MCC(联产芳烃的催化裂解技术)的一点介绍（50万吨/年规模）
1.概述
作为以最大量生产轻烯烃（以丙烯为主）和轻芳烃为目的的MCC工艺，是一种以重油为原料，生产化工原料的工艺，其产品为目前市场极为紧缺的丙烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等化工原料，不生产油品，具有极高的效益。该工艺方法为上海鲁易石油化工科技有限公司开发，但其中的工程技术皆为成熟的技术。MCC工艺实际上是上海鲁易石油化工科技有限公司MSR工艺的气体方案，为了能更方便推广应用单独列出并命名为MCC工艺。MSR工艺现在已经成功在工业上应用8套装置，都取得了很好的工业效果。
1.1 名称和研发单位
缓和裂解：缓和条件下的深度催化裂化，重油制化工原料工艺MCC：mitigatoryconversion cracking开发者：上海鲁易石油化工科技有限公司知识产权：专利公开号为CN1490383
1.2 MCC工艺简介
重油制化工原料工艺简称MCC工艺，是在较缓和的反应条件下以重油为原料实现最大限度的生产轻烯烃和轻芳烃的工艺，其液化气产率最大可到60%，液化气中约有80%是丙烯和丁烯。所生产的芳烃视原料有所变化，原料轻可以最大限度的生产轻芳烃，重的可以同时生产中芳烃和重芳烃。轻芳烃中富含甲苯、乙苯和二甲苯，含量分别高达22%、8%、32%。根据具体情况，液化气产率可在15%～60%之间调整。MCC工艺装置由反应系统、再生系统、分离系统组成。
1.3 MCC工艺的工业意义
当前，不论国外还是国内，以乙烯为龙头的化工链的发展已经十分充分，乙烯的生产能力正迅速扩张，以乙烯为原料源的后续化工产品的市场能力也已非常强大。又由于生产乙烯的成本较高，乙烯分离难度和成本、聚乙烯的难度和成本都是很高的，加之其市场前景并不是十分乐观，所以向乙烯投资已非易于决断的事情。目前，以丙烯为龙头的化工链正在发展过程中，以丙烯为原料源的后续化工产品市场能力也已得到了长足的发展，特别是以丙烯为原料源的新产品层出不穷，其产品市场利益非常丰厚，所以以丙烯为原料源的化工链的发展方兴未艾，前景十分广阔。但是，由于丙烯的生产方法都是以催化裂化工艺等装置的副产物为原料分离得来的，产量十分有限，大大限制了以丙烯为原料源的化工链的发展。以丁烯为龙头和以轻芳烃为龙头的化工链也有与以丙烯为原料源的化工链相似的地方，都是因为没有充足的丁烯和芳烃而限制了发展。MCC工艺的开发成功，因其丙烯、丁烯、芳烃的高产率，使其成为了名副其实的化工龙头工艺。由于该工艺投资低廉，易于常周期运行和操作，原料易得且廉价，所以成为了确有保障的化工原料源。MCC工艺必将为转产企业、新建化工企业和炼油厂新增盈利点的首选工艺技术。
2.主要产品
MCC工艺主体装置的产物为液化气、轻芳烃、中芳烃或重芳烃，副产物为干气和焦炭。除焦炭外，其他产物都可以进一步分离为化工原料，如液化气可以分离为丙烯、丁烯、丙烷和丁烷，丁烯和丁烷还可以进一步分离正丁烯和异丁烯、正丁烷和异丁烷，也可以直接利用碳4混和组分来生产烷基化油和甲基叔丁基醚。分离出的纯态产物可以作为化工原料，也可以作为产品，如丙烯既可以作为丙烯酸、聚丙烯等化工装置的原料，也可以作为产品出售。
⑴．经分离后的产物情况
MCC工艺→液化气、轻芳烃、重芳烃、干气
液化气分离→丙烯、丙烷、烷基化油、甲基叔丁基醚或正丁烯、异丁烯、正丁烷、异丁烷
轻芳烃分离→甲苯、乙苯、二甲苯、苯、其他芳烃
⑵．经进一步加工还可以得到许多化工产品
丙烯经加工→丙烯酸、聚丙烯等
丁烯经加工→聚丁烯、烷基化油、甲基叔丁基醚等
芳烃经加工→苯甲酸、苯乙烯、聚酯、填充剂等
重芳烃经加工→碳纤维、优质焦炭、填充剂等
3. 50万吨年MCC工艺装置及其化工厂方案万吨/年工艺装置及其化工厂方案
3.1化工厂构成
