流体媒裂法的原料

传统的流体媒裂法原料是重质馏分油，主要是直馏减压馏分油（VGO)，也包括焦化重馏分油（CGO，通常须经加氢精制）。由于对轻质油品的需求不断增长及技术进步，近20年来，一些重质油或渣油也作为流体媒裂法的原料，例如减压渣油、溶剂脱沥青油、加氢处理重油等。

一般都是在减压馏分油中掺入上述重质原料，其掺入的比例主要受限制于原料的金属含量和残炭值。对于一些金属含量很低的石蜡基原油也可以直接用常压重油作为原料。当减压馏分油中掺入更重质的原料时则通称为重油流体媒裂法。

流体媒裂法的产品原料油在500°左右、0.2~0.4MPa及与裂化催化剂接触的条件下，经裂化反应生成气体、汽油、柴油、油浆（可循环作原料）及焦炭。反应产物的产率与原料性质、反应条件及催化剂性能密切相关。

在一般工业条件下，气体产率约10%~20% (质量分数），其中主要是C3、C4，且其中的烯烃含量可达50% （体积分数）左右；

汽油产率约30%~60% (质量分数），其研究法辛烷值约85~95，安定性较好；

柴油产率约20%~40%(质量分数），由于含有较多的芳烃，其十六烷值较直馏柴油低，由重油流体媒裂法所得的柴油的十六烷值更低，而且其安定性也较差；

焦炭产率约5%~7% (质量分数），原料中掺入渣油时焦炭产率更高些，可达8%~10% (质量分数）；焦炭是裂化反应的缩合产物，它的碳氢比很高，其原子比约为1.0:（0.3~1.0），它沉积在催化剂的表面上，只能用空气烧去而不能作为产品分离出来。

下表列举了流体媒裂法过程的产品产率分布。

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流体媒裂法气体富含烯烃，是宝贵的化工原料和合成高辛烷值汽油的原料。例如，丁烯与异丁烷经烷基化反应可合成高辛烷值汽油，异丁烯与甲醇可合成高辛烷值组分MTBE等，丙烯是合成聚丙烯及聚丙烯腈等的原料，干气中的乙烯可用于合成苯乙烯等，C3、C4还可用 于民用液化气。2

流体媒裂法技术发展概况最早的工业流体媒裂法装置出现于1936年。80多年来，无论是在规模上还是在技术上都有了巨大的发展。从技木发展的角度来说，最基本的是反应一再生型式和催化剂性能两个方面的发展。

原料油在催化剂上进行裂化时，一方面通过裂化等反应生成气体、汽油等较小分子的产物，另一方面同时发生缩合反应生成焦炭。这些焦炭沉积在催化剂的表面上使催化剂的活性下降。因此，经过一段时间的反应后，必须烧去沉积在催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性。这种用空气烧去积炭的过程叫做“再生”。由此可见，一个工业流体媒裂法装置必须包括反应和再生两个部分。

裂化反应是吸热反应，在一般工业条件下，对每千克新鲜原料的反应大约需吸热 400kJ；而再生反应是强放热反应，每千克焦炭燃烧约放出热量33500kJ。因此，一个工业流体媒裂法装置必须解决周期性地反应和再生，同时又周期性地供热和取热这个问题。如何解决反应和再生这一对矛盾是早期促进流体媒裂法工业装置型式发展的主要推动力。

最先在工业上采用的反应器型式是固定床反应器。预热后的原料油进入反应器内进行反应，通常只经过几分钟到十几分钟，催化剂的活性就因表面积炭而下降，这时，停止进料， 用水蒸气吹扫后，通入空气进行再生。因此，反应和再生是轮流间歇地在同一个反应器内进行。为了在反应时供热及在再生时取热，在反应器内装有取热管束，用一种融盐做介质循环取热。为了使生产连续化，可以将几个反应器组成一组，轮流地进行反应和再生。

固定床流体媒裂法的设备结构复杂，生产连续性差，因此，在工业上已被其他型式所代替，但是在实验室研究中它还有一定的使用价值。

在20世纪40年代初，移动床流体媒裂法和流化床流体媒裂法几乎同时发展起来。

移动床流体媒裂法的反应和再生是分别在反应器和再生器内进行的。原料油与催化剂同时进入反应器的顶部，它们互相接触，一面进行反应，一面向下移动。它们移动至反应器的下部时，催化剂表面上已沉积了一定量的焦炭，于是油气从反应器的中下部导出而催化剂从底部下来，再由气升管用空气提升至再生器的顶部，然后，在再生器内向下移动的过程中进行再生。再生过的催化剂经另一根气升管又提升至反应器。为了便于移动和减少磨损，催化剂做成3-6mm直径的小球。由于催化剂在反应器和再生器之间循环，起到热载体的作用， 因此，移动床反应器内可以不设加热管。但是在再生器中，由于再生时放出的热量很大，虽然循环催化剂吋以带走一部分热量，但仍不能维持合适的再生温度，因此，在再生器内还需分段安装一些取热管束，用高压水进行循环以取走过剩热量。

流化床流体媒裂法的反应和再生也是分别在两个设备中进行，其原理与移动床相似，只是在反应器和再生器内，催化剂与油气或空气形成与沸腾的液体相似的流化状态。为了便于流化，催化剂制成直径为20-100μm的微球。由于在流化状态时，反应器或再生器内温度分布均匀，而且催化剂的循环量大，可以携带的热量多，减小反应器和再生器内温度变化的幅度，因而不必再在设备内专设取热设施，从而大大简化了设备结构。

