中国石化石油化工科学研究院
1 前言
丙烯是仅次于乙烯的重要化工原料，目前全球对丙烯的需求快速增长，甚至超过了对乙烯需求的增长速度。作为蒸汽裂解副产物的丙烯已经不能满足市场需求，因而石化/炼油行业正积极研发增产丙烯的方法。中石化开发的DCC技术突破了常规催化裂化（FCC）的工艺限制，可成倍地增加丙烯产率，已引起国际石化/炼油行业的广泛关注。
2 工艺描述
DCC是重质原料油的催化裂解技术，它的原料包括减压瓦斯油（VGO）、减压渣油（VTB）、脱沥青油（DAO）等，它的产品包括可作为化工原料的轻烯烃、液化气（LPG）、汽油、中馏分油等。它的主要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）的工艺限制，丙烯产率为常规FCC的2～3倍。其工艺流程与FCC基本相似，包括反应-再生系统、分馏系统以及吸收稳定系统。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，与热的再生催化剂接触，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。沉积了焦炭的待生催化剂经蒸汽汽提后送入再生器中，用空气烧焦再生。热的再生催化剂以适宜的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。反再系统的原则流程示于 图1。
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催化裂解技术（DCC）
图1 DCC技术反应-再生系统工艺流程
3 技术特点
图2 DCC装置及其联合体的流程简图
3.1 技术优势及特点
· DCC装置的反应系统有流化床（DCC-I型，最大量丙烯操作模式）或提升管（DCC-II，
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催化裂解技术（DCC）
最大量异构烯烃操作模式）两种型式，可以加工多种重质原料，并特别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。
· 使用配套的、有专利权的催化剂，反应温度高于常规FCC，但远低于蒸汽裂解。 · 操作灵活，可通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，但仍可采用分馏/吸收系统，实现产品的分离，回收，而不需用蒸汽裂解制乙烯工艺中所使用的深冷分离。
· 烯烃产品中的杂质含量低，不需要加氢精制。
DCC主要设备和工艺参数的特点及与FCC的比较列于表1，DCC装置的配置见图2。
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催化裂解技术（DCC）
表1 DCC和常规FCC的对比 工 艺 名 称 原料油 催化剂 装置 反应器 再生器 主分馏塔 稳定塔/吸收塔 压缩机 操作条件 反应温度 再生温度 剂油比 停留时间 油气分压 雾化蒸汽量 3.2 性能指标
裂解反应中的一个重要参数是反应温度。DCC采用配套的专用催化剂，可降低裂解反应所需要的能量，故所需反应温度比蒸汽裂解低得多。DCC的反应温度随原料的裂化性能和所需产品分布而变化，一般适宜的温度为520～580℃，其中DCC-Ⅰ模式取高限，DCC-Ⅱ模式取低限。
原料的裂化性能对反应参数和产品产率有显著影响，高K值和高氢含量原料的低碳烯烃产率较高。几种典型原料按DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ模式运行的烯烃产率分别列于表2和3。
表2 不同原料DCC-Ⅰ的低碳烯烃产率 编 号 原料 密度，g/cm3 K值 H，wt% 烯烃产率，wt% 1 石蜡基VGO 0.8449 12.7 14.23 2 0.8621 12.6 13.62 3 0.9085 12.0 12.52 4 0.9249 11.4 12.24 重油 提升管 基准 基准 基准 基准 基准 基准 基准 基准 基准 基准 常规FCC DCC 重油，最好是石蜡基重油 提升管和/或床层 相同 高气/液比 较大 较大 基准+30~50℃ 相同 1.5~2倍 较长 较低 较多 各种类型的Y型分子筛催化剂 改性五元环沸石催化剂 石蜡基VGO+渣油 中间基VGO+ DAO 环烷基VGO - 4 -
催化裂解技术（DCC）
乙烯 丙烯 丁烯 5.8 23.7 17.8 3.6 22.9 17.4 3.5 18.3 14.0 3.6 13.2 10.6 表3 不同原料DCC-Ⅱ的低碳烯烃产率
编 号 原料 密度，g/cm3 K值 H, wt% 烯烃产率, wt% 丙烯 异丁烯 异戊烯 3.3 安全环保