该化工原料型化工厂的主要装置一期工程为MCC工艺装置、气分装置、球罐及运输系统、原料罐区、产品罐区、配电等系统构成。二期工程可以上轻烯烃和轻芳烃的深加工装置。
3.2原料、产品及产品分布
以M100为原料，其氢含量应接近13％。同时可以掺加部分轻质原料作为调节手段。
主要产品为（一期工程）：丙烯、丙烷、碳4组分、轻芳烃组分、重芳烃组分
辅助产品为：干气
其中轻芳烃组分既可以当做产品出售給炼油厂，也可以寻找其他炼油厂代加工，分离出甲苯、二甲苯、苯、乙苯等产品，同时该组分也可以简单充作高品质汽油添加剂（低硫、低烯烃、高辛烷值添加组分）。碳4组分既可以作为液化气出售，也可以作为烷基化或甲基叔丁基醚工艺的原料出售，因为MCC工艺的碳4组分异构烷烃和异构烯烃含量高出很多。重芳烃组分可以作为优质燃料油（低硫、低粘度）出售，也可以作为化工原料出售，如碳纤维原料等。
产品分布数据见表1。方案拟采用较高交通产率操作，多生成的焦炭通过多产蒸汽取出热量，使得装置的自产蒸汽够全厂使用。
表1.MCC装置物料平衡表
项目
m％
m％
Ⅰ
Ⅱ
原料
M100
M100
产品
干气
5.3
5
液化石油气
48
48
丙烯
22
22
丁烯
15.2
15.2
丁烷
5.88
5.88
丙烷
4.92
4.92
轻芳烃
19
18
重芳烃
15
19
焦炭
12.2
9.5
损失
0.5
0.5
合计
100
100
注：Ⅰ，低重芳烃产率；Ⅱ，高重芳烃产率。
4.投资效益
由于操作费用数据还不清楚，以下给出产品和原料差值。按加工M100原料50万吨/年计算，则该差值为：当产品当做化工原料出售时为22.3亿元/年，当重芳烃作为优质燃料油、轻芳烃作为优质汽油添加剂、碳4组分和丙烷作为液化气出售时，为14.2亿元/年。投资半年甚至于几个月即可收回。
5.MCC联合装置投资估计
加工50万吨/年M100原料的MCC工艺装置界内投资约需2.5亿元；
加工能力20～25万吨/年气分装置约需投资5千万元；
界内投资约3亿元。
6.典型MCC工艺的产品分布和产品组成
MCC工艺的产品分布视所加工的原料而定，一般加工蜡油液化气产率可高达60%，加工常压渣油可高达50%左右。在以蜡油为原料时，主要产物为液化气、轻芳烃、中芳烃。在以常压渣油为原料时，根据原料的含氢量的多少，也可能要出少量重芳烃。在以蜡油为原料并大量掺炼石脑油组分时，液化气产率将超过60%，并且产品主要集中在液化气和轻芳烃。
6.1蜡油原料的产品分布
以蜡油为原料时典型的产品分布见表2，表2中的Ⅰ数据是在没有回炼非芳烃组分时的产品分布，表2的Ⅱ数据是回炼非芳烃组分时的产品分布。
表2.MCC装置物料平衡表
项目
m％
m％
蜡油
Ⅰ
Ⅱ
产品
干气
5.2
6
液化石油气
49
60
丙烯
24
30
丁烯
15.2
18
丁烷
5.88
7.2
丙烷
3.92
4.8
轻芳烃
22.4（粗）
16
中芳烃
13（粗）
8
焦炭
9.8
9.5
损失
0.6
0.5
合计
100
100
注：Ⅰ，MCC未回炼非芳烃组分；Ⅱ，MCC回炼非芳烃组分。
6.2部分产物的组成
液化气的组成见表3，轻芳烃的组成见表4，中芳烃的组成见表5，这些组成会因原料组成的不同有所变化。
表3.液化气的组成
项目
％
液化气
丙烯
50
丁烯
30
丙烷
8
丁烷
12
表4.粗轻芳烃组成
项目
％
粗轻芳烃
轻芳烃
80
甲苯
22
二甲苯
32
乙苯
8
苯
4
其它芳烃
14
非芳烃组分
20
表5.粗中芳烃组成
项目
％
粗中芳烃
中芳烃
78
烷基苯（单环芳烃）
18
萘系芳烃
24
双环芳烃
33
三环芳烃
3
非芳烃组分
22
7.MCC工艺的适用范围
略
8. MCC工艺和已有生产气体工艺的比较