同固定床流体媒裂法相比较，移动床和流化床流体媒裂法都具有生产连续、产品性质稳定及设备简化等优点。在设备简化方面，流化床的优点更突出，特别是流化床更适用于大处理量的生产装置。由于流化床流体媒裂法的优越性，它很快就在各种流体媒裂法型式中占据了主导地位。

自20世纪60年代以来，为配合高活性的分子筛催化剂，流化床反应器又发展为提升管反应器。目前，在全世界流体媒裂法装置的总加工能力中，提升管流体媒裂法已占绝大部分。我国的情况也是如此。

催化剂在流体媒裂法的发展中起着十分重要的作用。在流体媒裂法发展的初期，主要是利用天然的活性白土作催化剂。20世纪40年代起广泛采用人工合成的硅酸铝催化剂；在60年代，出现了分子筛催化剂，由于它具有活性高、选择性和稳定性好等特点，很快就被广泛采用，并且促进了流体媒裂法装置的流程和设备的重大改革，除了促进提升管反应技术的发展外，还促进了再生技术的迅速发展。由于对分子筛催化剂的再生要求把催化剂含炭量降至 0.2% (质量分数）以下或更低，但是对硅酸铝催化剂只要求降至0.5% (质M分数），陆续出现了两段再生、高效再生、完全再生等新技术。2

流体媒裂法技术新进展流体媒裂法工艺技术已发展成为一个重要的重质油轻质化过程，特别是在我国，形成了炼油工业绝对以流体媒裂法工艺为主的局面，几乎每个炼油企业都有多套流体媒裂法装置。

但是，我国石油资源的日益紧张要求提高重质油的加工深度；日益严格的环保规范要求生产烯烃含量和琉含量低的清洁汽油；石脑油不足，限制了蒸汽裂解制低碳烯烃工艺的发展，需要寻求其他原料和工艺来生产乙烯和丙烯，以调整炼油产品结构，降低乙烯、丙烯生产成本，这促使流体媒裂法工艺朝着优化操作、灵活调整和多效耦合的方向发展。

近些年来，流体媒裂法技术（含催化剂）呈快速多态发展趋势，一些针对性很强的流体媒裂法新技术竞相出现，如两段提升管流体媒裂法技术（TSRFCC——Two-StageRiserFluidCat-alyticCracking)、多产异构烷烃流体媒裂法技术（MIP——Maximizing Iso-Paraffins）、生产清洁汽油和增产丙烯的MIP流体媒裂法技术（MIP-CGP——AMIPProcessforCleanGasolineandPropylene Production)、流体媒裂法汽油辅助反应器改质技术、灵活多效流体媒裂法技术（FDF-CC——FlexibleDual- RiserFluidCatalyticCracking)、以多产低碳烯烃为目标的催化裂解工艺，又名深度催化裂解工艺（DCC——DeepCalalyticCracking)、以最大限度生产高辛烷值汽油和气体烯烃为目标的MGG工艺（MaximumGasandGasoline)、以多产气体异构稀烃为目标的MIO工艺（Maximum Iso-Olefins)及以常压重油为原料的多产气体和汽油为目标的ARGG 工艺（Atomspheric Residuum Maximum Gas and Gasoline)等。

这些新技术的出现为我国炼油工业提高轻质油收率、清洁燃料生产、调整炼油产品结构多产低碳烯烃做出了重要贡献。

另外，随着国家对绿色GDP增长的重视，对大规模工业过程节能降耗减排的要求日益严格，流体媒裂法过程的节能降耗减排也是目前我国国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科学技术问题。

总而言之，从近十几年的发展情况来看，流体媒裂法技术将会围绕以下几个主要方面继续发展：

①加工重质原料。传统的流体媒裂法原料主要是减压馏分油。由于对轻质燃料的需求不断增长以及原油价格的提高，利用流体媒裂法技术加工重质原料油如常压重油、脱沥青油等可以得到较大的经济效益。如何解决在加工重质原料油时焦炭产率髙、重金属污染催化剂严重等问题，是流体媒裂法催化剂和工艺技术发展中的一个重要方向。

②劣质原料预处理。随若原油的日趋重质化、劣质化，劣质重油量逐渐增加。由于其残炭值髙、重金属含量高、硫氮杂原子含量高等问题，不能直接作为重油流体媒裂法的原料，合适的预处理技术将成为关键问题。

③降低能耗。流体媒裂法装置的能耗较大，降低能耗的潜力也较大。降低能耗的主要方向是降低焦炭产率、充分利用再生烟气中CO的燃烧热，以及发展再生烟气热能利用新技术等。

④减少污染物排放。流体媒裂法装置排放的主要污染物是再生烟气中的粉尘、CO、S0x 和NOx。随着环境保护立法日趋严格，减少污染的问题也日益显得重要。

⑤适应多种生产需求的催化剂和工艺开发。例如，结合我国国情多产柴油，又如多产丙烯、丁烯，甚至是多产乙烯的新催化剂和工艺技术。

⑥过程模拟和系统集成优化。正确的设汁、预测及优化控制都需要准确的流体媒裂法过程数学模型。由于流体媒裂法过程的复杂性，仅依靠某一局部单项技术的开发和实施是不能从根本上解决问题的，必须针对重要科学问题和关键技术问题，对流体媒裂法过程进行系统集成优化，开发新型工艺技术及配套专用装备，从根本上优化业流体媒裂法装罝的操作。2

总结从流体媒裂法的原料和产品可以看出，流体媒裂法过程在炼油工业以至国民经济中占有重要地位。因此，在一些原油加工深度较大的国家，例如中国和美国，流体媒裂法的处理能力达原油加工能力的30%以上。在我国，由于多数原油偏重，但氢碳比相对较高，金属含量相对较低，流体媒裂法过程尤其是重油流体媒裂法过程的地位就显得更为重要。