程健博
中石油乌鲁木齐石化公司炼油厂二车间 新疆 830019
摘要：石油催化裂化提升管技术是一种综合性的技术，在石油冶炼业中得到了广泛的应用，并在生产低烯烃汽油中发挥着不可替代的作用。提升管技术的应用大大促进了我国石油冶炼业的发展，但与发达国家相比，仍然存在着巨大的差距。近些年来，随着能源短缺问题的不断恶化，开发重油清洁化生产工艺依然迫在眉睫，因此，加快石油催化裂化提升管技术的应用与发展依然具有重大的现实意义。
关键词：催化裂化；提升管技术
提升管反应器在石油炼制工业中起着举足轻重的作用，随着催化裂化原料重、劣质化越来越严重，以及市场对产品要求的提高，传统的提升管反应器越来越不能满足生产的需求，这就促进了各种新提升管技术的发展。自 80 年代以来，国内外围绕提升管反应器就相继开展了许多方面的技术开发研究， 主要有 UOP 公司的多段进料的提升管技术、石油化工科学研究院的 MIP 技术、洛阳石油化工工程公司炼制研究所的双提升管技术、 石油大学的辅助提升管技术、以及下行式提升管技术等。这些新技术的应用，能有效提高反应的转化率和选择性，减少非理想产品产率，在一定程度上改善了催化裂化的产品分布，生产出清洁的燃料油品。
一、催化裂化提升管反应器的重要作用
催化裂化是重油轻质化和改质的重要手段之一，作为炼油厂中的核心工艺，主要用于生产汽油、柴油和低碳烯烃。我国市场中消费的汽油、柴油、丙烯均来自于催化裂化。近些年来，我国在新建炼油厂和扩建的老炼油厂的加工流程中，催化裂化的比例高达30％以上。尽管加氢裂化的加工能力近年来有所上升，但一般只在10％左右，且新设计的大型全加氢炼油厂较少［2］。可见，在未来发展过程中，催化裂化仍将会扮演重要的角色。提升管反应器是催化裂化装置的重要组成部分之一，最终反应产品的分布好坏和烃类组成状况以及轻质油收率的高低都完全取决于原料在提升管中的雾化效果和反应状况。提升管沿其轴向可依次划分为预提升段、喷嘴进料混合段、充分反应段、出口油气快速分离段，下面将分别介绍各部位的作用。
1、预提升段。是提升管反应器喷嘴进料以下的部分。从斜管输送过来的再生催化剂在预提升风的作用下重新分布、转向并加速，使催化剂流化并分布均匀，气固两相流更接近于活塞流，为催化剂与原料充分混合提供一个理想的反应环境。预提升介质可采用干气或水蒸汽，用干气作为预提升介质不仅可以钝化催化剂上的重金属，而且可以降低提升管入口处催化剂的密度，更有利于原料与催化剂的接触而减少生焦。
2、喷嘴进料混合段。是喷嘴以下某个截面到以上某个截面之间的部分。该区域的油剂接触状况对催化裂化的反应有重要影响。对于原料油，要求尽可能迅速地汽化、有尽可能大的汽化率，使其与催化剂接触均匀。因此，釆用良好的进料分布和雾化系统对获得较好的产物分布是至关重要的。原料油越重则粘度就越大，雾化成较小的粒径就越难，如果原料油不能完全而又快速的汽化，将会增加焦炭的产率。现在大多数装置都采用高效进料喷嘴，进料油和水蒸汽在进料喷嘴内完成破碎，形成了较好的喷射性和分散性。原料油能被快速雾化分散并与催化剂颗粒（平均粒径为60－80um）相当的液滴，这样有利于小分子原料油与催化剂颗粒之间的传质、传热，进而改善目的产品的分布。
3、充分反应段。在该区域，充分混合的油剂两相一边向上运动一边继续进行裂化反应。油气和催化剂在提升管内的停留时间就是反应时间，它是装置的一个重要操作参数，在装置设计中应该合理地选择。装置如果以生产汽油为主时，反应时间一般确定为3-4ｓ，以柴油产品方案为主时，反应时间一般确定3-4ｓ，当反应时间确定后，就可以计算出提升管反应器的直径和高度。
二、石油催化裂化提升管技术的应用
在石油炼制工业中，提升管反应器发挥着重要的作用。原有的催化裂化原料重、劣化严重，因此，新的提升管技术应运而生，在石油炼制业中发挥着重要的作用。
