作为替代蒸汽裂解，一种催化裂化（FCC）形式的工艺可以用来生产丙烯。在未来几年，世界各地的丙烯需求增长预计每年将超过5％。其中，丙烯作为蒸汽裂解乙烯装置的副产品，约占世界总产量的60％。但是，丙烯产量受限于乙烯装置的丙烯/乙烯质量比（P/E）要求，通常这一值在0.4～0.6，并且要求裂解较重的原料，如石脑油和柴油。丙烯的其他来源主要是炼油厂作为催化裂化（FCC）装置的副产品。

由于乙烯市场预期的增长速度较慢于丙烯，并且由于许多在建的蒸汽裂解装置（主要在中东）采用乙烷作为裂解原料，而它是不产生任何丙烯的，因此单纯地依靠扩大乙烯产品生产来增产丙烯，看上去不能满足市场需求。同样，催化裂化装置主要是为了生产更多的燃料（汽油和柴油），新建的催化裂化装置可能也不会满足市场对丙烯的需求，尽管一些炼油厂倾向于在操作上选择较为苛刻的生产条件，增加产量来满足市场。因此，丙烯将需要新的生产来源，以满足未来的需求。

催化制丙烯及KBR公司的催化裂化工艺

目前蒸汽裂解装置和炼油厂装置生产的丙烯约占丙烯总产量的94％。炼厂FCC装置可以通过催化剂添加剂的使用和较苛刻的操作条件提高丙烯产量。

KBR公司拥有一系列的工艺技术，可以根据不同的原料选择相应的技术，使丙烯成为主要的目标产品。这些技术包括Superflex、Maxofin和ACO技术。最早的Superflex商业化流程起源于LyondellBasell公司，主要是为了提高蒸汽裂解装置或炼油装置中烯烃类副产品中的丙烯产量；Maxofin是一种操作条件较为苛刻的FCC工艺，主要是为了提高处理柴油和渣油原料时丙烯的产量；先进催化裂化制烯烃工艺（ACO）工艺则主要是为了提高处理直馏石蜡基馏份时丙烯的产量。本文将主要讨论ACO工艺。

KBR公司的催化裂化制烯烃工艺，如ACO，所采用的设备和本公司的FCC装置类似。主要是通过在提升管内的反应，把柴油和渣油等重原料催化裂解为低分子量产品，如汽油，轻柴油和煤油。反应器（转化炉）包括四个部分： 一、提升管/反应器，在这里物料与催化混合，并发生裂解反应；二、沉降器，这里主要是通过旋风分离使催化剂是从气体产品中分离出来；三、汽提器，主要是通过蒸汽或氮气，把夹带在催化剂孔隙内的裂解产物汽提出来；四、再生器，通过有氧燃烧，把附着在催化剂表面上的焦炭除去，并提供热量给裂解反应。

KBR公司通过对FCC系统的机械设计方面作出局部修改，以使这一技术满足ACO的特定操作条件，但其FCC的基本功能并没有改变。 请注意，由于原料的性质不同于FCC，在ACO工艺里可以不用考虑原料预热，而其它的反应器附属系统均同于标准的FCC流程，如催化剂贮存、供气、烟气处理和余热回收。

原料由提升管底部进入，并与热再生催化剂混合。原料气化后与催化剂一起在提升管内向上流动，并发生裂解反应。在提升管末端，气体产品和催化剂在沉降器中的旋风分离器中分离。催化剂进入汽提器，通过蒸汽或氮气把夹带在催化剂孔隙中的气体产物分离出来，并送往反应后的油气中。汽提后的催化剂送到再生器，在这里，因裂解反应生成并附着在催化剂表面上的焦碳在空气作用下燃烧。再生后的催化剂被送入提升管重复使用，并且提供了原料气化和裂解反应需要的热量。FCC的附属系统包括空气，烟气处理，余热回收和催化剂贮存。反应后的油气通常是进入主分馏塔，然后再进行后续产品的分离和回收。

KBR公司的FCC两器采用叠放设计，以同轴并流（Orthoflow）而闻名，即沉降器叠放在再生器之上，而不像其它公司的技术采用并排放置。这样设计的优点有几个：首先，可以大大地节省设备的占地面积，同时也降低了基础和结构建设的成本。同轴并流的结构特点可以允许设备构件在厂外预制和分割加工，之后再到现场组对，只需要一次吊装即可完成，从而节省施工成本和减少现场焊接工作。汽提器浸在再生器中，从而减少设备的垂直高度。KBR公司典型的FCC原理图如图1所示，此外还有其他一些特点可以用在ACO上，包括双提升管（Dual risers），封闭式旋风分离器（Closed cyclones）和第三级分离器（Third-stage separator）。

双提升管 双提升管在FCC技术开发的早期阶段使用相当普遍。当时使用双提升管的主要原因是易于装置规模扩大，也就是说，保证工程商业化的提升管具有与中试装置相类似的流动特性。出于一些工艺方面原因的考虑，双提升管可用于ACO和Maxofin上。

封闭式旋风分离器

第三级分离器主要用在对控制颗粒（粉尘）排放量有严格要求的地区，实践证明第三级分离器是有效的。

ACO为何选择直馏石蜡基馏份作为原料

石脑油是蒸汽裂解装置的最主要原料，目前世界上超过一半的乙烯产量来自石脑油裂解（见图2）。但是，丙烯的产量受限于丙烯/乙烯质量比（P/E），为0.4～0.6。ACO可以生产更多的丙烯和其它低碳烯烃，乙烯的产量几乎和丙烯相同，并采用最常见的直馏石脑油（见图3）作为原料。因此，ACO工艺可能会引起那些已经采用石脑油生产乙烯的生产商的重视。

