整合固定床催化裂解装置□宋玉 2002年，市场上丙烯的增长速度高于乙烯。目前，烯烃生产商正在积极寻求从蒸汽裂解中低成本地获得更高丙烯/乙烯（P/E）的新途径。蒸汽裂解制备丙烯是最主要的丙烯来源，占全部丙烯生产的70%。通过蒸汽裂解，在实际生产中可以实现的P/E不超过0.65。而如果将P/E提高，则会导致整个烯烃生产（如丙烯和乙烯的总和）的低效益。 为了突破这一瓶颈，使丙烯产出获得更多回报，研究人员进行了多种试验。改进的丙烯生产工艺包括：循环使用C4和C5，整合分解装置，整合C4/C5流化催化裂解，整合C4/C5固定床催化裂解。其中，整合固定床催化裂解装置（FBCC）作为一种降低成本、增加丙烯产出的新方法，展示了光明的应用前景。该装置适用于现有的蒸汽裂解技术。 原材料和产品
原材料和产品 对于蒸汽裂解制备丙烯来说，整合FBCC工艺是一种能够低成本提高P/E的有效方法。该技术可使用多种原材料，特别是石化综合厂的产物——C4馏分、提余液Ⅰ、提余液Ⅱ或汽油组分等。该工艺生产的产品包括丙烯、乙烯和丁烯，三者的组成均衡。 原材料转化特性
原材料转化特性 FBCC工艺装置对原材料的组成和纯度有一些限制。含有高浓度或者低浓度烯烃的原材料都可以在FBCC工艺装置上进行裂解。当然，含有较高浓度烯烃的原材料更好，因为其所含烯烃更容易转化为所需产品。 FBCC工艺装置的原材料可以含有石蜡、环烷烃和环烯烃。但这些化合物通过反应器时几乎不发生任何转化，因此被认为不能转化。其他组分如二烯烃应该限制在大约1.5%（质量比）之下，因为这些组分会导致裂解过程中粘胶和焦炭的生成。 反应原理和产出
反应原理和产出 FBCC的反应原理可以通过非科学推导的方式进行解释。采用择形非均相沸石型催化剂（ZSM-5型），烯烃C4和C5组分被裂解成CH2分子。而这些CH2分子在可逆反应中重新结合生成C2、C3、C4烯烃，其中C3烯烃的产出较多。 在单流程操作过程中，常规反应器生产的产品含有40%～45%的丙烯、10%的乙烯和30%的丁烯。如果生产的丁烯循环使用，丙烯的产出将增加至60%，乙烯的产出增至15%。产品中的丙烯和乙烯含量还与原材料烯烃含量有关。 催化剂特性
催化剂特性 如果选定了适宜的工业条件，FBCC反应器出现焦烧的可能性可降至很低。因此，不需要连续的催化剂再生，可以采用固定床反应器系统。 由于所选用的催化剂循环周期较长（估计超过1000h），每年只需再生8次。根据中试经验，其使用寿命预计超过15个月。 催化剂的再生是原位进行。在氮气循环下，添加少量空气，在控制范围内，通过燃烧烧掉催化剂中的焦炭。该再生工艺是一项常规工业操作。 ＦＢＣＣ工艺特点
ＦＢＣＣ工艺特点 FBCC工艺采用优化的择形均相沸石催化剂。反应器类型为绝热固定床，与克劳斯装置的反应器类型相似。一般情况下，反应体系的温度为500℃，反应压力为200kPa，略高于大气压。 FBCC技术的一个特别之处是采用蒸汽稀释。这样可以减少碳氢化合物的部分压力，从而使得反应向着有利于生产丙烯的方向进行。另外，也抑制了焦烧倾向以及粘胶的生成，使二者分别降低到最低程度。生成丙烯的反应为轻微吸热反应，需要外加热量，所需热量通过反应器传送。 ＦＢＣＣ工艺流程
ＦＢＣＣ工艺流程 首先，原材料液相C4或者C4/C5蒸发汽化，与水蒸气混合。在进入绝热固定床反应器之前，碳氢化合物/水蒸气混合物进一步加热。经过冷却反应器，蒸汽浓缩，与一些汽油副产物分离。剩下的蒸汽在合适的温度下被压缩，分离出C3/C4产品:C3组分通过管线输送到装置界区，进一步的分离需要在乙烯厂进行;大部分的C4组分被重新循环至FBCC反应器中，以便增加丙烯总产出。通过循环使用C4组分，原材料中60%的烯烃能够转化为丙烯，部分含有不能转化的C4石蜡的C4组分被吹扫至乙烯厂的加热炉。脱丙烷塔顶部蒸汽中含有77%丙烯、4%丙烷、17%乙烯和2%乙烷、甲烷和氢气。 整合成为蒸汽裂解装置
整合成为蒸汽裂解装置 将FBCC装置整合成为蒸汽裂解装置有多种可行性方案。 最简单的方案仅需要把FBCC装置与反应器整合。通过这种方法，
最简单的方案仅需要把FBCC装置与反应器整合。通过这种方法，全部产品的分离将完全在乙烯工厂里进行。FBCC装置仅包括反应器、预热设备和冷却设施。 从脱丙烷塔顶部出来的C4和C5混合物被选择加氢，其中的乙炔、双烯被加氢转变为烯烃，然后作为原料送往FBCC装置。从反应器出来的产品通过乙烯厂的分离系统处理加工。没有被转化的C4循环也在乙烯厂完成。吹扫未被转化的C4石蜡对于方案设计是至关重要的。因此，部分加氢的C4组分被吹扫至乙烯加热炉。常规石脑油裂解装置的参数变化表明，为了避免C4循环蒸汽的大量增加，加氢C4蒸汽的吹扫率至少为30%。 对于一般工厂来说，该方案可以说是最经济的。方案中需要增加的C4组分循环设备可以与乙烯工厂整合。因此，此方案中FBCC装置没有分离处理设备也是合理的。 另一方案是将FBCC装置及其分离处理系统整合在一起。C3组分含有丙烯和乙烯，在乙烯工厂的分离系统进行加工处理。大部分在FBCC装置生成的C4组分被循环输送到反应器中，以增加丙烯产出。其中部分C4组分被吹扫至C4石蜡循环系统。在该方案中，C4组分的吹扫率需要保持在25%左右。如果吹扫率过低，有可能导致通过FBCC装置的流动速率大幅增加。被吹扫的C4组分通过管线输送至乙烯厂的加热炉区。 该整合方案适用于乙烯厂改造。尤其乙烯厂希望将新增载荷减少到最低程度时该方案不失为最佳选择。在此条件下，甚至下一步的C2/C3组分分离都可以通过FBCC装置的分离处理系统来完成。 最近，一座采用此项技术的展示工厂正在建设之中，主要是为将
最近，一座采用此项技术的展示工厂正在建设之中，主要是为将来的工业化生产提供经验和技术。