LHCC能长周期运行的轻烃流化催化裂解生产低碳烯烃技术
一、技术名称
LHCC能长周期运行的轻烃流化催化裂解生产低碳烯烃技术
技术背景：随着环保和碳排放限制要求的提高、新能源技术的发展，迫使炼油从“燃料型”向“化工型”转变。目前化工型炼厂以蒸汽裂解为核心，尤其是乙烯最主要的来源是蒸汽裂解工艺。蒸汽裂解技术已经很成熟，但其对原料的严格要求，能耗和碳排放高，限制了其进一步发展。催化裂解制双烯具有反应温度低，碳排放和能耗低，投资低等特点，是目前研究、技术开发的热点，是炼油化工转型的重要路线。
图片
自二十多年前HCC技术开创催化裂解制乙烯和丙烯技术方向以来，尽管经过几十年不断努力，至今仍然缺乏“真正能用”的高乙烯和丙烯产率的催化裂解技术。即便是对C7以下碳数的轻烃原料，当前使用的技术也没能解决长周期运行问题。催化裂解制烯烃真正的难点可能不是双烯产率（适当提高反应温度就可以增加双烯），长周期运行对大型工业装置极其重要。
青岛京润认为，高乙烯和丙烯产率要求的催化裂解制烯烃路线真正的技术难度顺序如下：
1、长周期运行
催化裂解制烯烃主要的竞争目标是蒸汽裂解，经济规模可能在原料加工量300万吨/年以上（400万吨/年以上更好）。加工量大的装置长周期运行是保证经济效益的根本。
2、降低消耗和排放：包括能耗、燃料消耗、碳排放。
3、提高双烯产率。
目前的研究和技术开发可能主要关注双烯产率，其实这不一定是真正的技术难点。
目前已经工业应用的轻烃催化裂解工艺，对原料要求较高、不能长周期运行。为了解决上述问题，并进一步增加双烯产率，青岛京润石化设计研究院和中石油石化院兰州中心合作，开发形成了LHCC轻烃催化裂解生产低碳烯烃技术（青岛京润开发工艺技术，兰州中心开发裂解催化剂）。
在2022年延长集团通过揭榜挂帅对已建轻烃催化裂解装置（ACO）进行改造方案招标中，青岛京润是方案中标单位。
二、先进性阐述
1、 有利于装置长周期运行
难以长周期运行一直是困扰高温催化裂解制双烯（尤其是制乙烯）工艺的一个难题，甚至是卡脖子问题。对高乙烯产率要求的催化裂解，通常采用的“急冷、油洗”等措施，效果并不理想。青岛京润认为高温催化裂解产物不稳定，发生生焦延迟脱出是催化裂解的特征，是影响长周期运行的关键之一，液体产物质量差也是影响长周期运行的主要原因。
LHCC技术形成了“催化剂分级循环、催化剂环境下延迟生焦脱出，生焦再分配，高液体质量”有利于长周期运行的综合技术，而且原料适应性好。
2、 LHCC技术针对原料
全馏分石脑油、重整拔头油、柴油、抽余油等轻烃。
3、 缓和的反应温度
反应器出口温度不高于655℃，比其他已工业化的同类技术低约20℃。有利于延长装置运行周期，降低碳排放,也有利于降低甲烷。
4、 低回炼比
回炼比比其他已工业化的同类技术低10%以上，有利于降低能耗。
5、 高双烯产率
比其他已工业化的同类技术高2-4个百分点以上。
6、 低再生器燃料消耗
再生器燃料油补燃量比同类技术降低15%以上。
三、技术方案
1、催化裂解+烷烃裂解组合
2、催化裂解不同裂解阶段反应物适应的催化剂流态化控制技术
催化裂解制乙烯和丙烯做好对氢转移反应和裂解反应的平衡控制，才能提高烯烃选择性。已有催化裂解技术的重要方向是通过采用湍流流化床提高反应器内催化剂的密度，增加裂解反应强度。青岛京润认为湍流流化床不是高效的催化裂解制烯烃的方案，常规气力输送条件的“提升管”又存在裂解强度低的问题。LHCC采用更合理的流态化技术，形成了反应过程反应物和产物相适应的“复合循环流化床”反应模式，降低了氢转移反应对烯烃产率的影响，明显提高制烯烃效率和烯烃氢利用效率。
3、催化裂解反应和裂解产物稳定组合设计
LHCC通过青岛京润开发的“反应器催化剂可调分流”专利技术，将反应过程分成高温催化裂解反应区和产物延迟生焦稳定区。高温裂解反应区实现高双烯产率，产物稳定区实现催化剂环境下延迟生焦脱出；使裂解反应产物延迟生焦在催化剂环境下脱出，完成反应产物稳定，避免设备结焦，从而解决催化裂解卡脖子的“设备结焦导致运行周期短” 的问题，形成真正能长周期运行的使用技术。
LHCC采用的提升管内“催化剂分流专利技术”方案很好的解决了产物温度控制热平衡问题，已在多套SFCC工业装置应用，技术成熟可靠，经济性好。
4、中石油石化院兰州中心开发的LHCC轻烃裂解催化剂性能优良，经过工业装置使用验证。