1 石蜡基VGO 0.8579 12.4 13.45 14.3 6.1 6.8 2 3 4 环烷基VGO 0.9249 11.4 12.24 7.9 3.5 4.1 石蜡基VGO+渣油 中间基VGO+ DAO 0.8938 12.5 12.89 11.8 5.3 5.5 0.8983 12.0 12.63 12.5 4.6 5.8 DCC装置在生产过程产生的污水、废气、废渣、粉尘、噪音等与常规催化裂化装置的相当，采取的治理措施相似。
4 催化剂
已开发出一系列DCC配套使用的专有催化剂，以适应不同需要，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，与以前开发的催化剂相比，丙烯选择性及丙烯产率均较高。MMC-1和MMC-2催化剂的性质列于表5。
表4 DCC用催化剂系列
牌 号 CHP-1 CHP-2 CRP-1 CRP-S CIP-1 CIP-2 对应DCC工艺 I I I I II II 工业应用时间 1990, 11 1992, 9 1994, 6 1995, 5 1994, 6 1998, 9 性 能 特 点 高堆比，高丙烯选择性 中堆比，高丙烯选择性 水热稳定性好 低活性的开工剂 高活性，重油裂化能力强 高活性，重油裂化能力强，抗重金属污染 - 5 -
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CIP-3 CIP-S MMC-1 MMC-2 I&II II II I 1998, 10 1998, 9 2002, 11 2002, 9 重油裂化能力强，丙烯选择性好 低活性的开工剂，抗重金属污染 高活性，重油转化能力强，丙烯选择性好 高丙烯收率 - 6 -
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表5 MMC催化剂的性质
项 目 孔体积，ml/g 比表面，m2/g 堆密度，g/ml 裂解活性指数 (520℃反应，800℃/4h老化) ，wt% 磨损指数，wt%/h 粒径分布 0-40 μm， v% 0-149 μm， v% 平均粒径，μm MMC-1 0.29 230 0.76 72 1.6 15.6 92.2 75.6 MMC-2 0.28 204 0.79 76 1.5 15.8 90.5 75.6 5 经济性
为了评价和量化炼油装置向石油化工延伸的经济性，采用Haverly Systems GRTMPS建立了一个典型的美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的线性规划模型。基准方案是一个典型的常规FCC燃料生产模式。第二方案同基准方案的构型，但FCC按多产化学品操作，并由模型决定最获利的产品构成。第三个方案为石化操作模式， FCC按DCC－I模式运行。该研究的基本模型包括典型的、与所有美国墨西哥海湾沿岸炼油厂的平均值相一致的工艺设备。单个工艺设备的处理量按10万桶原油/天折算。
模型评价结果列于表6。方案二与方案三相比，丙烯和对二甲苯产量分别增加了182.7%和15.0%，但优级和普通汽油产量分别减少了4.5%和4.9%。经济分析表明，方案三有94129美元/天的收益。
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催化裂解技术（DCC）
表6 DCC与FCC产品对比
项 目 产品产率，桶/天 基准方案 方案二 方案三 方案二与方案三的比较 +22.1% -0.5% -4.5% -4.9% -7.3% -28.4% - +7.7% +182.7% +15.4% +15.0% - 4755 2785 17507 36159 27611 8190 137 - 113515 - - - 6005 3801 2330 45014 14710 17031 779 61320 124100 63500 99300 1825 7334 3780 2225 42811 13643 12188 - 66065 350800 73300 114200 1825 丙烷 丁烷 优级无铅汽油 普通无铅汽油 喷气燃料 柴油 燃料油 乙烯，t/a 丙烯，t/a 苯，t/a 对二甲苯，t/a 丁二烯，t/a 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，总加工能力达到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／年的DCC装置将于2008
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催化裂解技术（DCC）
年建成。
7 技术服务
可提供工艺基础设计或承包交钥匙工程，以及相关的技术咨询、人员培训、现场开工等服务。也可单独提供有关催化剂及相关的技术服务，包括催化剂的再生等。
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