FCC催化劑各組分大致都是什么和多少？

催化裂化（FCC）是當前重質油輕質化的主要煉制過程之一。

FCC油漿中含有催化劑粉末，經過濾后的澄清油在組成上和渣油有很大的差別。油漿的特點含有50%以上的稠環芳烴，且主要是四環以上的芳烴，其側鏈少而短，氫碳原子比低。

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甲醇制烯烴技術主要分兩步。首先由天然氣轉化生成粗甲醇，該神備過程已實現工業化；然后甲醇轉化生成烯烴，主要是乙烯和丙烯。不同的工藝生成的乙烯與丙烯的比例也不同。UOP／Hydro公司的甲醇制烯烴工藝(MTO)是在Mobil公司的甲醇制汽油技術(MTG)上發展起來的。該MTO工藝具有很大的靈活性，可根據市場的需求變化，通過改變反應器的操作條件，來調整乙烯與丙烯的產量。產品中乙烯與丙烯之產量比可在0.77―1.33的范圍內進行調節。

1 催化劑進展

UOP／Hydro公司在SAPO―34催化劑基礎上開發了新型催化劑MTO―100，取得了突破性的進展。SAPO―34催化劑是磷酸硅鋁分子篩，對甲醇轉化乙烯和丙烯具有較高的選擇性。新型催化劑MTO―100具有擇形選擇性，其酸性位和強度具有可控性，大大提高了向乙烯和丙烯轉化的選擇性，可使乙烯、丙烯的選擇性達到80%。SAPO系列屬通用性較強的催化材料，盡管它與沸石的熱穩定性不同，但其化學性質和晶體結構與沸石材料很相似，具有均一的孔隙率、晶體分子結構、可調酸度、擇形催化劑以及酸換能力。其最大的改進在于孔隙更小，酸性位和強度具有可控性。

盡管改進的SAPO―34是MTO工藝理想的催化材料，但對于流化床反應器來說仍不是最佳的選擇。必須將SAPO―34與一系列專門選擇的粘合劑結合起來。粘合劑的選擇極其重要，它必須要能提高催化劑的活性，但又不能影響催化劑的選擇性。美國Nexant化學系統公司認為采用處理過的氧化硅和氧化鋁作粘合劑可達到一定的孔隙率、酸度以及強度。粘合劑的孔隙率很重要，它必須允許甲醇和MTO的產品快速地進出SAPO―34。該催化劑與FCC催化劑的制備方式相似，通過噴霧法干燥制備。

2 工藝進展

UOP/Hydro公司的MTO工藝設計與Mobil公司的工藝很相似，由于需要分離和處理的較重副產品很少，分離系統相對簡單。該工藝采用的原料是粗甲醇，因此沒必要通過蒸餾制山拆取AA級的甲醇(純度為99.85%)，減少了上游甲醇裝置的資本投資。但粗甲醇不能出售用于其他方面，因此限制了甲醇設備的靈活性。

為了較容易地保持穩定的溫度和產量，MTO工藝采用流化床反應器，操作溫度為350-525℃，操作壓力為0.1-0.3Mh。MTO工藝的苛刻度可以通過產量、溫度、壓力以及催化劑循環率來控制。溫度決定熱動力學操作，生產能力決定接觸時間。同時，轉化率和選擇性隨壓力變化。UOP/Hydro公司的MTO工藝的生產性能如表1所示。

將UOP/Hydro公司的MTO工藝與ATOFI-NA／UOP烯烴裂化(OC)工藝結合起來可獲得更大的靈活性。OC工藝可利用MTO工藝的副產品C4，將其轉化為乙烯和丙烯(主要是丙烯)。典型的產品平衡如表2所示。將OC裝置與MTO裝置結合在一起，可使輕烴的收率達到90%。這對于只需求烯烴和聚烯烴的生產商和偏遠地區的MTO廠來說非常重要。Hydro公司現已有一套示范裝置在挪威的生產基地內建成，采用的是流化床反應器和連續流化床再生器。自1995年以來該示范裝置就周期性地運轉，根據UOP公司提供的資料，這套裝游唯毀置實現了長期99%的甲醇轉化率和穩定的產品選擇性。迄今未見有大型工業化裝置運行的報道。