1、多段进料的提升管技术。多段进料提升管技术是指将进料喷嘴设置在提升管的不同高度位置上。调节不同反应段的苛刻度时，要根据原料性质的差异性及产品分布状况的不同来具体分析，调节与之相适应的苛刻度。与此同时，在不同的反应段注入回炼油，可以对汽油、柴油等进行有效控制。目前，石油化工科学研究院成功开发了催化裂化多产液化气和柴油的MGD 工艺技术，所采用的技术就是多段进料提升管技术。催化裂化多产液化气和柴油的MGD 工艺技术实现了汽油裂化的反应原理、反应深度控制原理等多项技术的统一，使汽油回炼和分段进料成为一个紧密相连的统一体，从提升段顶部到提升管底部一共分为总反应深度控制区、轻质油反应区、重质油反应区及汽油反应区。提升管的反应区，大大便利了MGD 技术作用的发挥，一方面，可以有效实现柴油和液化气的多产 ；另一方面，常规催化裂化操作的灵活性也得到充分发挥。
2、MIP技术。MIP 技术是一种成熟的催化裂化提升管技术，在焦炭产率和多产丙烯等的开发，促使了MIP 新技术的产生。目前，MIP新技术在我国得到广泛应用，实践表明，MIP 技术一方面可使汽油的硫含量降至15% ～20%，另一方面，可有效使汽油烯烃降至10% ～18%。因此，在石油冶炼业中使用MIP 技术，可有效提升汽油的质量。
3、双提升管技术。在石油提炼中，由于回炼油的组成、性质等存在巨大差异，再加上单程转化率的限制，在某种程度上影响了汽油的质量，为了解决这一问题，科学家们增设一根提升管，使其与原有的反应器共同发生作用来单独加工回炼油。这就是双提升管技术的作用方式。目前，双提升管技术在全球范围内得到广泛的应用，在石油化工工程双提升管技术的应用，有效地改善了粗汽油的质量，有效降低了重油反应的干气产率。
4、辅助提升管技术。为了促进汽油改质工作的顺利开展，石油大学充分利用自身的资源优势，结合提升管技术，成功研发了催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术，又被称为ARFCC 技术，是在原有催化裂化工艺的基础上产生的。催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术的创新之处在于增设了独立的粗汽油回炼辅助提升管反应系统和改质汽油辅助的分馏系统。粗汽油回炼的辅助提升管反应系统和改质汽油辅助分馏系统又分为两个层次，分别是床层和提升管。在运用原有的催化裂化工艺来改质降烯烃时，是在主分馏系统中注入催化裂化粗汽油，而辅助提升管技术的应用，可以将部分催化裂化粗汽油引入辅助提升管，进而促进降烯烃改质。在反应器中，烯烃会进行多种反应，芳构化反应、异构化反应等，并对二次裂化反应起到一种抑制作用，进而有效达到汽油的新标准，达到显著降低烯烃含量的目标。近些年来，随着科技的发展，辅助提升管技术的应用开始普及，极大地促进了汽油改质。
提升管技术工艺已在工业生产中广泛应用，在我国低烯烃汽油的生产中发挥了不可替代的作用。由于我国原油普遍偏重， 炼油工业主要以重油催化裂化为主， 虽然上述提升管技术工艺在清洁化生产方面取得了一定的进展， 但与先进的国际水平还有很大的差距， 因此开发重油清洁化生产新工艺将是科研和生产单位要攻克的主要课题。 随着不同先进控制技术在 FCC 工艺中的应用和对该反应过程、催化剂流态化等规律认识的深入，FCC 提升管技术也必然会向着高转化率、选择性好、结构复杂、产品生产方案更具灵活性、多样性等方向发展，以满足产品结构的优化、 提高产品质量和实现清洁化生产等不同的生产需求。
参考文献：
[1] 董艳红，王洪斌, 徐春明. 我国催化裂化工艺技术进展[J]. 中国科学 ：化学，2019，(1) ：13-24.