论文标题：Targeted Catalytic Cracking to Olefins (TCO): Reaction Mechanism, Production Scheme, and Process Perspectives

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.018

微信链接：点击此处阅读微信文章

中国石化石油化工科学研究院有限公司许友好研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2023年11月刊发表了题为“Targeted Catalytic Cracking to Olefins (TCO): Reaction Mechanism, Production Scheme, and Process Perspectives”（靶向生产低碳烯烃的催化裂化技术——反应机理、生产方案和工艺展望）的综述论文，提出了靶向催化裂化制烯烃（TCO）技术，该技术从原料结构、催化剂活性组元和催化反应工程三个方面进行创新，形成多种产品方案，将在炼油厂减油增化、低碳化发展方面发挥关键作用。

低碳烯烃是重要的石油化工原料，目前主流的低碳烯烃生产工艺包括催化裂化和蒸汽裂解，但二者在碳氢化合物利用效率上仍有进步空间。许友好研究团队综述了近年来催化裂化、蒸汽裂解和原油制化学品工艺的研究进展，从最大化生产低碳烯烃和减少碳排放的角度对三种工艺进行了讨论，提出了TCO技术。

图1. 不同路线生产低碳烯烃工艺及其产能占比(DCC:催化裂解技术; LPG:液化石油气; MTO:甲醇制烯烃技术; PDH:丙烷脱氢技术; SC:蒸 汽裂解技术)

蒸汽裂解是生产低碳烯烃的关键工艺技术，其原料来源广泛，但存在甲烷、乙烷等低碳烷烃产率过高，反应物整体碳氢原子利用率较低，装置能耗巨大、碳排放高等问题。催化裂化工艺生产的汽油产量占当今全球汽油产量的35%~50%，随着能源消费结构的变化和环保需求的不断提高，其副产物丙烯变得越来越重要。催化裂化装置因其较高的操作灵活性、原料适应性、较低的二氧化碳排放等优点，逐渐成为低碳烯烃生产的重要技术。

TCO工艺以烯烃生成与转化为纽带，向上游和下游拓展，完善原料端供给，优化产品端输出，从而重塑炼油工业流程。该工艺从原料结构、催化剂活性组元和催化反应工程三个方面进行创新，深度集成蒸汽裂解、催化裂解和烯烃裂解技术，形成高效的低碳烯烃生产系统。TCO工艺的原料烯烃来源主要分为两种：来自石脑油、重整抽余油和轻质烃的C5~C12烷烃经烷烃脱氢装置处理后，生成氢气和烯烃，烯烃输送到TCO装置，可作为生产低碳烯烃的优质原料；原料重质油可被直接引入TCO装置重质烃转化区，先进行反应，尽可能多地生产烯烃，然后将烯烃从初级产物中分离出来，作为烯烃原料返回到TCO装置反应器的烯烃裂化区继续反应。

图2. TCO装置在零燃料炼油和化工综合体中的位置(FGO:催化裂化瓦斯油; HDPE:高密度聚乙烯; LDPF:低密度聚乙烯泡沫; NBR:丁腈橡胶; PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯; PP:聚丙烯)。

该研究团队在催化剂设计上采用MFI分子筛作为唯一活性组元，研发制备出TCO工艺专用催化剂TCC-1，其烯烃产品选择性优异，反应产物液化气中的丙烯含量高达48.71%，液化气烯烃度高达89.25%。基于MFI分子筛催化剂特点，权衡与优化反应器内油气催化反应与油剂气-固分离效果，设计出新型变径流化床反应器。

研究团队表示，TCO工艺为减油增化和低碳化发展奠定了可靠的技术基础，对资源的绿色高效利用和炼油厂的油化转型均具有重要意义。同时为石化企业带来利用现有装置实行油化转型的可能，充分利用了现有的存量资产，符合“双碳”目标发展要求，为企业实现高效化、多元化和差异化生产提供了一条渐进式路线。

文章信息：

Youhao Xu, Yanfen Zuo, Wenjie Yang, Xingtian Shu, Wei Chen, Anmin Zheng. Targeted Catalytic Cracking to Olefins (TCO): Reaction Mechanism, Production Scheme, and Process Perspectives. Engineering, 2023, 30(11): 100–109 https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.018

Open access

开放获取全文

https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2023.02.018

推荐阅读

Engineering 2024年度最美封面评选开始啦！

最新：全国政协委员热议“2024全球十大工程成就”

崔铁军院士团队新成果：语音操控电磁超表面，赋能多领域发展

金属有机框架：天然气中丙烷与乙烷分离回收的“魔法滤网”

香港中文大学研究团队：零相频下离子导体的焦耳加热及其电解反应抑制