我國催化裂解技術實現(xiàn)新跨越

6月29日，全球首套300萬噸/年重油高效催化裂解裝置在安慶石化投產，標志著中國石化完全掌握了大型化快速流化床催化裂解工程技術，實現(xiàn)了我國催化裂解技術的跨越式進步，為煉化企業(yè)由傳統(tǒng)燃料型煉廠向化工型煉廠轉變提供了堅實的科技支撐。

該裝置采用中石化石油化工科學研究院有限公司(以下簡稱石科院)自主研發(fā)的重油高效催化裂解(RTC)技術，是目前世界范圍內丙烯產率最高的工業(yè)化催化裂化技術，可有效填補我國利用劣質重油生產丙烯、乙烯的空白。

轉型發(fā)展勢在必行

重質油制化學品提上日程

隨著我國能源領域電動化和新能源業(yè)務快速發(fā)展，成品油消費量漸近達峰，市場需求逐漸放緩，生產燃料油的經濟效益大幅下降。同時，化工品市場持續(xù)增長，基礎化工原料需求旺盛，市場對丙烯、乙烯的需求持續(xù)增長，生產化工原料成為煉油結構調整轉型的重要方向。

目前在世界范圍內市場上95%以上乙烯和60%以上的丙烯由以石腦油為原料的蒸汽裂解技術制備而成。但我國原油偏重，輕烴和石腦油資源貧乏，原料短缺已成為烯烴產業(yè)發(fā)展的瓶頸，蒸汽裂解生產丙烯的產能增速減緩，難以滿足市場丙烯需求。同時，丙烷脫氫和煤制烯烴等技術也由于資源、成本等多種因素影響，生產丙烯的產量有限且市場風險較大。

此外，隨著石油資源不斷減少，以及原油重質化、劣質化的變化趨勢，利用重油資源增產丙烯，解決日益增長的丙烯需求量與相應生產原料短缺的矛盾，成為我國石化工業(yè)科技工作者的研發(fā)重點。以重質石油烴為原料催化裂解制烯烴技術具有原料適應性好、產品結構易于調節(jié)、能耗與碳排放低特點，符合當前國家戰(zhàn)略需求，是煉油企業(yè)轉型發(fā)展的重要支撐技術，也是烯烴生產技術的重要發(fā)展方向。

核心反應器獲突破

研發(fā)重油催化裂解技術

催化裂解技術是通過將重質油進行高溫催化裂解來生產丙烯、乙烯等低碳烯烴，同時兼顧高辛烷值汽油的生產。隨著煉化一體化進程的不斷推進，以及乙烯和丙烯等低碳烯烴市場需求的不斷增大，催化裂解技術在原料適應性、產品靈活性、經濟效益及碳減排等方面的優(yōu)勢逐漸彰顯。此外，催化裂解還可以與蒸汽裂解、乙苯等化工裝置深度集成形成極具競爭力的煉化一體化技術，因此成為煉油企業(yè)向化工轉型升級的“龍頭”技術。

當前，隨著原油劣質化、重質化問題日益嚴重，富含環(huán)烷烴和芳烴、膠質和瀝青質高的原料不適宜直接進行催化裂解。經加氫提質后，仍會帶來產品中乙烯、丙烯選擇性差、干氣和焦炭等副產物產率高等問題。

針對上述問題，石科院研發(fā)團隊基于對催化裂解過程反應化學、過程強化以及加氫渣油分子水平的新認識，以反應器為突破口，自主研發(fā)形成了國際首創(chuàng)的新型高效快速流化床反應器，解決了現(xiàn)有劣質重油催化裂解技術傳質傳熱效率差、催化反應選擇性低等難題，使得以往難加工的劣質重油得以從容加工。除此之外，具有獨特結構的反應器大幅提高了催化反應選擇性和乙烯、丙烯產率，同時降低了焦炭產率，提升了汽油產品的品質。新型高效快速流化床反應器匹配適宜的工藝參數、催化劑等，可以依據市場需求實現(xiàn)劣質重油生產低碳烯烴和生產汽油的靈活調變。

在新型高效快速流化床反應器取得突破后，石科院科研團隊和中國石化工程建設有限公司設計團隊緊密合作，在工藝與工程技術大型化等方面接連取得突破，最終整合形成了重油高效催化裂解技術。

工業(yè)試驗取得成功

展現(xiàn)“粗糧細吃”加工能力

2019年11月，安慶石化采用重油高效催化裂解技術對原有65萬噸/年催化裂解裝置進行改造，并開展工業(yè)試驗。2020年1月14日，該裝置一次開車成功。工業(yè)試驗數據顯示，在使用摻50%劣質重油的原料時，產物中乙烯和丙烯產率比原有工藝分別提高0.5個百分點和2個百分點以上，丙烯產量增幅高達18%。同時，焦炭產率則下降0.5個百分點，且汽油產品的烯烴含量明顯降低、辛烷值有所提高，碳排放更低，生產過程每年可減排二氧化碳1.5萬噸。

相較于現(xiàn)有工藝，重油高效催化裂解技術在采用摻混不同比例的劣質重油為原料時，加工每噸原料可增加效益65~105元。工業(yè)試驗數據表明，該技術在使用更差品質原料的情況下實現(xiàn)了產物的增產提質，顯示出良好的“粗糧細吃”工業(yè)應用能力。

2020年9月27日，重油高效催化裂解技術通過了中國石化集團公司組織的技術鑒定。“與國內外重油催化裂解技術相比，該技術具有更好乙烯、丙烯選擇性和更低焦炭選擇性，達到國際領先水平。”技術鑒定會上，包括數名院士和業(yè)內權威人士在內的鑒定專家組給出了上述評價。

此后，作為原料適應性更為廣泛和靈活的催化裂解技術，重油高效催化裂解技術在兩年時間里已技術許可6套工業(yè)裝置，總加工能力高達1740萬噸/年。

石科院相關負責人表示，下一步，他們將繼續(xù)在催化裂解反應體系、原料適應性、產品結構靈活性三個方面進行探索，并向上游原料預處理和下游產品延伸，形成一系列煉化一體化轉型升級技術路線，進而推動相關行業(yè)發(fā)展，助力煉化企業(yè)向高端化工新材料產業(yè)基地轉型。