目前国内以最大量生产气体产物的工艺主要有催化裂解（DCC）、重油制乙烯（HCC）以多生产液化气和汽油为目的的工艺有MGG工艺和ARGG工艺。等。另外，增产丙烯的催化剂也是一种选择。根据催化裂化反应特性，最大量生产液化石油气及丙烯需要苛刻的反应条件，如高剂油比、高催化剂活性、高反应温度、长反应时间等。
8.1 DCC工艺
DCC是一种最大量生产气体的工艺，其反应器由输送床反应器（提升管反应器）和返混床反应器（床层反应器）构成，原料油先在提升管中进行裂化，所生成的油气进入床层进一步进行裂化。其反应温度为550℃，催化剂为专有高活性催化剂，液化石油气产率39%～40%。由于床层反应器是返混床，床层中催化剂就是待生催化剂，催化剂活性较低、选择性较差，直接结果是干气、焦炭产率增加和液化石油气中的丙烯含量较低。反应温度过高热裂化程度增加，同样也会导致干气、焦炭产率提高。更重要是反应、分馏系统各部位在高温下结焦倾向增加，严重影响装置安全操作和长周期运行。另外其干气和焦炭产率太高，特别是干气产率高达10%以上，严重浪费了氢资源。其副产物柴油组分质量很差，难以处理。
8.2 HCC工艺
HCC工艺主要是生产乙烯的技术，原料为常压渣油，催化剂为专用催化剂。也生产一定量的丙烯和丁烯，其反应温度高达700℃，长周期运行难以保证。大量干气和焦炭使得资源不能得到充分的利用。从宏观上看，生产乙烯用轻质原油的石脑油似乎更经济和简单。
8.3 MGG工艺和ARGG工艺
MGG工艺是以蜡油为原料多生产液化气和汽油的工艺，其液化气产率在30%～35%之间；ARGG工艺是以常压渣油为原料多生产液化气和汽油的工艺，其液化石油气产率一般在20％～28％之间，丙烯含量也较低，一般在30%～40%之间，难以单独满足化工原料源的需要。两个工艺也都是利用专用高活性催化剂。其副产物柴油组分，质量很差，不好处理。
8.4 催化剂和助剂
目前利用增产丙烯的催化剂或助剂增产丙烯数量有限，一般只能增加1～2个百分点，难以单独满足需要，且产品分布受到了不同程度的影响。
8.5 MCC工艺
由上海鲁易石油化工科技有限公司开发的最大量生产液化气和芳烃的工艺技术MCC工艺（缓和条件下深度转化裂解）可以在比较缓和的操作条件如低反应温度下，实现液化石油气产率高达60%左右，丙烯含量高达45%～55%，同时还可生产高浓度的轻芳烃和中芳烃，是一种名副其实的化工原料源工艺。
利用MCC联合装置则可以获得更好的效益。同时也为企业的进一步发展开辟了广阔的空间。
由于MCC工艺的反应温度比较低，一般为510℃左右，所以可以避免装置结焦，实现长周期安全生产。MCC工艺的所有产品既可以作为产品出售，也可以作为后续化工装置的原料，因此都是高品质的石油化工原料或产品，加工利益丰厚。MCC工艺在现有催化裂化装置上进行简单的改造即可实现，所以老厂可以选择MCC工艺来实现炼油厂转产的需要，并为今后的大发展奠定了基础。MCC工艺装置与催化裂化装置相近，所以改造量较少。
MCC工艺的技术有以下特点：
⑴MCC工艺的反应器是由串并联的两个反应器构成，每个反应器采用输送床反应器+快速床反应器，不采用返混床反应器。
快速床反应器中催化剂从下部进入，从上部引出，反应器中催化剂平均活性高、选择性较高，剂油比很高，反应时间较长，反应温度较低，原料所产生的油气在这里进行二次反应（裂解反应和转化反应）。相比返混床反应器，催化剂活性在和油气一起上升中随着裂化和转化反应的深入进行逐步降低活性，同时反应温度也递次降低。所以快速床反应器的催化裂化程度提高，从而丙烯产率提高，热裂化程度降低，干气、焦炭产率降低。
⑵不采用过高的反应温度，采用分段裂化方法，科学配置反应时间，采用催化剂接力，提高装置的催化裂解能力，降低装置的热裂解能力，达到多产液化石油气及丙烯的目的，同时生产高浓度的芳烃组分，并可实现装置的安全长周期运行。
8.6 技术指标对比
表6主要操作条件
项目
单位
MCC数据
HCC
DCC数据
再生器顶压力
MPa（A）
0.35
0.35
沉降器顶压力
