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新形势下催化裂化技术进展与趋势
在“双碳”和“减油增化”背景下，催化裂化呈现原料适应性增加、产品分布灵活性增强、绿色低碳发展等新特点，重点介绍并分析了新形势下催化裂化工艺、催化剂和装备等相关技术的最新进展，并对发展趋势进行了展望。
催化裂化作为石油加工的核心过程，既生产轻质油品也为下游化工产业链提供原料。2018—2022年初期间，全球催化裂化能力年均增速1.05%，其中亚太地区（5.32%）、中东地区（4.76%）、拉丁美洲和加勒比地区（2.07%）及西欧（0.34%）均有增长，产能中心持续东移。受全球经济下行、新能源快速发展，以及市场需求变化、原料多元化和碳减排需求迫切等因素影响，催化裂化工艺、催化剂和装备也呈现新的发展趋势。
1、催化裂化技术面临的新形势
1.1市场需求不断变化
2022年全球石油消费量49.95亿t，其中汽油11.31亿t，柴油14.29亿t，煤油3.37亿t，石脑油3.30亿t，相比于2019年，运输燃料降低1.5%，石脑油增幅10.2%。据国际能源署预测，以2019年需求为基准，2030年世界石化原料（石脑油）需求增幅将超过运输燃料需求增幅，占总需求增量的60%。终端产品市场的需求变化对炼油产业链产生重要影响，催化裂化作为产品结构调整的重要环节之一，目的产品从最初的汽油扩展到多产柴油、液化气、高辛烷值汽油、低碳烯烃以及芳烃等。未来，交通领域的变革和市场需求的不断变化，对催化裂化技术产品方案灵活性提出了更高要求。
1.2原料结构发生改变
一方面，随着技术进步和原油重质化，催化裂化原料适用范围逐步拓宽，从柴油馏分和减压馏分油到掺炼脱沥青油、焦化馏分油、减黏裂化重油、页岩油、煤焦油甚至常压渣油或减压渣油等，重质原油加工研究依然是很多公司的重要研究方向；另一方面随着绿色低碳转型推进，共处理/100%处理生物质原料成为催化裂化重要研究方向之一，2019年以来，催化裂化相关专利近7%涉及生物原料共处理相关催化剂与技术的研究工作。
1.3绿色发展成为刚性要求
无论是燃料型、燃料-化工型（炼化一体化型）还是燃料-润滑油型炼厂，催化裂化装置都是CO2排放量最大的装置之一，约占炼油碳排放总量的20%~35%。2023年10月，国家发改委发布《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》中，对催化裂化提出多个指导意见—鼓励应用催化裂化余热发生超高压蒸汽技术，探索开展催化裂化烟气二氧化碳直接转化技术示范，提升原油（重油）催化裂解，加快研发催化裂化节能降碳技术等，绿色发展已成为刚性要求。
2、催化裂化技术新进展
尽管全球对传统化石燃料的投资日趋谨慎，但催化裂化项目依然是石化行业投资重点，这也成为催化裂化技术进步的重要推动力之一。据不完全统计，截至2023年初，全球有61个催化裂化在建项目，其中亚太地区最为活跃，有20个在建项目，其次是中东（11个在建项目）和美国（8个在建项目）。从近几年专利申请情况来看，2020—2022年催化裂化相关专利申请总数为169件（如表1所示），多产低碳烯烃依然是最关注的研究热点之一，占比达到25.5%。热度上升最快的是生物原料共处理，主要包括新型催化剂开发和进料系统等装备改进研究。
表12020-2022年国内外催化裂化相关专利申请情况
年份
主题
多产
汽油
多产
LCO
多产
低碳
烯烃
塔底
油和
渣油
处理
环保
型
催化
剂及
载体
制备
可再
生能
源处
理
过程
优化
与控
制
装置
芳烃
废催
化剂
回收
合计
2020
7
1
21
9
4
5
5
1
22
5
3
83
2021
3
/
7
4
5
5
3
4
7
3
41
2022
3
/
15
5
/
9
2
2
5
1
3
45
2.1工艺新进展
近年来，催化裂化工艺的进展主要集中在降低汽油烯烃、多产低碳烯烃等方面，其中以国内企业研究机构和高校为主要代表。
2.1.1清华大学开发的多级逆流下行催化裂解技术（MDCPTM）
该技术采用两级气固逆流接触的下行式反应器，通过逆流接触的方式，先将重质原料油在较低苛刻度下于二级下行床反应器中和催化剂接触，实现率先吸附和分离原料中芳烃组分。以轻质小分子为主的烷烃、烯烃气体由第二级快分后逆流进入第一级下行床反应器与新鲜催化剂进行接触，实现活泼组分的深度裂化，有效防止多环芳烃对新鲜催化剂活性位的吸附。
2.1.2中国石化开发的LTAG技术
LTAG（LCOtogasolineandaromatics）技术针对轻循环油富含芳烃的特点，设计加氢轻循环油（LCO）催化裂化转化区和单独反应器，优化工艺并开发专用催化剂，实现催化裂化轻循环油高值利用，进一步降低柴汽比、增产高辛烷值汽油。工业测试结果表明，约80%转化为高辛烷值汽油，汽油收率增加。
2.1.3中国石化开发的劣质重油高效