在反應過程中會產生影響催化效果的積炭，必須通過燃燒除去。以空氣作為燃燒介質，燒焦過程在催化劑流化床再生器中進行。在反應循環過程中，一些催化劑顆粒會破碎。通過一套合適的多級旋風分離器，可以把這些粉末從流化床的出口物料中除去。再生器排出的廢氣可以通過爐子回收熱量，而廢氣中的催化劑微粒則通過靜電沉降除去。

離開反應器的混合物料通過一個專門設計的進料／出料換熱器后進入分離器。在分離器內，絕大多數的水和未反應的甲醇被除去。烴類通過分餾從含氧化合物循環流中分離出來，含氧化合物在壓縮段中被除去。

采用多段壓縮機液化烴類混合物，除去其中的催化劑殘余粉末。含有50%乙烯的烴類物料被送至分離系統，由于物料中不含乙炔和其他較重的組分，分離系統比蒸汽裂解裝置簡單。通常分離系統有脫乙烷塔、脫甲烷塔、脫丙烷塔以及脫丁烷塔，而冷箱設計則被簡化。精餾塔生產聚合級乙烯和丙烯。其他產品包括燃料氣、含有乙烷和LPG的輕質燃料、C5以及含有少量1，3―丁二烯的C4。

雖然在理論上存在少量的乙炔，但在原始設計中并不包含脫乙炔反應器。因為少量的乙炔、甲基乙炔和丙二烯(MAPD)在聚合級乙烯和丙烯的允許含量范圍內。如果乙炔和MAPD的含量超過上限值，就需要進行選擇性加氫，假若MTO裝置中產氫量較低，需輸入一定量的氫。

3 經濟性評價

下面對美國和中東兩個地區MTO工藝生產乙烯的成本作了比較。這兩個地區的天然氣價格代表了兩個極端。中東地區為0.75美元／磅，而美國為5.31美元／磅。原料成本包括大規模生產甲醇的成本和10%的投資所得率。

3.1 美國

2003年，在美國甲醇生產成本加上10%利潤為223美元／t，而甲醇的市場價格為227美元／t。采用UOP／Hydro公司的MTO工藝生產乙烯的現金成本連同甲醇成本加上10%的利潤共計850美元／t。成本加上10%的投資所得率約為1050美元／t，這明顯地高于2003年的美國平均的乙烯合同價格628美元／t，表3對MTO工藝和蒸汽裂解工藝進行了比較。

僅凈原材料的成本就比2003年的美國平均的乙烯合同價格高100美元／t，這表明MTO生產乙烯工藝在美國并不可行。

預計2013年天然氣價格會降低很多，但仍不能明顯地降低生產成本(見表4)。如果天然氣的價格降至2美元／磅，MTO生產乙烯路線便是可行的，可獲得10%的投資所得率。這表明MTO生產乙烯工藝的可行性很大程度上取決于天然氣的價格。

3.2 中東

2003年天然氣的價格為0.75美元／磅，采用UOP／Hydro的MTO工藝生產乙烯的現金成本約為62美元／t，加上10%的投資所得率共計280美元／t。表5對MTO工藝和蒸汽裂解工藝進行了比較。

采用MTO工藝生產丙烯與傳統的蒸汽裂解工藝相比，總成本包括現金成本、折舊和10%的投資所得率。由于MTO工藝所需的資金較少，在成本和利潤方面比凝析油裂解裝置低。中東天然氣具有價格優勢，在中東采用MTO技術生產乙烯是可行的。

預計到2013年，采用MTO技術生產乙烯以及采用傳統蒸汽裂解技術以乙烷或凝析油為原料生產乙烯的生產成本如表6所示。

由于很多大公司都在尋找投資機會，預計到2013年天然氣的價格會上漲至1美元／磅，就不會象2003年這樣具有吸引力。然而，仍可獲得利潤。另外，在2013

標簽：烯烴急用甲醇