MPa（A）
0.3
0.28
0.3
再生温度
℃
700
860
700
主提升管进料温度
℃
320
320
主反应温度
℃
510
750
546～550
次反应温度
℃
510
表7产品收率对比
项目
MCCm％
HCCm％
DCCm％
DCCm％(中试)
原料
蜡油
蜡油
蜡油
蜡油
产品
干气
6
37.1
10.41
12.06
液化气
60
22.9
40.17
39.47
丙烯
30
10.95
19.01
18.39
丁烯
18
4.15
14.68
14.06
丙烷丁烷
12
6.86
6.48
7.02
轻芳烃
16（96%）
19.8（90%）
22.72（50%）
24.77（50%）
中芳烃
8（95%）
11.4（90%）
16.1（70%）
15.08（70%）
焦炭
9.5
8.8
10.6
8.1
损失
0.5
0.1
0
0.52
合计
100.00
100
100
100
9 r' B$ \8 L a1 A) ? Q
注1：DCC数据选自催化裂化协作组1991年会论文集P86；表6，7相同。
注2：MCC工艺技术数据为试验数据。表6，7相同。
表7各工艺芳烃组成
项目
MCC
HCC
DCC
轻芳烃产率％
16（96%）
19.8（90%）
40.98（38%）
苯
4.8
38.8
2.1
甲苯
26.4
29.3
7.7
二甲苯
38.4
11.7
10.6
乙苯
9.6
2.4
1.7
其他芳烃
16.8
7.8
15.9
中芳烃％
8（95%）
11.4（90%）
16（77％）
烷基苯（单环芳烃）
21.9
4.4
24.2
双环芳烃（萘系芳烃）
69.4（28.3）
-83
48（36.3）
三环芳烃
3.7
2.6
4.8
注：HCC的芳烃含量是以常压渣油为原料时的芳烃含量，数据来自《催化裂化协作组第五届年会报告论文集》。DCC的芳烃含量数据来自《催化裂化协作组第六届年会报告论文集》
8.7 MCC工艺技术的优点
⑴采用较低的反应温度和经优化的分段反应时间、分段剂油比，可获得很高的液化石油气及丙烯产率，装置结焦倾向小，可安全长周期运行。
⑵采用串并联反应器，使得油气在主快速床反应器的裂化在某一部位得到由次快速床反应器进入的催化剂的接力，从而使原料油的油气得到进一步的裂解和转化。由于次反应器中的进料生焦率较低，所以其出口的催化剂活性较高，是一种较合适主快速床反应器油气裂解和转化的催化剂活性同时温度适宜（在主快速床反应器中上部进入再生催化剂虽然也可以实现催化剂接力的目的，但是再生催化剂温度太高，活性太高，进入此处会大大增加干气和焦炭产率）。
⑶采用快速床反应器，而不采用返混床反应器，有利于降低装置的干气、焦炭产率，提高催化裂化程度从而提高丙烯产率。同时由于具有较长的反应时间和较低反应温度，其转化能力也较强，所以由芳构化所导致的芳烃产率增加。
⑷采用分段优化技术，可以使得不同的反应都在其所需的条件下完成，避免不希望的反应如热裂化反应进行或减轻其危害。
⑸具有更大操作灵活性，液化石油气及丙烯的产率可在很大范围调节，满足用户多种需要。
⑹可对外来粗汽油、直馏汽油、焦化汽油等劣质汽油进行改质并增产丙烯。也可加工其他石脑油组分以增加液化气和轻芳烃产率。
⑺所生产轻芳烃含量高达96％以上，甲苯大于26％，二甲苯38％，苯、甲苯、乙苯、二甲苯的含量比催化重整工艺的含量要高得多。
⑻所生产的中芳烃含量接近95％（萘系芳烃大于28％，烷基苯大于22%）
⑼在获得纯度很高的芳烃产品的同时，并把分离出的非芳烃回炼，从而获得高达60%的液化气收率。
⑽对于已有催化裂化装置的企业，改造成MCC装置很容易且投资很少。
⑾对于新建MCC工艺装置，可以直接采用MCC－Ⅱ型，采用蜡油为原料，使效益最大化。
⑿由于MCC工艺的产物都是高品质石油化工原料，为工厂的未来发展提供了广阔的空间。