LHCC可用于已建装置改造。基本仅改造反应器部分即可，投资少，方便实施。
LHCC技术已经完成了5kg/h级中试，中石油研究院兰州中心开发的专用催化剂也已经成熟并经过工业装置使用，该技术达到了进入工业应用要求。
四、操作条件及双烯对比
项目
其他典型技术
LHCC
备注
主要操作条件
原料适应性
基准
宽
降低原料成本
催化裂解反应温度
基准
降低20℃
利于长周期
再生器补燃量
基准
降低15%
降低运行费用
催化裂解回炼比
基准
降低15个百分点
降低能耗
双烯产率
基准
提高2-4个百分点
乙烯选择性
基准
提高5个百分点
中石油研究院兰州中心专用催化剂
五、典型原料双烯产率
1、原料1
1.1 原料性质（全馏分石脑油）
图片
1.2 操作条件及双烯产率
项目
单位
LHCC
主要操作条件
原料
全馏分直馏石脑油
催化裂解反应温度
℃
650-655
催化裂解反应压力
Kpa（表压）
约120
烷烃裂解操作条件
常规
双烯
总双烯产率
%w
53.8
2、轻质原料2（C8以下碳数原料）
2.1 原料性质
图片2.2 操作条件及双烯产率
项目
单位
LHCC
主要操作条件
原料
全馏分直馏石脑油
催化裂解反应温度
℃
650-655
催化裂解反应压力
Kpa（表压）
约120
烷烃裂解操作条件
常规
双烯
总双烯产率
%w
59.42
六、知识产权
该技术受国家专利保护，部分专利如下：
202110817486.8一种原料油和轻烃催化转化方法及反应器
202010658196.9一种石油烃催化转化制乙烯和丙烯的方法及其装置
201710602455.4一种轻烃裂解制烯烃的催化转化方法
202121636469.6一种石油烃流化催化转化反应器
七、关于青岛京润
青岛京润石化设计研究院成立于2009年，坐落于蓬勃发展的魅力新区——青岛西海岸经济新区。青岛京润研究院建设有6000多平方米的技术研发中心。
青岛京润石化工程有限公司成立于2006年，是专业从事石油炼制工艺技术及专用设备开发和模拟实验室装置的技术开发及产品开发的技术创新型高新技术企业。
青岛京润在催化裂化-催化裂解领域已经获得国际专利授权9项，其中印度3项，美国4项，日本1项，俄罗斯1项，申报国家专利150余项，获得国家授权专利115项。
公司主要从事三方面的业务：
1、反应技术开发，目前集中从事催化裂解反应技术开发；
2、成套实验装置开发、设计、制造；
3、化工单元设备开发、设计、制造。尤其是在气固换热、气固相传质设备（比如催化剂汽提）、气体分配设备、气液分离设备领域有实验、开发、设计优势。
公司的工业装置产品有：外取热器，催化剂冷却器，粉煤冷却器，雾化喷嘴，气液分离器等。
公司在催化裂化/裂解领域开发建设了（全部自己开发设计和制造）功能齐全的实验装置，青岛京润实验室已经建设的实验装置包括：
ECC循环流化床反应实验装置，双催化剂裂解实验装置，FHCO提升管催化裂解装置、LHCC轻烃催化裂解提升管实验装置、下行反应实验装置、热裂解实验装置、MRT微管轻烃裂解装置、MTB多通道流化老化装置、MFB固定流化床装置、原油加压分离实验装置、粉体换热试验装置、流态化冷态模拟装置等。
催化裂解领域工艺技术（联合开发）有：
FHCO重油催化裂解制烯烃技术；
LHCC轻烃催化裂解制烯烃技术；
低能耗、热耦合原油分级催化裂解技术在开发中。
青岛京润开发的MHC低温再生剂循环反应技术、SFCC双反应器耦合裂解技术、AFCC控制汽油烯烃技术已经在38套工业装置使用。在流化催化领域有很好的积累。
公司可以承担各种流态化平台的工艺技术开发，以及为用户提供第三方反应评价实验、催化剂性能评价工作，为用户选择催化剂提供高效、准确、快速、低成本的依据。
公司秉承“信赢得客户，质量造就品牌，技术创造未来！”的原则，以“为客户的需求提供最佳解决方案”为使命，坚持“服务、信誉、质量高于一切”的经营理念，以自主知识产权为企业核心竞争力，做一个扎扎实实的技术创新型企业。
八、技术咨询热线
名称：青岛京润（青岛京润石化工程有限公司&青岛京润石化设计研究院有限公司）
邮箱：jrpec@jrpec.com
电话：0532-8317 2738
手机：13678849748
总部地址：青岛市黄岛区海湾路1268号
分部地址：洛阳市开元大道世贸中心C18