用石脑油作为裂解原料是极其普遍的，尤其在欧洲和亚洲。在西欧，大约72％的乙烯生产原料来源于石脑油，而在中欧和中国大约是80％。

ACO工艺的技术经济评价与反应器

图3表示了蒸汽裂解和ACO的产品收率比较。相比之下，在相应的操作条件下，ACO可以多产15％～25％的乙烯加丙烯。从图3的例子可以看出，ACO的乙烯加丙烯收率比蒸汽裂解高出约17％。此外，ACO生产的汽油馏分中的BTX浓度较高，绝对芳烃产率约提高了20％～25％。一种比较ACO与蒸汽裂解工艺方法是比较乙烯产品的生产成本（COP）。在这种简单的分析比较中，副产品的收入可以抵消原料和生产成本，其它费用包括间接和营业成本，折旧（10％）和利润（10％）也考虑在内。在相同的处理量下，ACO的每吨乙烯生产成本相比蒸汽裂解装置较低，约为90美元/吨乙烯。

反应器 ACO工艺是同轴并流FCC技术与韩国SK能源公司专利催化剂的结合，催化剂的高选择性可以使石脑油大量地转化成丙烯和乙烯。ACO反应器系统包括同轴并流构造、双提升管、封闭式旋风分离器、第三级分离器、专利的供燃料燃烧用的催化剂井、专利的催化剂脱除系统（见图4）。

ACO反应器的显著特点是其相对于装置生产能力的经济性。目前最大的液体热裂解炉的生产能力约为20万吨/年乙烯，或约30万吨/年烯烃。相比之下，世界上最大的ACO单个反应器（如果大小同目前世界上最大的FCC反应器一样）可以多生产约4～5倍的烯烃，或者说可以达到150万吨/年乙烯和丙烯的生产能力。

虽然在许多方面，ACO反应器与炼油厂的 FCC装置非常相似，有一些特点，凸显轻烯烃裂解装置和炼油厂重油裂解装置的差异。这些特点都是来自工程商业化的经验，包括下面几个方面：

急冷换热器 反应油气的冷却类似于裂解炉，用于产生高压蒸汽，从而提高生产过程中的能量效率。这种换热器在FCC装置中是没有的，因为大量的重油副产品，会导致严重的结垢。

热平衡 ACO过程是吸热的，而且由于原料较轻，附着在催化剂上的焦炭产生热量不足以提供裂解反应所需的热量。因此，必需补充燃料到反应体系。 KBR公司设计的燃料燃烧用的催化剂井已经工程商业化。

催化剂/烃分离 虽然旋风分离是很有效的，但总是会有些催化剂细粉随裂解气带出。 KBR公司的催化剂细粉脱除系统已经工程商业化并适用于ACO技术。

产品回收方案 ACO可以生产聚合级乙烯和丙烯。大部分工艺流程类似于典型的烯烃厂分离回收部分。但是也有一些鲜明的不同之处，例如，微量的FCC装置产生的特有杂质必须去除，如二氧化氮，氧和其他微量杂质。ACO产品回收方案如图5所示，这是一个前脱丙烷流程。

ACO催化剂及首套

ACO项目商业投产

ACO工艺的关键在于催化剂，它由SK能源公司开发，专门用于在流化床反应器中转化石脑油，生成与丙烯和乙烯，具有较高的转化率。经过与韩国化工技术研究院七年的研发合作，最新的ACO催化剂具有较高的机械强度和水热稳定性，以及对低碳烯烃的高选择性。 SK能源的研发设施位于韩国大田，已完全可以进行从实验室催化剂制备到中试装置一系列的研究。 KBR公司在休斯顿（德克萨斯州）的技术研发中心还拥有一套FCC中试装置，能够通过独立的测试复制SK能源公司的中试结果。 KBR公司的这套FCC中试装置，也曾用于Superflex技术的研发，另一种类似于FCC的工艺，用于生产丙烯。第一套工程商业化的Superflex装置由萨索尔（Sasol）公司建在南非塞康达，其中的产品收率基本与中试结果一致或略高于中试。因此，SK能源公司和KBR的中试结果可以可靠地指导和预测工程商业化ACO装置的结果。

按照ACO示范装置的开车时间表，商业化催化剂供给已经和一家FCC催化剂生产商以委托生产方式进行。基于SK能源公司的催化剂配方，经过一年多的放大试验才最后确定了催化剂的商业配方。ACO示范装置已于2010年内开车，会进一步验证商业催化剂的性能。

第一套ACO示范装置由SK能源公司建设，厂址在韩国蔚山(Ulsan)，新建设的一套ACO反应器并入厂区现有设施。KBR公司于2008年完成这项示范装置的基础工程设计，接下来由SK能源公司自行完成详细工程设计，和在全球范围内的设备采购。

ACO示范装置的工作范围包括转化炉系统的安装、新/废催化剂处理设施和反应产物热量回收设施。从反应器出来的油气将直接发送到现有的RFCC主塔部分，而再生烟气将被送到现有的RFCC CO锅炉系统，再生需要的燃烧空气由现有的RFCC主风机提供。

一旦投入运行， SK能源公司乙烯裂解炉的石脑油原料，将会进入ACO装置，而反应后的油气将会送到现有的炼油厂处理。这个装置将有足够的能力去证明ACO反应器系统预期的转化率和产品收率。