℃
再生温度
基准
相同
剂油比
基准
1.5~2倍
停留时间
基准
较长
油气分压
基准
较低
雾化蒸汽量
基准
较多
3.2 性能指标
裂解反应中一个关键参数是反应温度。DCC采取配套专用催化剂，可降低裂解反应所需要能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC反应温度随原料裂化性能和所需产品分布而改变，通常适宜温度为520～580℃，其中DCC-Ⅰ模式取高限，DCC-Ⅱ模式取低限。
原料裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料低碳烯烃产率较高。多个经典原料按DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ模式运行烯烃产率分别列于表2和3。
表2 不一样原料DCC-Ⅰ低碳烯烃产率
编 号
1
2
3
4
原料
石蜡基VGO
石蜡基VGO+渣油
中间基VGO+ DAO
环烷基VGO
密度，g/cm3
0.8449
0.8621
0.9085
0.9249
K值
12.7
12.6
12.0
11.4
H，wt%
14.23
13.62
12.52
12.24
烯烃产率，wt%

乙烯
5.8
3.6
3.5
3.6
丙烯
23.7
22.9
18.3
13.2
丁烯
17.8
17.4
14.0
10.6
表3 不一样原料DCC-Ⅱ低碳烯烃产率
编 号
1
2
3
4
原料
石蜡基VGO
石蜡基VGO+渣油
中间基VGO+ DAO
环烷基VGO
密度，g/cm3
0.8579
0.8938
0.8983
0.9249
K值
12.4
12.5
12.0
11.4
H, wt%
13.45
12.89
12.63
12.24
烯烃产率, wt%

丙烯
14.3
11.8
12.5
7.9
异丁烯
6.1
5.3
4.6
3.5
异戊烯
6.8
5.5
5.8
4.1

3.3 安全环境保护
DCC装置在生产过程产生污水、废气、废渣、粉尘、噪音等和常规催化裂化装置相当，采取治理方法相同。
4 催化剂
已开发出一系列DCC配套使用专有催化剂，以适应不一样需要，如最大量丙烯生产、最大量异构烯烃生产、最大量原料掺渣油量等，见表4。新一代MMC催化剂系列已在多套DCC装置上成功应用。应用结果表明，和以前开发催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂性质列于表5。
表4 DCC用催化剂系列
牌 号
对应DCC工艺
工业应用时间
性 能 特 点
CHP-1
I
1990, 11
高堆比，高丙烯选择性
CHP-2
I
1992, 9
中堆比，高丙烯选择性
CRP-1
I
1994, 6
水热稳定性好
CRP-S
I
1995, 5
低活性开工剂
CIP-1
II
1994, 6
高活性，重油裂化能力强
CIP-2
II
1998, 9
高活性，重油裂化能力强，抗重金属污染
CIP-3
I&II
1998, 10
重油裂化能力强，丙烯选择性好
CIP-S
II
1998, 9
低活性开工剂，抗重金属污染
MMC-1
II
, 11
高活性，重油转化能力强，丙烯选择性好
MMC-2
I
, 9
高丙烯收率
表5 MMC催化剂性质
项 目
MMC-1
MMC-2
孔体积，ml/g
0.29
0.28
比表面，m2/g
230
204
堆密度，g/ml
0.76
0.79
裂解活性指数 (520℃反应，800℃/4h老化) ，wt%
72
76
磨损指数，wt%/h
1.6
1.5
粒径分布

0-40 μm， v%
15.6
15.8
0-149 μm， v%
92.2
90.5
平均粒径，μm
75.6
75.6

5 经济性
为了评价和量化炼油装置向石油化工延伸经济性，采取Haverly Systems GRTMPS建立了一个经典美国墨西哥海湾沿岸炼油厂线性计划模型。基准方案是一个经典常规FCC燃料生产模式。第二方案同基准方案构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最赢利产品组成。第三个方案为石化操作模式， FCC按DCC－I模式运行。该研究基础模型包含经典、和全部美国墨西哥海湾沿岸炼油厂平均值相一致工艺设备。单个工艺设备处理量按10万桶原油/天折算。
模型评价结果列于表6。方案二和方案三相比，丙烯和对二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和一般汽油产量分别降低了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天收益。

表6 DCC和FCC产品对比
项 目
基准方案
方案二
方案三
方案二和方案三比较
产品产率，桶/天

丙烷
4755
6005
7334
+22.1%
丁烷
2785
3801
3780
-0.5%
优级无铅汽油
17507
2330
2225
-4.5%
一般无铅汽油
36159
45014
42811
-4.9%
喷气燃料
27611
14710
13643
-7.3%
柴油
8190
17031
12188
-28.4%
燃料油
137
779
-
-
乙烯，t/a
-
61320
66065
+7.7%
丙烯，t/a
113515
124100
350800
+182.7%
苯，t/a
-
63500
73300
+15.4%
对二甲苯，t/a
-
99300
114200
+15.0%
丁二烯，t/a
-
1825
1825
-
6 应用业绩
1990年DCC技术首次实现工业应用，迄今共有9套装置运行，总加工能力达成358万吨/年，其中单套装置最大能力为80万吨／年。一套能力为450万吨／年DCC装置将于建成。
7 技术服务
可提供工艺基础设计或承包交钥匙工程，和相关技术咨询、人员培训、现场开工等服务。也可单独提供相关催化剂及相关技术服务，包含催化剂再生等。