马博文
中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合九车间 天津市 300270
摘要：丙烯是有机化合物，用于生产聚丙烯、制备丙稀晴和环氧丙烷等，近年该物质的应用量不断加大，增产丙烯已是化工厂非常重要的工作。催化裂化反应是增产丙烯的重要方法，而优化处理主要是从原料油性质和反应温度、催化剂等方面着手，实现丙烯增产，本文对催化裂化增产丙烯的优化处理作分析。
关键词：丙烯；催化裂化；增产优化
丙烯是三大合成材料的重要原料，具有高聚物单体的特点，可合成经济价值高的聚丙烯，且这种物质的市场需求量逐年增长，所以对丙烯的需求量显著增加，社会各界对丙烯增产十分关注。催化裂化技术是一种低投资工艺，通常这种工艺所成产品的方案灵活，无需非常繁复的操作，能确保轻质油产率高，并能对重油进行有效的转化，原料具有较宽的适应性，可以对原油进行二次加工。催化裂化生成丙烯的过程中涉及诸多问题，经此反应实现丙烯增产时，要注重反应过程的优化处理，以实现丙烯收率提高的效果。
1 催化裂化反应生成丙烯的过程
催化裂化反应时，正碳离子键会出现β位断裂，随即产生C3和C4烯烃，这种物质属于小分子，而其长链中间产物β位也会断裂，由此产生断裂到不能裂化停止。催化裂化反应生产的产物中有低碳烯烃，且这种物质的含量较高，但因为短链烃类不具有较高的反应活化能，所以多数短链裂化的难度大，甚至不能产生裂化，这时汽油组分中会含有一定量的C5-C12烯烃。从理论上而言，烃类裂化反应后能高产烯烃，获得的烯烃量大，如果正碳离子每次裂化获得一个烯烃，则反应生成的烯烃和烷烃比为2:1，但实际的反应过程中并未获得上述比例的烯烃产率，说明经典的催化裂化反应过程中存在一定的不足，致使烯烃产率低。
上述催化裂化反应未得到2:1的烯烃产率原因较多，具体来说与提升管反应器的相关情况有关，通常在提升管反应器环境中，烯烃不饱和特点显著，所以烯烃是供氢体和受氢体，这种状况使得烯烃极易出现氢转移反应，从而导致催化裂化反应后的产物中烯烃含量明显降低，并对产物相对分子质量分布造成较大的影响[1]。催化裂化反应产生的低碳烯烃对丙烯合成非常重要，这种物质是丙烯生成的直接来源，而氢转移会致使烯烃呈饱和状态，说明丙烯增产的关键是加强催化裂化反应过程优化处理，促使反应中产生低碳烯烃，并对氢转移反应有效抑制，避免反应中生成的低碳烯烃量降低。
2 催化裂化增产丙烯的优化处理
2.1 原料油性质优化
原料油的裂化性能与氢含量息息相关，如果反应温度和催化剂的性质稳定，则氢含量会明显影响转化率。通常原料油的氢含量提高1%，则可获得12%的转化率增加程度，这种情况的影响程度高，所以要高度重视原料油性质的调整。原料油的四组分中含有大量的饱和烃，通常饱和烃的含量关系着原料油裂化性能，如果条件同等，则原料油中的饱和烃含量高，反应生成的丙烯量大。
根据上述相关分析而言，原料油性质优化是增产丙烯的关键一步，通常上游渣油加氢掺渣率不变，将掺炼时的饱和烃含量提高到94%，经此增加混合原料油中的饱和烃含量，理论上这种优化处理能提高丙烯的产量。
2.2 反应温度优化
实践研究显示，催化裂化反应的温度也与丙烯产量有关，通常反应温度升高，则液化气和丙烯的收率会随之提高。如果催化裂化反应的温度提升到521℃，则丙烯收率比515℃反应温度相比明显提高，而反应温度升高到533℃时，丙烯的收率提升程度基本保持不变，同时液化气的收率也未出现明显的变化，不过反应温度会对其收率造成较大的影响。
2.3 催化剂稳定性优化
催化裂化反应过程中最关键的是催化剂，所以催化剂的稳定性与丙烯产量存在较大的关系，具体来说与催化剂的性质和活性密切相关。催化剂中的硅铝比影响着液化气中的烯烃含量，通常硅铝比较低，则分子筛的活性偏高，液化气的产率随之保护在较高状态，且低碳烯烃的产率较高。催化裂化反应实践显示，低碳烯烃的活性较高时，会导致其选择性特点被减弱，反应过程中极易出现氢转移的问题，这时会致使液化气中的烯烃含量降低；硅铝比较高时，分子筛的活性偏低，而其选择性作用会随之加强，氢转移的活性会明显降低，所以生成的产物中烯烃含量较高，且液化气中的烯烃含量偏高，这能阻止或减少汽油组分出现进一步裂化，能明显减少C3和C4的产率[2]。根据上述相关分析而言，催化剂稳定性优化时，要注重主催化剂中的分子筛和稀土含量，确保这两种物质的比例适宜，且反应时要注重重油的裂化能力，并保证其择形催化性能。
2.4选用丙烯助剂
丙烯增产优化处理时，要注重助剂的选择，主要是把汽油馏分的直链烃进行转化，使其成为低碳烯烃，实现丙烯增产。通常催化裂化反应中的主催化剂要关注重油的裂化能力，所以择形分子筛的含量较小，其孔径通常小于Y型分子筛，所以油气进入择形分子筛的时间较长，油气在分子筛孔道中扩散时，反应速率可进行有效的控制。汽油馏分能在催化剂中停留的时间延长，便能使汽油在分子筛中的扩散运动有效增加，这能确保择形分子筛中的汽油催化裂化反应有效进行，液化气与丙烯的产率能明显提高。实际优化时可以采用ZSM-5分子筛，这种分子筛能有效提高催化裂化反应中的低碳烯烃收率，通常加入少量的催化剂便能获得较大量的低碳烯烃，获得较大量的丙烯[3]。
3 结论
催化裂化反应增产丙烯时，要高度重视正碳离子键的β位断裂控制，严格阻止氢转移反应，防止烯烃饱和与烯烃消耗，优化处理要促使催化裂化反应生成大量的低碳烯烃，促使反应中的丙烯增产。优化处理过程中要注重原料油的饱和烃含量控制，适当的提高原料油中的饱和烃含量，并对反应温度进行有效的控制，根据实际的催化裂化反应情况，采用符合实际情况的主催化剂，确保催化剂活性与稳定性良好，适当的使用丙烯助剂，使催化裂化反应过程中获得更多的丙烯，提升整个反应过程中的丙烯收率，达到增产丙烯的目的。
参考文献
[1]陈家祥,田军,杨绍峰,等. 提高催化裂化装置丙烯收率的操作优化[J]. 化工管理,2021,(08):152-153.
[2]向刚伟. 催化裂化掺炼常三线增产丙烯和汽油的工业试验[J]. 化学工程与装备,2020,(01):26-28.
[3]李鹏哲. 我国催化裂化工艺技术研究现状及发展趋势[J]. 石化技术,2019,26(10):17+11.